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矿藏废气带动泵的压缩机体系采热新践行


      热泵性能系数与蒸发温度的关系由可以看出,当t2=60℃,t1=25℃时,cop=5,这意味着以F114为工质的热泵,在蒸发温度为25℃,凝结温度为60℃情况下运行时,热泵所提供的热量为其功耗的5倍。工质的凝结温度根据供热需要确定,蒸发温度取决于低温热源的情况。 
    热泵的结构示,它由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器和工质组成。压缩机由电机、燃气发动机或其它原动机驱动。×节流阀冷凝器压缩机蒸发器热泵结构图热泵采暖供热的形式主要有三种:第一,水―水式,配用散热器采暖;第二,水―空气式,配用送风系统;第三,空气―水式,配用散热器采暖。 
    热泵的动力最简单的是使用电动机。由于我国长期以来用能方式落后,一次能源总消耗量中转换为电力的比率太小(目前只占约20%),我国现行的电价远远高于煤价,这就造成了电动热泵虽然节能,但运行并不经济。根据煤矿地区的实际情况,最好的方案是以矿井瓦斯为能源拖动热泵,也就是使用燃气热泵对矿区供热,燃气热泵是利用燃气机和热泵的结合。燃气热泵具有以下特点:一是对废弃的矿井瓦斯的合理利用,变废为宝,节约能源,改善环境,有较好的经济效益和社会效益;二是运输和分配上的方便性和自身的经济性;三是燃气发动机的转速可用调速装置方便地控制,可以在负荷率为20%~100%的范围内维持较高的效率。国外样机实验表明,随着压缩机的转速下降,发动机的效率基本不变;四是可以从发动机套和排气中回收大量热量,这些热能相当于输入能量的55%左右,可以用来补充热泵冷凝器的输出。目前我国煤层气开发与应用还处于初级阶段,为了确保矿井生产安全,部分高瓦斯矿井进行了抽放,抽放的瓦斯一部分已利用,而另一部分则排空。采用燃气热泵供热为矿井瓦斯综合利用开辟了新的途径。 
    从拖动方式研究计算得出的各类采暖系统的热力学效率。各类采暖系统的热力学效率类型热力学第一定律效率热力学第二定律效率电加热0.280.069热水锅炉0.700.174蒸气锅炉0.560.139电动热泵0.980.243燃气热泵(瓦斯)1.500.372燃气热泵(煤制气)1.050.261从可看出,热泵的经济效益是很明显的。 
    按我国现行的燃料价格,有条件的矿区采用矿井瓦斯拖动热泵在经济上已具有与传统锅炉供热相竞争的能力。若用燃气热泵兼作制冷机夏季供冷,则在经济上有更大优势。 
    热泵技术的应用有两种不同的趋势:西方一些国家多用功率几千千瓦的小型热泵站,而东欧等国家则推荐建造数千千瓦的大型热泵站。小型热泵站的优点是分散、灵活,但单位功率的造价和能耗都比较高。而大型热泵站供热能力强,单位功率投资少,易于完善系统。如果采用离心式压缩机,有利提高压缩效率、机械效率和燃气机效率,还可用涡轮机代替节流阀回收一部分能量等。结合我国矿区的具体情况,经过比较分析,不论是从技术上的可行性与经济上的合理性来看,矿井瓦斯拖动热泵供热是有发展前途的。 
    矿井瓦斯拖动热泵供热与其它供热方式一次能源消耗比较热泵性能系数(cop)只能说明其能量传输效果,而节能效果应表现在同一能量输送时,一次能源消耗量的减少。现以矿井瓦斯拖动热泵供热与其它供热方式的一次能源消耗做比较。 
    建议和讨论a)目前我国建筑物采暖耗能量大,能源浪费严重;而热泵供热可以大量节约能源。b)矿区运用热泵供热在能源构成上有独特的有利条件,可用燃气热泵对自然能源(空气、太阳能)、低温地热、各种工业余热进行最有利的能量利用组合,使用热达到最经济,并最大限度地发挥综合经济技术效果。
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