低碳技术 热泵工业化技术

热泵是一种从低温向高温提取热量的装置，具有明显的余热利用效果，应用范围广阔。常规热泵与制冷机一样，属于民用制冷设备，在双碳政策下，越来越多的热泵应用在电厂、钢铁、石化等工业领域，节能降碳效果明显。

民用设备用在工业领域，带来了一些不协调因素，如参数不匹配、单台容量小、占地面积大等问题。为了进一步提高热泵适应性，各类热泵都在进行工业化改造，其中吸收式热泵的改造最为超前。

吸收式热泵以高温热驱动，回收低温余热，产生中温热。这种能量转化过程特别适用于集中供热、工业余热回收，推广速度较快，进行工业化改造的动力最强。下面重点介绍吸收式热泵的工业化改造。

吸收式热泵的工业化主要从两方面进行，一是参数个性化设计，二是单台超大容量设计。

1.参数个性化设计

民用热泵的运行工况单一，机组设计相对简单，甚至一份图纸能够通过改变换热管长度形成系列化图纸，即使有些个性化设计，也可以在样机测试时采用堵管的方式，得到性能合格的设备。

工业用热泵的个性化要求远高于民用热泵。

首先，工业余热利用项目没有标准工况，每种工艺的参数都不相同，即使是相同工艺，不同工厂的参数也有区别，导致设计工况千差万别，必须进行深度的个性化设计。

其次，工业用热泵的设计工况也不是一个点。在余热回收过程中，热泵必须能够适应外部工艺参数的变化，这就形成了一片运行范围，产生了多个极限点。热泵设计必须满足每个极限点的运行要求，否则在运行中就可能出现故障。

结合上述个性化设计的要求，工业用热泵需要完全开放的设计思路，在必要时对每个细节进行精细化和个性化的设计，甚至推翻重建整体流程；此外，热泵还需要多工况设计，这就要求设计人员不仅能够进行个性化多工况设计，还能精准找到运行范围内的所有极限工况点。

综合而言，热泵的个性化设计不仅对热泵本体产生了重大变革，还对设计人员提出了更严格的要求。只有对工艺充分了解、对热泵理论计算非常熟悉的设计人员，才能做出适应工业余热回收的个性化热泵。

2.超大容量设计

工业化设备的显著特点之一是容量大，工业化热泵也是同样的道理。一方面，工业余热回收总热量很大，热泵容量大；另一方面，改造场地受限，没有足够的空间安装很多台设备。因此，工业化热泵需要进行超大容量设计。

热泵的超大容量设计有两个思路，一是向高处发展，二是集成化发展。

向高处发展是热泵超大容量设计的第一阶段。吸收式热泵传热管的采购长度最长为10米，导致热泵总长度受限；热泵宽度受运输尺寸限制，也不能突破最大尺寸，最宽也就4米多一些。因此，单台热泵容量的扩充，只能采用向高处发展的思路。向高处发展的热泵采用多分体模块化设计，每个模块都是在运输尺寸限制之内，现场组装。通过这种设计方法，单台机组可以由6-8个模块组成，总高度近20米，单台机组容量得到大幅度提高。