溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中的應(yīng)用

郝相俊，耿衛(wèi)眾

（1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西太原030001；2.西山煤電集團(tuán)山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西古交030206）

溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中的應(yīng)用

郝相俊1，耿衛(wèi)眾2

（1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西太原030001；2.西山煤電集團(tuán)山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西古交030206）

介紹了溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中應(yīng)用的背景，并以某工程的供熱改造為實(shí)例，闡述了溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中應(yīng)用的系統(tǒng)參數(shù)及系統(tǒng)流程，包括驅(qū)動(dòng)蒸汽系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)以及供熱介質(zhì)系統(tǒng)，并分析了溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中應(yīng)用取得的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

溴化鋰；吸收式熱泵；熱電聯(lián)產(chǎn)；乏汽余熱

0 引言

溴化鋰吸收式熱泵是利用溴化鋰吸水放熱的特性，以一定數(shù)量的高品位熱能作為驅(qū)動(dòng)能量提取低品位能量向外供中品位能量的一種裝置[1]。在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中的利用主要是：以汽輪機(jī)的一定數(shù)量的抽汽作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，利用溴化鋰吸收式熱泵提取汽輪機(jī)乏汽余熱或者其他低溫?zé)嵩吹臒崃浚蛲夤┲袦責(zé)崃俊?/p>

隨著城市的不斷擴(kuò)大，供熱需求量也在不斷地增加，以及原來(lái)建設(shè)的一些效率比較低的區(qū)域供熱鍋爐的拆除，使得高效率、大容量的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱負(fù)荷不斷的增加。但是由于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組原設(shè)計(jì)供熱負(fù)荷小，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱抽汽不能滿足新增的供熱負(fù)荷。在不增加原熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱抽汽的情況下，如何增加熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱能力的問(wèn)題越來(lái)越突出。而且國(guó)家在"十二五"規(guī)劃中指出：“以節(jié)能減排為重點(diǎn)，健全激勵(lì)和約束機(jī)制，加快構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式?！?/p>

在這種情況下，能夠利用部分余熱向外供熱的溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。本文將以某電廠供熱改造工程為實(shí)例介紹溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中的應(yīng)用。

1 某電廠供熱改造概況

某熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組承擔(dān)的集中供熱范圍內(nèi)的面積為：700萬(wàn)m2建筑物的熱負(fù)荷，采用常規(guī)熱網(wǎng)加熱器進(jìn)行加熱熱媒向外供熱，額定工況耗汽量為472.1 t/h，機(jī)組最大供熱抽汽量為600 t/h。隨著城市的不斷擴(kuò)大以及低效率區(qū)域供熱鍋爐的拆除，本工程供熱范圍內(nèi)新增供熱面積為500萬(wàn)m2建筑的熱負(fù)荷，由原來(lái)的700萬(wàn)m2增加到1 200萬(wàn)m2，這超出了原熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱能力。1 200萬(wàn)m2供熱負(fù)荷需要的供熱抽汽量為809.4 t/h，但是本工程原設(shè)計(jì)的汽輪發(fā)電機(jī)組能力供熱抽汽量為600 t/h，不能滿足新增的供熱負(fù)荷，所以本工程采用基于吸收式熱泵技術(shù)，利用供熱抽汽中的部分蒸汽作為高品位熱能提取汽輪機(jī)排汽中的部分低位熱能向外供熱，以達(dá)到機(jī)組在能力供熱抽汽工況下，滿足一部分新增建筑物供熱負(fù)荷。

2 某電廠供熱改造工程條件

2.1 環(huán)境條件

采暖期天數(shù)，180 d；采暖室外計(jì)算溫度，-16℃；采暖室內(nèi)計(jì)算溫度，18℃；采暖期平均室外外溫度，-6.5℃。

根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34—2010）計(jì)算公式，一個(gè)采暖季供熱量計(jì)算如下。

式中：

Qh——采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，kW；

N——采暖期天數(shù)，d，取180 d；

to.h——采暖室外計(jì)算溫度，℃，取-19℃；

ti——采暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃，取18℃；

ta——采暖期平均室外溫度，℃，取-6.5℃；0.086 4——公式簡(jiǎn)化和單位換算后的數(shù)值。

2.2 供熱負(fù)荷

根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34—2010）中表2.1各類建筑物采暖熱指標(biāo)推薦值，確定建筑物采暖熱指標(biāo)值見(jiàn)表1。

表1 本工程各類建筑采暖指標(biāo)

根據(jù)目前電廠供熱面積內(nèi)的建筑物的類型和建筑面積，以及電廠多年的供熱經(jīng)驗(yàn)，采暖綜合指標(biāo)采用50W/m2。

電廠原供熱負(fù)荷為：700×104×50=350MW。

電廠現(xiàn)需熱負(fù)荷為：（700+500）×104×50= 600MW。

電廠新增供熱負(fù)荷為：500×104×50=250MW。

2.3 供熱介質(zhì)

本工程供熱介質(zhì)為熱水。一次網(wǎng)循環(huán)水設(shè)計(jì)供回水溫度為：100℃/50℃。

熱負(fù)荷采用定流量質(zhì)調(diào)節(jié)，一次網(wǎng)循環(huán)水量為：10 335 t/h。熱泵組其他參數(shù)見(jiàn)表2。

2.4 驅(qū)動(dòng)蒸汽及余熱蒸汽

本工程驅(qū)動(dòng)蒸汽采用原供熱抽汽，蒸汽參數(shù)：工作壓力為0.4MPa；工作溫度為258.9℃；余熱為汽輪機(jī)排汽，排汽絕壓為15 kPa；飽和溫度為53.9℃。

本工程設(shè)2臺(tái)180MW熱泵組，熱泵組內(nèi)包括2臺(tái)90MW的熱泵，利用原熱網(wǎng)加熱器作為尖峰加熱器，其參數(shù)見(jiàn)表3。

3 供熱系統(tǒng)介紹

本工程的原則性熱力系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1所示。

3.1 熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)

表2 熱泵組參數(shù)

表3 尖峰加熱器參數(shù)

熱泵組的熱網(wǎng)循環(huán)水從原熱網(wǎng)站循環(huán)水泵前的熱網(wǎng)循環(huán)水回水母管上新增的隔離門前接出，分別接至2臺(tái)熱泵組。經(jīng)熱泵組加熱后，再接入原熱網(wǎng)循環(huán)水回水管道新增的隔離門后，進(jìn)入熱網(wǎng)循環(huán)水泵，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵加壓后，進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器二級(jí)加熱，經(jīng)過(guò)加熱后的熱網(wǎng)循環(huán)水向城市供熱。

圖1 某電廠供熱改造工程原則性熱力系統(tǒng)圖

3.2 驅(qū)動(dòng)蒸汽系統(tǒng)

每臺(tái)熱泵組的驅(qū)動(dòng)蒸汽分別接自原供熱蒸汽管道。驅(qū)動(dòng)蒸汽經(jīng)過(guò)減溫器減溫后達(dá)到熱泵組所需的溫度，進(jìn)入熱泵組，在熱泵內(nèi)完成回收乏汽余熱，與乏汽一并加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。

3.3 驅(qū)動(dòng)蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)在熱泵組里交換熱量后的驅(qū)動(dòng)蒸汽凝結(jié)成水，驅(qū)動(dòng)蒸汽凝結(jié)水通過(guò)蒸汽系統(tǒng)與排汽裝置的壓差自流至排汽裝置。在排汽裝置入口設(shè)多級(jí)水封。

3.4 乏汽凝結(jié)水系統(tǒng)

乏汽在熱泵組里放熱后凝結(jié)成水，利用乏汽系統(tǒng)的高差自流至排汽裝置。

4 改造后的效益

4.1 改造后的供熱量

表4 某電廠供熱改造后一個(gè)采暖季總供熱量

本工程改造后一個(gè)采暖季供熱量見(jiàn)表4所示。

一個(gè)采暖季本工程向外供熱619.0萬(wàn)GJ，其中吸收式熱泵余熱回收機(jī)組一個(gè)采暖季的供熱量為509.7萬(wàn)GJ；尖峰加熱器供熱量為109.3萬(wàn)GJ；吸收式熱泵余熱回收機(jī)組利用乏汽供熱量為226.5萬(wàn)GJ；驅(qū)動(dòng)蒸汽供熱量為283.2萬(wàn)GJ。

4.2 各部分的供熱貢獻(xiàn)

一個(gè)采暖季各部分對(duì)供熱的貢獻(xiàn)見(jiàn)表5所示。

表5 各部分供熱貢獻(xiàn)

從表5可以看出，采用吸收式熱泵可利用汽輪機(jī)乏汽向外供熱量占到一個(gè)采暖季供熱量的36.6%，這部分熱量是由汽輪機(jī)的乏汽來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若不采用吸收式熱泵提取這部分余熱，這部分余熱是要排掉的，采用了此種技術(shù)后，有三方面的收益。

a）在機(jī)組供熱抽汽量一定的工況下，能再增加一定量供熱負(fù)荷。

b）利用汽輪機(jī)的乏汽向外供熱為電廠提高了經(jīng)濟(jì)收益。

c）此部分供熱代替原來(lái)的余熱鍋爐供熱，減少了污染物排放。

所以采用此種技術(shù)，不但滿足社會(huì)對(duì)供熱、環(huán)境的要求，而且也達(dá)到了電廠利用余熱增加收益的需求。

5 結(jié)論

溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)特別適用在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不能再擴(kuò)大供熱負(fù)荷的情況下使用，采用此種技術(shù)滿足一部分新增供熱負(fù)荷的同時(shí)，為電廠提高了經(jīng)濟(jì)效益并減少污染物的排放，具有一定的社會(huì)效益。本文對(duì)其他同類供熱機(jī)組的改造有一定參考意義。

［1］吳佐蓮，劉小春，王萌，等.利用熱泵技術(shù)回收熱電廠余熱的可行性與經(jīng)濟(jì)性分析［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，39（1）：62-68.

The Application of Lithium Brom ide Absorption Heat Pum p in Cogeneration Units

HAO Xiang-jun1，GENGW ei-zhong2
（1.Shanxi Electric Power Exploration&Design Institute of China Energy Engineering Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.Xishan Coal Electricity Group Shanxi Xingneng Power Generation Co.，Ltd.，Gujiao，Shanxi 030206，China）

The application situation of lithium bromide absorption heat pump in cogeneration units is described in this article. Taking a projectofheating system reformation asan example,the parametersand processesof lithium bromide absorption heatpump being applied in cogeneration units are elaborated，including steam systems，exhausted steam heating system and heating supply medium system.The socialand economic benefitsobtained due to theapplication of lithium bromideabsorption heatpump are introduced also.

lithium bromide；absorption heatpump；cogeneration；heat recovered from exhausted steam

TK123；TM611

B

1671-0320（2014）04-0069-04

2014-04-28，

2014-06-12

郝相?。?978-），女，山東濟(jì)南人，2005年畢業(yè)于重慶大學(xué)動(dòng)力工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)工作；

耿衛(wèi)眾（1980-），男，山西昔陽(yáng)人，2004年畢業(yè)于山西大學(xué)工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠運(yùn)行工作。