《冷冻冷藏系统冷热耦合能源综合利用关键技术研究与系列产品开发》

该项目属压缩机与制冷(热)技术领域。

制冷行业是国民经济耗能大户,在制冷过程中有大量冷凝热释放,而几乎所有的商业冷冻冷藏场所又需要热水或蒸汽,若能合理利用系统的冷凝热或其他废热提高能源利用率,不仅能减少热污染,更能实现能源的梯次、高效利用。该项目以冷热量优化输配技术为攻关目标,旨在通过一系列的自主科技创新和产学研结合,突破高效冷热量输配的技术瓶颈,开发冷冻冷藏系统冷热耦合能源综合利用的成套关键创新技术,实现高效的冷热联供、水汽同制,提高能源利用率,推动制冷行业的节能减排。主要技术内容如下:

1.集成了天然工质制冷、制热、蓄热、蒸汽发生及增压输送等系统于一体,形成-50~160℃温度范围内高效环保的冷热联供、水汽同制的技术,满足了个性化的工艺过程用能需求,实现了能源的高效利用和冷热量优化输配的目标。

2.深入研究了螺杆制冷压缩机的工作特性,开发了新型的氨半封螺杆制冷压缩机;同时针对氨在系统中的分布状态,对制冷系统进行优化,实现了氨充注量的最小极限化;明确了复叠与载冷系统的最佳适用范围,实现了多温区多模式环保工质制冷系统族群在-50~30℃范围内的高效冷量供给。

3.开发了氨制热与制冷系统高效运行的耦合技术,实现了制冷系统的全热回收及多温区热水同供;发明了高效油管理系统,解决了不同温区的润滑油相容、分离、回油等难题;创新了高效蓄热取热技术,实现了冷热负荷量、时段及效率的同步匹配。

4.研制了耐高温蒸汽热泵用高压螺杆压缩机,在此基础上开发了高效蒸汽热泵系统,引入一种新型的蒸汽闪蒸装置,形成热水升温闪蒸技术;归纳了冷凝器内最佳流速与换热温差的规律,形成了高效换热技术;总结出蒸汽发生系统的最佳效率与发生压力的关系,实现了基于蒸气发生系统内压力的压缩机载位自动调节。

5.深入研究了喷水对水蒸气螺杆压缩机性能的影响,优选了转子与壳体材料及涂层,发明了具有特殊结构的轴封,开发了水蒸气螺杆压缩机,实现了水蒸气的高效增压输送。

6.基于上述关键技术,研制开发了LS*HRB(3)系列氨高温热泵系统、LSH*HRB(4)微压蒸汽闪蒸系统、MTSC(3)蒸汽制热系统、AISTC(3)及ZR*MZ(4)微充氨量高效制冷系统等5个系列17个规格的高效产品,实现了批量推广应用。

以上关键技术共授权发明专利8项,实用新型专利2项,发表论文10篇,获奖1项,参加起草国家标准1项。项目经中国制冷与空调工业协会鉴定,结论为:项目整体技术达到了国际先进水平,并在系统集成、蒸汽发生、螺杆水蒸气压缩机研发等方面达到国际领先水平,并建议加快项目成果的推广应用力度。

该项目所开发产品已成功推广应用30多家单位,近三年直接经济效益新增利润33087万元,新增税收19862万元,新增销售额278189万元。项目成果的广泛应用,不仅解决了行业共性难题,显著推动了中国制冷空调行业的冷热输配技术进步、推动了中国余热回收、能源梯次利用等节能技术进步,更进一步促进了中国相关产品标准和节能、减排工作的发展。

成果说明

宽温区高效制冷供热耦合集成系统的成功开发不仅解决了多系统集成难题,更拓宽了制冷系统在制冷供热方面的应用;以其安全、环保、节能的特点,可广泛应用于需要冷量或者热量的行业,尤其适合于冷热同需、水汽同需的行业。 该系统采用天然环保工质,若能大范围应用替代氟利昂,将推动我国制冷空调行业在节能、环保事业方面的发展进程。按年销售量50套预计,不仅可实现销售收入3亿元以上,而且每套制冷剂充注量按10吨计算,可以减少潜在500吨高温室效应指数温室气体和臭氧层破坏气体的排放,这对生态文明建设具有巨大的意义。另外,该系统可

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