超高溫熱泵重點應用領域分析

• 陳博 2023年3月16日 來源：中研網 777 47
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我國能源消耗較大，尤其是工業領域，工業產品的單位能耗較高，因此工業領域具有較大的節能潛力，高溫熱泵在工業領域應用前景較好。在國內環保監管趨嚴，國內企業需要提高工業余熱利用率，利用高溫熱泵技術，在工業生產需求的基礎上，減少污染。

我國能源消耗較大，尤其是工業領域，工業產品的單位能耗較高，因此工業領域具有較大的節能潛力，高溫熱泵在工業領域應用前景較好。在國內環保監管趨嚴，國內企業需要提高工業余熱利用率，利用高溫熱泵技術，在工業生產需求的基礎上，減少污染。

一、醫藥制品業

近年來，隨著人民群眾對醫藥健康服務要求的不斷提高，以及政策環境的推動，新技術的涌現，我國醫藥健康產業迎來轉型升級的關鍵時期。而在此過程中，醫藥企業對制藥設備也提出更高的要求。以干燥裝備為例，其必須符合新版GMP認證要求，保證藥品生產過程的合理、產品均一、無積料等，另外隨著節能環保要求的提高，企業對節能環保性能也提出更高的要求。

二、橡膠制品業

高溫熱泵烘干機組應用在橡膠中，作為橡膠的烘干設備，室內端直接利用風冷冷凝，出風溫度高，具有節能、烘干時間短、可以進行多段溫度及烘干時間設置，自動排濕等優點。

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熱泵干燥是一種溫和的干燥方式，接近自然干燥。表面水分的蒸發速度與內部水分向表面遷移速度比較接近，使被干燥物品的品質好、色澤好、產品等級高。橡膠干燥不僅要求提高產品質量和節約能耗，同時必須對環境友好。基于相同的評價標準，熱泵對全球變暖的影響與電釋放的CO₂ 相比是很小的。對環境的友好是熱泵干燥的優點。目前，國外提倡應用熱泵來減少CO₂的排放，它必將得到進一步應用。

三、塑料制品業

在過去的很多年里，高溫熔體泵輔助塑料擠出已為發達國家的人們廣泛注意。在近十幾年中，它已成為塑料工業的主流。高溫熔體泵的眾多應用包括、薄膜、擠出涂覆、片材、造粒、型材擠出等。這些應用幾乎涉及所有的熱塑性樹脂、熱塑性彈性及其它的聚合物。

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應用熔體泵的優點現已為國際上發表的眾多科技文獻充分論證。國際上許多聚合物生產、加工與塑料擠出機供應方面的著名廠商都在熔體泵的應用開發方面領先一步，并取得了顯著效益。

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中國國內只有少數廠家隨進口生產線引進過熔體泵。由于受當時中國國內塑料加工工業的整體發展水平所限，人們沒有對熔體泵的應用給予足夠的重視。如今，中國國民經濟總體形勢發展看好，石化工業發展迅速，塑料原料充足。隨著國內塑料加工企業間的競爭日趨激烈，人們將不得不對擠出制品有高質量高精度要求；對擠出工藝過程的節材節能要求以及對加工設備的高產率低能耗要求給予更多的關注，而采用高溫熔體泵技術恰恰能適應并有效地滿足這一需求。

四、電廠廢熱

目前我國一般大型火電廠實際熱效率僅為40%，核電不及35%，60%以上熱量排到環境（主要是冷卻水帶走）。另外，電廠的循環冷卻水在冷卻過程中向環境釋放出巨大的熱量，如果這部分熱能排放到大氣中，不但對大氣造成熱污染，而且會造成能源的嚴重浪費。若將這部分熱能加以回收用于工業用熱水或者供暖熱水，不僅能提高熱電廠熱能的綜合利用率，而且為電廠帶來良好的經濟效益和社會效益。電廠循環水源熱泵系統利用電廠循環冷卻水作為熱泵低位熱源進行供熱的形式，把循環水直接通過水泵引入換熱器，經過換熱器冷卻后再由水泵升壓送到冷卻水池或凝汽器循環水的進水管。

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利用熱泵系統回收火力發電廠的循環冷卻水攜帶的低位熱量，并將其應用于電廠的凝汽器冷凝水的預熱，最后對循環冷卻水的廢熱熱泵回收系統的節能情況及環境效益進行詳細分析，產生明顯的經濟效益。

五、污水熱量的回收利用

利用高溫水源熱泵可以回收工業廢水和城市污水排放中所含的熱量。城市污水水源熱泵的優點是結構簡單；渠道中的二級出水與管道中的熱泵工質直接換熱，效率較高。缺點是，主機的機房必須設置在二級出水渠道旁。如果空調服務區離渠道較遠，就需要埋設較長的冷—熱循環水（內循環）管道，這樣會造成在輸送過程中的能量損失。因此，這種熱泵只適用于中小型污水處理廠自身的冷暖空調服務。也可以滿足污水處理廠附近的住宅小區的供暖情況。

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工業廢水的出水溫度往往比較高，回收鍋爐等能量轉化設備產生大量的低溫余熱，提高其溫度用于直接供熱，既可解決除塵污水循環利用需要降溫的問題，避免余熱直接排放到周圍環境造成的熱污染；又可以把低溫余熱提高到可直接供熱的溫度，提高能源的利用率。這樣，在增加供熱面積的同時又可以顯著地降低能耗，且不會對環境造成進一步的污染。因此可以利用高溫水源熱泵回收污水中的熱量，回收后的能量用于冬季供暖或生產工藝，并逐漸應用于石油、化工、冶金、紡織、食品等各行業。

六、涂裝

汽車生產制造過程包含沖壓、焊接、涂裝和總裝四個工藝過程，依相關統計，其中涂裝車間涉及加熱、冷卻、動力、通信控制、照明等，能耗在整個制造生產過程中（沖、焊、涂、總）占比大，所占費用比例在70%以上。

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涂裝車間一般工藝流程為前處理、電泳、電泳烘干、面漆噴漆、面漆烘干等工序，工序中有加熱和冷卻等需求，至今常規加熱、冷卻能源幾乎都是燃氣直接加熱蒸汽（高壓熱水、溫水）和冷凍機冷水。各需求之間獨立處理，沒有做能源回收再利用的整合處理，造成能源浪費，單產能耗高等問題。

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因此，要有效解決涂裝車間的能耗問題，如何提升能耗的使用效率、降低無效能耗和能源的回收再利用是關鍵。隨著熱泵技術的發展，高出水溫度可達90度，以及涂裝材料、涂裝工藝及設備的革新，涂裝工藝中熱能品位也逐漸降低要求，高溫熱泵出水溫度已滿足生產熱能品位需求。

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熱泵作為從低位能源向高位能源傳輸熱量的設備，運行效率COP高,且在運轉過程中一定會產生低溫物品和高溫物品兩種產出，利用此物性正好滿足涂裝工序的冷熱需求，實現能能源綜合處理。

七、食品制造

將熱泵用于食品干燥越來越受到人們的關注。熱泵干燥的溫度范圍調節比較廣。兩級壓縮的高溫熱泵干燥系統，可以實現單雙級壓縮，以便達到更高的需求溫度。通過兩級或多級串聯的階梯狀升溫，干燥溫度可達到95°C，如果進一步優化設計，就可以實現更高的溫度的目標。采用兩級壓縮的高溫熱泵進行干燥過程中的含水率、溫度、濕度變化與常規干燥裝置的趨勢一致。并且可以根據干燥基準表調整溫度；干燥箱內濕度隨著時間的增加不斷下降,以便食品內水分的蒸發。

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在谷物干燥中，利用熱泵可以節能50%以上。目前在歐洲一些發達國家熱泵已經用于谷物干燥技術。我國也在1998年的重點糧庫建設中，開始引進這項技術。熱泵烘干本身安全環保，經濟效益較高，是未來食品行業烘干的大趨勢。從響應環保政策要求，取代傳統高能耗烘干技術的角度來說，這個市場前景可期。

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