實驗電爐之冷凝式鍋爐與熱泵聯(lián)合系統(tǒng)原理
冷凝式鍋爐與熱泵聯(lián)合系統(tǒng)不僅利用了冷凝式鍋爐節(jié)能和環(huán)保的原理，還利用了熱泵提高低品位熱能到高品位熱能的原理。在該系統(tǒng)中為了使熱泵系統(tǒng)盡可能的回收較低品位的熱能，減少熱泵系統(tǒng)裝機容量和電耗，做到盡可能的節(jié)能，先將熱網(wǎng)回水與來自冷凝式鍋爐本體高溫的排煙進行換熱，使煙氣冷卻至一定的溫度，再將低溫的煙氣通過冷凝換熱器（為防腐材料，如不銹鋼），回收煙氣中的部分潛熱和顯熱。為了維持熱泵蒸發(fā)端低溫?zé)嵩礈囟鹊姆�(wěn)定性，并減小蒸發(fā)端的傳熱平均溫差，采用煙氣先通過間壁式冷凝換熱器（如板式、管式等）或接觸式冷凝換熱器（如液柱式、填料式等），用低溫水（冷卻水）先與煙氣換熱，再將被加熱的冷卻水用水泵抽送到熱泵的蒸發(fā)端，和熱泵工質(zhì)(如R11等)發(fā)生熱交換。下面介紹冷凝換熱器與熱泵聯(lián)合熱能回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)有兩種型式：如圖1間壁式冷凝換熱器與熱泵聯(lián)合熱能回收系統(tǒng)和圖2接觸式冷凝換熱器與熱泵聯(lián)合熱能回收系統(tǒng)。
間壁式冷凝換熱器和接觸式冷凝換熱器在國外都得到了利用，它們各自有自己的優(yōu)缺點。如間壁式具有煙氣與水分離，水質(zhì)無污染，但換熱存在較大溫差，受結(jié)構(gòu)尺寸限制，換熱面積有限，存在間壁熱阻和污垢熱阻，換熱效率低等。接觸式具有氣液兩相離散接觸，傳熱溫差小，換熱面積大大增大，煙氣中污染物得到清洗，利于環(huán)保，但水質(zhì)受影響，需處理等。
根據(jù)《北京市城市熱網(wǎng)集中供熱設(shè)施建設(shè)“九五”計劃及2010年發(fā)展規(guī)劃》，現(xiàn)有一熱和二熱等7家熱源廠將改擴建，設(shè)計供熱面積將增加592萬平方米。另擬新建2個熱電廠，新增供熱規(guī)模1000萬平方米左右。 2005年熱力供熱面積預(yù)期達到8359萬平方米，占市建筑面積的31.13%[1]。并且北京開始以環(huán)境評價為中心目標，重點分析各種供熱方式對環(huán)境保護帶來的影響，并將之作為分析比較的基準點和出發(fā)點，同時兼顧能源利用效率、資源利用、投資和經(jīng)濟效益等因素的研究，因此在該地區(qū)實行冷凝式鍋爐與熱泵聯(lián)合系統(tǒng)的研究具有重要的意義。并且在燃燒清潔燃料天然氣時，在理論上每標準立方米約可產(chǎn)生1.6kg的冷凝水，如WNS4.2-1.0/95/70-Q型熱水鍋爐的燃料消耗約為440Nm3/h，如果產(chǎn)生的水蒸氣的60%被冷卻下來，可產(chǎn)生440×1.6×0.6=422.4kg/h 的水，可以看出所獲得的水量是可觀的。如果采取措施對這一部分水加以利用，對一些缺水地區(qū)無疑會產(chǎn)生積極的作用。
冷凝式鍋爐與熱泵聯(lián)合系統(tǒng)是一種高效節(jié)能和環(huán)保的熱能回收系統(tǒng)，針對我國目前供熱現(xiàn)狀：污染嚴重，熱量不足，急需擴建和新建一些鍋爐房資金緊缺等問題，采用冷凝式鍋爐與熱泵聯(lián)合系統(tǒng)應(yīng)是一種值得探討和應(yīng)用的節(jié)能和環(huán)保方式。該系統(tǒng)還能能產(chǎn)生可觀的冷凝水，這一部分水可以加以處理并利用，可作為一些水質(zhì)要求不高的工業(yè)用水和畜牧用水。并且該系統(tǒng)的熱泵部分在夏季也能給用戶提供冷量，作小型的中央空調(diào)使用，具有更大的節(jié)能性。實驗電爐