吸收式热泵——节能降耗好帮手
马学虎
吸收式热泵(Absorption Heat Pumps, 简称 AHP) 是一种有效回收利用低品位能源的实用技术。吸收式热泵
可以分为两种类型：第一类吸收式热泵用于提高主要能源的利用率；第二类吸收式热泵，又称为吸收式热转换器
（AHT）是利用低温位热量向环境排放的同时驱动热泵，把低温位的废热转移到更高的温位而重新利用。主要由换
热器、吸收器等静止设备组成，运行时无噪音，无污染，无冲击，维护管理简单，能精确地与各种应用场合相匹配。
由于回收的热量可产生蒸汽用于工艺过程，减少了蒸汽的用量，也就是降低了产生蒸汽时燃料燃烧造成的环境污染。
因此，无论从节能还是从环境保护的要求出发，AHT的应用具有可观的经济效益和社会效益。
AHT工作原理
AHT系统由两个循环回路组成：水蒸气的冷凝（冷凝器）和蒸发；浓溴化锂溶液的吸收（吸收器）和稀溴化锂
溶液的解吸（再生器）。其中工业废热用于蒸发器和再生器的加热热源；冷凝器中释放的热量由冷却水排放到环境
中去，吸收器放出的热量（有用热量）用来加热循环热水，回到工艺过程或作为其他过程的加热源。
AHT系统的工作原理如图1所示。在蒸发器中由低温废热提供热量产生蒸汽，出蒸发器的蒸汽进入吸收器被浓
溴化锂溶液吸收，吸收过程放出的热量用来加热水（或其他流体）或产生一定压力的蒸汽用于工艺过程，出吸收器
的稀溶液经液-液换热器与来自再生器的浓溴化锂溶液换热，降低温度并闪蒸后进入再生器，稀溶液在再生器中吸
收低温废热提供的热量后，溶液被浓缩，产生的蒸汽进入冷凝器放出热量而变成冷凝液，冷凝液返回蒸发器，再行
蒸发，再生器出口浓溶液经液-液换热器返回吸收器，再行吸收。
溶液在吸收器中吸收，在再生器中解吸，即在吸收器和再生器之间构成循环回路。目前工业上用得较多的溶液
为溴化锂-水溶液。水具有很大的潜热和很宽的温度范围，溶液中，溴化锂分子对水分子的吸引力比水分子之间的
吸引力强得多。由于溴化锂的沸点很高，在所采用的温度范围内不会挥发，因此和溶液处于平衡状态下的气相中是
100%的过热水蒸气，其温度要高于该压力下水的饱和温度，所以溴化锂水溶液具有吸收温度比溶液温度低得多的水
蒸气的能力。
蒸发器和吸收器的压力较高，而再生器和冷凝器的压力较低。在AHT中，将输入的低温能量转换为较高温度和
较低温度两部分，即约输入废热的一半在吸收器中转换为有利用价值的较高温度的热量，另一半则在冷凝器中转换
为略低于冷凝温度的低温热量，后者一般不再利用。
技术进展和工业应用
美、日两国可称为“热泵技术大国”。美国将热泵技术与超导技术、电动汽车等技术一同列入本国可持续发展
战略的12个科技领域之一的“未来终端能源使用技术”。20世纪80年代以来，热泵技术在日本得到迅速发展，其
应用装置总数占到世界一半以上。
1981年，美国Baffle Columbia 实验室与A. C. Co.(Adolph Coors Company)合作共同开发了较为完善的AHT,
于1983年开始正式成套生产这种装置，将其用于炼油厂、造纸厂和食品加工过程中的废热回收。美国Oak Ridge 国
家重点实验室在能源部和联合碳化物公司的资助下开展了几乎相同的工作。另外，法国、英国、德国、意大利和瑞
典都进行了大量的工作。据统计，1971～1985年10多年间共发表关于热泵的文献报告达400余篇，其中关于AHT
的文献有50余篇，并开始在生产上取得了实际效益。AHT的一次性投资虽然较高，但其费用均可在1～2年内回收。
当前，吸收循环的改进、热质强化传递等方面的研究在提高性能系数、减小传热面积、降低设备投资等方面已取得
了可喜进展，高效吸收式热泵的出现将使经济因素日益向有利于技术应用的方向发展。
美国、西欧、日本在AHT的制造加工以及应用方面都领先一步。例如，美国能源部作出规划：到2010年将在
选定的27个生产部门建立1010套热泵系统，预计将回收能量总数高达7.85×1010kW；荷兰利用工业热泵每年回
收的能量相当于6×10８m3天然气，占全国工业燃料消耗的4%；日本自1981年以来共建立了近20套2000～5000kW
规模的AHT装置，大多用于回收石油化工企业中蒸馏塔顶有机蒸汽的废热上。
我国AHT的工业化应用近年取得了实质性进展。1996年大连理工大学和燕化公司研究院联合在研究院100t/a
SBS中试装置上建成了100kW的AHT中试装置，进行了凝聚釜气提气废热回收的试验，工业化AHT装置目前已在北
京燕化公司合成橡胶厂的SBS和顺丁橡胶车间取得成功。2003年，在上海高桥石化转让和开发吸收式热泵回收凝
聚过程余热的技术，首次采用了不锈钢强化传热管，通过试验研究解决了强化传热管加工过程中产生的应力腐蚀问
题。
到目前为止，全世界有5500万套的热泵用于住宅和商业建筑的供暖和制冷等场合，工业用途的热泵有8000套
左右，其中机械式热泵占主流, 工业吸收式热泵较少。AHP在工业上一直用于加热、干燥、浓缩、蒸馏等过程, AHT
则主要用于热量的回收利用，特别是有大量废热，同时有蒸汽需求的场合。吸收式热泵有许多成功的工业实例，如
啤酒厂利用本厂蒸汽驱动AHP, 获得冷冻和冷却用水, 同时吸收器出水温度达40℃以上，供啤酒生产用；在日本有
几十套AHT被用于回收石化企业蒸馏塔顶有机蒸汽热量；轧钢厂利用AHT回收冷却加热炉的废热，产生低压蒸汽等。
近几年在热电联产基础上发展起来的利用吸收式热泵的热电冷联技术倍受关注，已有若干工业化装置。如在污
物处理和垃圾焚烧装置中，燃烧热产生的蒸汽驱动凝汽透平发电机组，用透平的低压排气驱动AHP可以将39℃冷
却水加热至80℃，如切换用驱动透平的高压蒸汽驱动AHP，则可为冷水机组提供7℃的冷水。该技术在住宅和商业
建筑空调领域也将得到广泛的应用。
发展建议
吸收式热泵的应用不是简单的几套设备的增减，多数情况下它将对所在系统的物流输送路线进行一定的修改。
要想将其用于合适的位置，单靠热泵系统的研发人员的工作是不够的，必须有对整个过程工艺有深入了解的工程技
术人员的参与才能完成。对于炼油、化工等大型系统，吸收式热泵技术改造可能影响全厂的冷热公用工程状况，情
况更为复杂。此外传统工质的缺点，如NH3的毒性、LiBr的腐蚀性、结晶问题也一直困扰吸收式热泵的进一步应
用。经济方面，虽然吸收式热泵投资回收期短在2年左右，但因一次性投资较高,使得中小型企业不得不考虑投资
风险。另外，吸收式热泵与电动热泵、余热锅炉等技术存在竞争，其竞争力受到当地能源价格、供电价格、发电方
式、机械制造、工厂具体情况等诸多外部环境因素的影响，需进行深入调研后才能得到最佳的选择。