工业余热的高温蒸汽热泵机组

需求的背景和应用场景

在工业生产过程中，大量的低品位余热资源（如60-100℃的饱和蒸汽冷凝水、工业乏气烟气）往往被直接排放或浪费，未能得到有效利用。这些余热资源不仅蕴含着巨大的能源潜力，而且其回收利用对于提高能源利用效率、降低能耗和减少碳排放具有重要意义。特别是在当前全球能源形势紧张、环保要求日益严格的背景下，如何高效、经济地回收利用这些工业余热，成为工业节能领域亟待解决的关键问题。因此，研发工业余热的高温蒸汽热泵机组，旨在将这部分低品位余热转化为高品位蒸汽（不低于150℃，0.6Mpa），以满足工业生产中的蒸汽需求，实现能源的循环利用和节能减排目标。该技术的应用场景广泛，包括但不限于化工、冶金、纺织、造纸等行业的蒸汽供应系统，以及需要高温蒸汽进行加热、干燥、杀菌等工艺过程的工业领域。

要解决的关键技术问题

1. 高效余热回收技术：研发能够高效回收60-100℃余热（包括饱和蒸汽冷凝水、工业乏气烟气）的热泵系统，确保余热回收过程中的能量损失最小化，同时保证系统的稳定性和可靠性。
2. 高温蒸汽制备技术：通过热泵机组将回收的余热转化为不低于150℃、压力为0.6Mpa的高温蒸汽，这需要突破传统热泵技术的制热温度限制，优化热泵循环和工作介质，以实现高温蒸汽的高效制备。
3. 一体化设计技术：为避免日本“余热热泵+螺杆蒸汽压缩机”高成本技术方案的局限性，需研发一体化设计的高温蒸汽热泵机组，将余热回收、热泵制热和蒸汽制备等功能集成于一体，降低设备成本、简化系统结构，并提高整体能效。
4. 高制热系数技术：确保制热系数（COPH）不低于3，这意味着热泵机组在将低品位余热转化为高品位蒸汽的过程中，能够实现较高的能源转换效率，进一步提升系统的经济性和环保性。

效果要求

1. 高效节能：通过高效回收和利用工业余热，显著降低工业生产中的能源消耗，提高能源利用效率，助力企业实现节能减排目标。
2. 成本降低：一体化设计的高温蒸汽热泵机组应具有较高的性价比，通过降低设备成本、减少安装和维护费用，使企业能够更快地收回投资成本，提高经济效益。
3. 技术创新：该技术需求要求研发具有自主知识产权的高温蒸汽热泵机组，打破国外技术垄断，提升我国在工业余热回收利用领域的技术创新能力和国际竞争力。
4. 环保贡献：通过减少工业余热的浪费和碳排放，该技术对于推动绿色制造、实现可持续发展具有重要意义，有助于构建资源节约型和环境友好型社会。