氨吸收式制冷系统_经济分析

包天舒，郑丹星（北京化工大学化学工程学院，北京100029）摘要: 研究了以天然气，燃料油和蒸汽为热源的各种类型的单级氨水吸收式冷水机组. 对象. 温度范围内的能量特性和输出制冷量的火用单位价格特性. 研究发现，天然气型机组的性能系数最高，其次是蒸汽型机组，最低的是燃料型机组. 而蒸汽型机组的火用效率远高于其他两种类型，这是其他两种类型的效率. 最大的火用效率在30至40的范围内. 燃料单位的单位制冷量最高，其次是蒸汽单位，最低的单位是天然气. 制冷量的最低单价是在冷却温度接近40时. 吸收式制冷氨水;火用成本货号: 1007-2691（2005）02-0099-04 CLC编号: TK112文件代码: 氨经济性分析氨吸水制冷系统鲍天树，郑丹星（北京大学化学工程学院，北京100029 ，中国）摘要: 以单级氨水吸收式冷水机组热源天然气，石油蒸汽为研究案例，研究了其性能火用价格特征冷负荷冷温度范围. 性能系数制冷剂消耗量天然气制冷剂消耗量另一方面来自石油，制冷剂消耗量的相当大的火用效率是其他的三倍. 最大的用能效率出现在用能价格上. 冷负荷最大的是消耗石油的冷气，消耗蒸气的冷气，廉价石消耗天然气. 最低的冷能价格出现在40左右. 吸收式制冷剂应用经济学；火用成本用于热泵系统[4,5]或建筑空调系统[6,7]近年来，天然制冷剂的使用和低等级热驱动的应用趋势使氨吸收式制冷装置重新被人们接受. 的关注.

吸收式制冷的热源可以是天然气和燃料等主要能源，也可以是蒸汽和热水等二次能源，甚至可以是废热和太阳能等可再生能源. 本文基于日本大金的机组数据，研究了天然气，燃料油和蒸汽的单级氨水吸收式制冷机的输出冷却成本，并研究了机组的运行条件以及合理能源利用的影响. 影响系统经济目标的因素. 分析的目的是解决合理的能源使用问题. 但是，实际情况是热力学认为能源使用是合理的，并且在经济上不一定是一种经济有效的分析方法. 分析的实用性要求工程决策进行分析，同时要考虑系统能耗和经济性的热力学完整性. 1970年，El-Sayed等人. 提出了一种分析过程的经济成本并对其价值进行分析的方法，即学到的（热经济学）或（热经济学）[1-3]. 许多研究人员收到了经济学论文: 2004-08-01. 基金项目: 国家重点基础研究发展计划（G2000026307）；国家自然科学基金（90210032，50076004）. 关于作者: 鲍天舒（1978年的成本方程是冷凝，减压和蒸发式制冷；在图右侧（101167）的流动中，氨溶液在精馏塔的分离和混合过程之间循环. 在循环过程中，它可以直接用蒸汽加热. 精馏塔的再沸器也可以与燃料产生的高温烟气间接添加到再沸器中.

冷凝器和吸收器使用冷却水将热量散发到外部. 蒸发器使用制冷剂向外界提供冷量. 在吸收单元的输出冷却能力成本，燃料成本和非燃料成本之间，存在成本方程NF，它分别是年化冷却能力成本，燃料成本qGEN（TH）和非燃料成本. 非燃料成本包括设备折旧，运营和维护成本. 单元的输出冷却能力可以理解为吸收单元的目的. “燃料”是一个广义的概念，不一定是一次能源，而是二次能源和其他动力. 热力学的含义是基于冷却能力和燃料的平均单价，必须将其作为过程价格来支付. 公式（1）可以改写为CON qCON（TM）GEN HEX2 VAL cP，kJ; cP代表制冷量，燃料HEX分别代表制冷量和燃料的平均单价，10个吸收单元的性能系数和效率为EVA qEVA（TL）qABS（TM）EVA ABS GEN单级氨水吸收式制冷系统图1单级氨水吸收式制冷系统EX的天然气和燃料油的值可以估算为NG = 0.95. 性能系数基于具有3.516 91 kW USRT制冷量的装置） ，该表给出了3.1不同冷却温度下各种热源的消耗量.

可以看出，随着单元冷却温度的降低，热源的消耗量会不同程度地增加. 根据公式（3），各种模型的消耗（制冷量为12.66 GJ / h）. 表1.不同温度下的三种消耗（功率为12.66 GJ / h）OIL = 0.975 NFEVA代表一组决策变量. 通常，提高系统效率将不可避免地增加非燃料成本. 通过提高处理效率EX来改善系统是不可能的. 制冷温度/ 1020 30 40 50 60供给蒸汽温度/蒸汽压力/ MPa蒸汽消耗130145160175190200205 0.270 0.418 0.618 0.897 1.251 1.551 1.711单级吸收氨水制冷循环的基本流量8.8 9.7 10.9 12.3 15.3 20.3 27.2是单级吸收氨水制冷循环的基本流程，其主要组成部分是: 再沸器和精馏塔GEN，冷凝器CON，节流阀VAL，蒸发器EVA，吸收器ABS，循环泵P，热交换器HEX1，HEX2 HEX3. 借助精馏塔将制冷剂氨从氨溶液中分离出来，然后消耗燃料0.52 0.57 0.62 0.67 0.81 1.04 1.45天然气消耗0.50 0.550.60 0.65 0.79 1.06 1.42 10HEX1宝天舒等: 吸收氨水制冷系统经济分析中101​​度的性能系数.

具有不同热源的单元在不同的冷却温度下运行，并且性能系数是单调增加的曲线关系. 例如，以蒸汽为热源运行时，冷却温度从0降低到60，热量消耗从19.133 GJ / h增加到52.318 GJ / h，增加173.44％，导致制冷量减少63.43％. 性能系数. 0.4蒸汽NG油0.3 0.2 0.1 NG蒸汽油0.7 0.0 60 40 20种型号在不同冷却温度下的效率0.5图3火用效率三种不同的温度0.4 0.3蒸汽型机组的效率远高于其他型号，是的其他型号约增加一倍. 主要原因是本研究使用公式（5）计算蒸汽型机组的输入，而其他两个模型使用公式（6）和（7）. 换句话说氨水吸收式制冷，蒸汽型单元输入热量，而其他两种类型输入燃料化学成分. 因此，仅废热形式的热源将显示其优势. 在整个制冷温度范围内，三个模型的曲线形式相对对称且规则. 最高效率在30到40之间. 天然气型和燃料型最大效率分别为13.064％和10.39％，该值为40.

蒸汽型机组的最大效率为30.251％，出现在30. 0.2 60 40不同制冷温度下20种型号的性能系数图2三种温度下的系数比较自然的性能系数燃气型机组最高，其次是蒸汽型机组和燃料型机组. 天然气和蒸汽单元的特性相对相似，并且它们越接近低温条件，它们的特性就越相似. 燃油单元的性能系数远低于前两个模型的性能系数. 同时，随着冷却温度降低，差异趋于减小. 例如，当冷却温度为0时，燃料类型单元的性能系数与天然气类型单元之间的差为13.715％，而当冷却温度为60时，燃料类型单元的性能系数之间的差. 天然气类型单位为4.461％. 3.2效率环境温度T0明显不同. 当在不同的冷却温度下运行时氨水吸收式制冷，使用蒸汽，天然气和燃油热源运行的设备的效率以曲线的形式显示出最大值. 这是因为，当环境温度恒定时，冷却温度降低，一方面，它增加了输出制冷量的值，另一方面，它也增加了输入到系统的热量的值，但是收入的增长率小于付款的增长率. 因此，作为回报率的效率具有最大值.

比较效率水平；蒸汽类型最高，其次是天然气类型，最低的是燃料类型单位. 天然气和蒸汽单元的特性相对相似. 但是与该图不同，在整个冷却温度范围内的差异没有显着变化. 循环成本特征单价的比较在本研究中，以制冷能力为3.516 91 kW（用于USRT）的机组作为计算基准；单位价格定为1000元，单位使用寿命880h，蒸汽价格为0.1元/ kg，燃料价格为2.3元/ kg，燃料热值为43 GJ / kg，天然气价格为1.7，天然气的热值是36 GJ / m;同时忽略了设备维护和人员成本. 基于表中的数据，从上述成本等式中，可以获得不同型号在不同冷却温度下的冷却能力的单价. 从上面可以看出，在不同的冷却温度下操作的三种类型的单元的冷却能力的单元价格是呈现最小值的曲线. 最低单价大约在冷却温度40左右. 与单价相比，燃油型单位最高，其次是蒸汽型单位，最低的是天然气型单位. 蒸汽型机组显示出较高的效率. 但是，由于蒸汽是次要能源4.1 0.12油蒸汽NG（1）在不同制冷温度下运行时的性能系数都是单调递增的曲线. 冷却温度越高，单元的性能系数越大；天然气型机组的性能系数最高，其次是蒸汽型机组，最低的是燃料型机组.

（2）装置的效率呈曲线形式，在冷却温度操作范围内具有最大值，最大值为0.10 0.08 0.06 0.04 60 40 20.效率呈对称规律的下降趋势最大效率在30到40的范围内. 蒸汽型机器的单价是曲线图，显示出最小值. 最小值在冷却温度40附近. 冷却能力特性的评估与能量特性的评估得出不同的结论. 燃料型机组的冷却能力单价最高，其次是蒸汽机组，最低的是天然气机组. 在本研究中，单价（设备折旧）在制冷能力价格中所占比例很小，约为10％，而燃油价格是主要因素. 注意单位的燃油消耗率和工作效率，以及燃油价格的波动，以使制冷能力的单位价格最小化. 每种型号的单价都比较昂贵，这使得由蒸汽消耗产生的制冷量的单价不是最低的. 在考虑特定单元在不同运行条件下的经济特性时，不仅要考虑其运行特性，还要考虑其能量输入受价值影响的价格. 4.2原材料价格变化时的制冷量单价曲线描述了天然气价格从1.1到60的变化范围，每条曲线都有一个最小值. 随着天然气价格的上涨，单价也随之上涨.

当制冷温度为40，天然气的价格从1.1上升到2.0（增长81.82％）时，单价上升68.96％. 这表明天然气价格对制冷量单价的影响要大于设备的折旧. 由于每单位时间的投入，燃料投入约占90％，而设备折旧仅占约10％. 同时，由于燃料输入单价的影响起主导作用，因此它对应于不同的日子. 参考文献: 朱明山. 能源系统分析北京: 清华大学出版社，1988. 运行各种燃料的能效经济分析发电厂，Applied Thermal Eng，2003，23: 643-658. 燃气与热力，2002，22等. 热经济优化不可逆吸收式冰箱的热泵EnergyConversion Management，2003，44: 109-123. 高能成本理论LiBr / H2蒸气吸收系统能量，2002,27: 1009-1025. 热经济应用空调系统的热电联产技术学报，1996，17（1）: 37-42. 但是，以制冷温度的单价计算时的燃气价格约为40. 最低单价，以及0.10 P1.1 P1.3 P1.5 P1.7 P1.9 0.08 0.06 0.04 6-9. 北京节能60 40 20价格变动时的天然气单价图5火用价格天然气三冷水机组不同天然气价格

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