基本信息
- 項目名稱：
- 工業(yè)余熱驅(qū)動的空氣除濕機組
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對我國工業(yè)余熱資源回收利用不足和冷凍除濕消耗電等高品位能源的現(xiàn)狀，提出了工業(yè)余熱驅(qū)動的空氣除濕機組。機組將溴化鋰溶液除濕技術和低溫余熱利用技術相結合，通過溶液外循環(huán)、溶液內(nèi)循環(huán)、冷卻水循環(huán)的三循環(huán)復合運行模式，實現(xiàn)機組無制冷循環(huán)；整體機組可實現(xiàn)利用150℃~250℃低溫煙氣、除濕能力10~15g/m3、能效比4.2的技術指標。作品設計了風量為2000m3/h的低溫煙氣余熱驅(qū)動的空氣除濕機組。
- 詳細介紹：
- 在各種工業(yè)窯爐的能量支出中，煙氣余熱占15%~35%，我國鋼鐵企業(yè)對余熱的平均回收率約為25.8%，而發(fā)達國家鋼鐵企業(yè)余熱平均回收率高于50%。盡管高溫廢氣的余熱已經(jīng)普遍被回收利用于預熱助燃空氣或產(chǎn)生蒸汽，但300℃以下的中低溫廢氣余熱仍然沒有得到很好的回收和利用。濕熱地區(qū)的空氣除濕已廣泛應用在冶金、建筑、制藥、化工、食品等領域，并大多采用冷凍除濕技術。然而，冷凍除濕機組需要電力等高品位能源驅(qū)動，運行成本高昂，使用的氟利昂制冷劑對大氣環(huán)境的嚴重破壞已被全世界公認。 本作品就是在上述背景下提出了工業(yè)余熱驅(qū)動的空氣除濕機組，即利用低溫煙氣余熱來加熱再生溶液，利用溶液除濕技術對空氣進行除濕處理，除濕后的空氣可用于空氣助燃、特殊介質(zhì)冷卻和空調(diào)新風。 作品從以下三點進行了創(chuàng)新和改進： （1）驅(qū)動能源的創(chuàng)新巧妙的將低溫余熱利用技術LiBr溶液除濕技術與結合在一起，對高爐鼓風和加熱爐助燃空氣進行除濕。 （2）機組循環(huán)的創(chuàng)新創(chuàng)造性的提出了三循環(huán)復合運行模式：溶液外循環(huán)、溶液內(nèi)循環(huán)、冷卻水循環(huán)，實現(xiàn)了機組無制冷循環(huán)，打破了目前溶液除濕機組仍依賴壓縮制冷機組的局面。 （3）部件結構的設計創(chuàng)新設計的自適應式布液器，解決了除濕器進口溶液流量變化時的均勻布液問題；設計的雙效除霧器，防止了溴化鋰溶液夾帶的危害，提高了干燥空氣的品質(zhì)。 作品的推廣應用價值在于： 機組可推廣于有余熱資源條件下的工藝除濕和空調(diào)新風除濕等場合，應用在2500m3高爐鼓風脫濕項目上與冷凍除濕機組相比，平均每天節(jié)約驅(qū)動所需電能消耗42000kWh，每天減少CO2排放103噸，節(jié)能減排效果顯著。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.作品設計目的： 利用工業(yè)（鋼鐵、化工、建材、電力等）低溫余熱驅(qū)動溶液除濕機組運行，替代傳統(tǒng)冷凍除濕機組，用于控制工業(yè)過程的空氣濕度（鋼鐵行業(yè)的高爐鼓風脫濕等），節(jié)省了電能、蒸汽等高品位能源，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。 2.基本思路： 空氣除濕應用領域廣泛，而目前廣泛采用的是以電力驅(qū)動的冷凍除濕技術。溶液除濕作為一項很有潛力的空氣除濕技術，具有可利用低品位能源（太陽能、工業(yè)余熱等）的優(yōu)點。結合工業(yè)過程空氣除濕的需求和工業(yè)余熱沒有被充分利用的現(xiàn)狀，本作品開發(fā)了利用工業(yè)余熱驅(qū)動的空氣除濕機組，并對系統(tǒng)循環(huán)、部件優(yōu)化、運行參數(shù)等進行綜合研究。 3.創(chuàng)新點： （1）巧妙的將LiBr溶液除濕技術與低溫余熱利用技術結合在一起，對高爐鼓風和加熱爐助燃空氣進行除濕； （2）創(chuàng)造性的提出了三循環(huán)復合運行模式：溶液外循環(huán)、溶液內(nèi)循環(huán)、冷卻水循環(huán)，實現(xiàn)了機組無制冷循環(huán)。 （3）設計的新型布液器和除霧器，保證了除濕器內(nèi)溶液均勻分布和出口空氣的品質(zhì)。 4.技術關鍵： （1）調(diào)整溶液內(nèi)外循環(huán)比例提高機組運行控制能力； （2）折流絲網(wǎng)一體式空氣除霧技術； （3）高效熱管式煙氣-溶液加熱技術。 5.主要技術指標： （1）除濕能力10-15g/m3； （2）可利用150℃-250℃的低溫煙氣； （3）機組能效比4.2。
科學性、先進性
- 1.科學性： 本作品系統(tǒng)采用工業(yè)余熱作為熱源，冷卻水作為冷源，通過溴化鋰溶液與空氣在除濕器和再生器內(nèi)的熱質(zhì)交換實現(xiàn)冷熱源間的能量傳遞，這不同于冷凍除濕機組中壓縮制冷環(huán)節(jié)，從而節(jié)省大量驅(qū)動壓縮機所需的電力消耗。 2.先進性： 與目前主要的冷凍除濕機相比，具有以下優(yōu)勢： （1）溶液再生過程利用低溫煙氣余熱作為驅(qū)動熱源，而冷凍除濕需要蒸汽或電力驅(qū)動，從而節(jié)省了蒸汽和電力等高品位能源。 （2）不需要將空氣冷卻到露點溫度進行除濕，從而避免了冷凍除濕機的再熱能耗。 （3）采用了溴化鋰溶液為除濕工質(zhì)，避免了冷凍除濕中氟利昂的排放。
獲獎情況及鑒定結果
- 2010年11月，獲校研究生創(chuàng)新基金支持。 2010年12月，獲中華環(huán)保基金會大學生環(huán)保公益活動小額資助。 2011年4月，經(jīng)科技查新咨詢中心查新鑒定，本作品技術方案在國內(nèi)同領域處領先。 2011年5月，獲省“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 技術專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1.技術特點： （1）工業(yè)余熱驅(qū)動，節(jié)省高品位能源。 （2）與其他溶液除濕技術相比，不需要制冷循環(huán)。 （3）通過改變液氣比可以調(diào)整除濕量范圍，除濕量范圍大。 （4）二次除霧技術解決了出口空氣夾帶溴化鋰溶液的問題，避免了管道腐蝕，確?？諝獬隹谄焚|(zhì)。 2.推廣前景： （1）我國工業(yè)余熱資源豐富，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，其中可回收率高達60%。特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材等行業(yè)，余熱資源利用率低于30%，余熱利用潛力大。 （2）對于鋼鐵行業(yè)，在濕度較大地區(qū)（長江流域和沿海地區(qū)）的高爐應采用脫濕鼓風，可以穩(wěn)定爐況、增加噴煤量、降低焦比，為高爐增加除濕裝置是節(jié)能降耗的有效措施。據(jù)統(tǒng)計，全國冶金行業(yè)有大小高爐1200座，以2500m3 高爐為例，除濕后每年可節(jié)約焦炭9000噸，約1530萬元，經(jīng)濟效益十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 1.溶液除濕技術在建筑物濕度控制上的應用 清華大學江億院士領導的課題組在國內(nèi)率先開展了這方面的研究工作，并研制了熱泵式溶液調(diào)濕新風機組（HVF）、溶液再生器等產(chǎn)品。江億院士在國內(nèi)外期刊上發(fā)表了多篇有價值的論文，目前處于國內(nèi)領先地位。該項目達到國家自然科學基金項目的資助。課題組成員發(fā)表具有影響力的論文有： 《濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的工程實踐》，陳曉陽等，2004 《溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)中叉流再生裝置熱質(zhì)交換性能分析》，劉曉華等，2005 題名：清華大學節(jié)能建筑能源系統(tǒng)分析 作者：耿克成（清華大學建筑技術科學系）等 該文是關于在節(jié)能示范樓采用燃氣內(nèi)燃機熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究。提出夏季采用溫濕獨立控制的空調(diào)系統(tǒng),濕度控制采用液體除濕裝置，LiBr溶液的再生采用燃氣內(nèi)燃機低溫排熱，除濕機組的溶液利用冷凍水冷卻。溫度控制采用18~21攝氏度的冷水，冷水的產(chǎn)生方式有兩種，一是燃氣內(nèi)燃機直接驅(qū)動吸收式制冷機，二是利用壓縮式制冷機。 2.利用太陽能驅(qū)動的溶液除濕空調(diào) 東南大學的張小松教授指導的碩士研究生曹毅然也對溶液除濕課題進行了深入的研究。 在論文《蓄能型太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設計》中，對蓄能型太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)進行針對性設計。通過優(yōu)化得出了針對設計目標的優(yōu)化設計方案,只有系統(tǒng)的各部件能夠比較匹配的運行才不至于出現(xiàn)系統(tǒng)的瓶頸,使得系統(tǒng)的熱力性能達到最佳,該文提出了一種優(yōu)化思想和系統(tǒng)運行模擬方法。 3.溶液除濕空調(diào)的性能研究 上海理工大學的柳建華，叢大勇也對液體除濕空調(diào)進行了實驗研究： 《太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)蓄能特性實驗研究》[J].2008，27(3):1-5 介紹了太陽能液體除濕空調(diào)系統(tǒng)的工作模式，通過整個系統(tǒng)的實驗研究，分析再生溫度、液氣比、再生溶液濃度對系統(tǒng)蓄能影響。 通過以上國內(nèi)外同類課題研究的概述，目前主要進行太陽能驅(qū)動的溶液除濕技術的研究，產(chǎn)品主要應用于建筑領域，本作品是利用工業(yè)余熱來驅(qū)動溶液除濕系統(tǒng)，主要應用在工業(yè)過程空氣除濕的場合（如冶金行業(yè)的高爐鼓風脫濕）。
