高温热泵在余热回收项目运行原理

1. 高温热泵余热回收系统组成

• 蒸发器：吸收低品位余热（热源侧）。

• 压缩机：提升制冷剂压力和温度（核心耗能部件）。

• 冷凝器：释放高温热能至用热端（用户侧）。

• 膨胀阀：降低制冷剂压力，完成循环。

• 工质（制冷剂）：需具备高温稳定性（如R245fa、R1336mzz等）。

2. 运行流程（以工业废水余热回收为例）

步骤1：余热吸收（蒸发器）

• 低温余热（如50℃的工业废水）流经蒸发器，与低温液态工质换热。

• 工质吸热后蒸发为低温低压气体，余热温度被提取（废水降温至30℃排出）。

步骤2：热能升阶（压缩机）

• 低温低压气态工质进入压缩机，经电能驱动压缩后，变为高温高压气体（温度可达100℃~120℃）。

• 关键点：压缩机耗能仅占输出热能的20%~30%，能效比（COP）通常为3~5。

步骤3：高温放热（冷凝器）

• 高温工质在冷凝器中与用热介质（如工艺用水或空气）换热，冷凝为高压液体。

• 释放的热能被用于生产（如加热工艺用水至85℃以上）。

步骤4：压力调节（膨胀阀）

• 高压液态工质经膨胀阀节流降压，重新变为低温低压液体，返回蒸发器完成循环。

3. 高温热泵的独特设计要点

3.1 工质选择

• 需满足高温工况（如R245fa在120℃下稳定，COP较高）。

• 环保要求：避免使用高GWP（全球变暖潜能值）工质。

3.2 复叠式系统（超高温需求）

• 当单级热泵无法满足温度要求时（如需120℃以上），可采用两级压缩复叠系统：

• 第一级：普通工质（如R134a）将热量提升至80℃。

• 第二级：高温工质（如R245fa）进一步升温至120℃+。

3.3 防腐蚀与抗结垢

• 蒸发器需采用钛管或镀层处理（针对酸性/高盐余热）。

• 定期清洗或加装过滤装置（如废水含颗粒物）。

4. 与传统技术的对比优势

5. 典型应用场景

• 食品加工：回收杀菌废水余热，预加热新工艺用水。

• 化工行业：浓缩工序中回收冷凝器余热，用于原料预热。

• 纺织印染：利用烘干废气余热，提升洗涤水温。