乏汽余熱回收在供熱電廠的應(yīng)用

張曉靜　于利宏　史敬杰

摘 要：包頭第二熱電廠利用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)（以下簡稱熱泵技術(shù)）吸收30萬機(jī)組乏汽余熱，提高熱網(wǎng)循環(huán)水溫度，增加供熱能力。文章分析了熱泵技術(shù)工作原理及在節(jié)能減排中的作用，并針對熱泵實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題提出解決的建議。

關(guān)鍵詞：乏汽余熱回收；吸收式熱泵；熱泵的應(yīng)用

中圖分類號：TK115 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0038-02

隨著包頭市城市建設(shè)飛速發(fā)展，集中供熱面積快速增加。包頭第二熱電廠作為城市三大熱源之一，供熱能力日趨飽和。且近年來包頭市環(huán)保要求取締小鍋爐，熱源壓力越來越大。我們利用乏汽余熱回收采用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)，在不擴(kuò)建原有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的基礎(chǔ)上，可增加供熱能力，有利于緩解城市采暖供熱用能的矛盾。

1 熱泵技術(shù)簡介

熱泵的核心設(shè)備是溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組。它是一種余熱回收的有效設(shè)備，以熱能為動力，通過溴化鋰水溶液的狀態(tài)變化，以達(dá)到制冷、采暖、或提升熱源溫度為目的熱能設(shè)備。該設(shè)備由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換器等換熱部件組成，如圖1所示。

2 包頭第二熱電廠“熱泵”機(jī)組實施情況分析

2.1 項目簡介

包頭第二熱電廠位于包頭市青山區(qū)，是內(nèi)蒙西部電網(wǎng)的主力火電廠，我廠不僅擔(dān)負(fù)著包頭市青山區(qū)供熱的重任，而且還向內(nèi)國家重點(diǎn)軍工企業(yè)一機(jī)集團(tuán)、北重集團(tuán)等提供工業(yè)用汽。目前電廠總裝機(jī)容量為1 000 MW（2×200 MW+2×300 MW）。

近年來，由于供熱發(fā)展迅速，熱源能力已滿足不了用熱需求。2010～2011年采暖期，電廠實際供熱能力為1 421萬m2，且供熱能力已到極限。2012年在不增加電廠供熱抽汽的蒸汽量和維持原換熱首站不改動的前提下，采用吸收式換熱技術(shù)，提取2×300 MW機(jī)組的汽輪機(jī)乏汽潛熱，加大供熱面積，提高供熱品質(zhì)。

本次改造所增加的吸收式熱泵系統(tǒng)，不會對汽輪機(jī)系統(tǒng)在安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面產(chǎn)生任何不利的影響。同時熱泵系統(tǒng)要求適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化和熱網(wǎng)送出水溫度調(diào)節(jié)需求，能夠保證乏汽在熱泵和空冷島之間正常切換，機(jī)組在變工況運(yùn)行時，任意一臺熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)、停止對機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)不能造成任何影響。

根據(jù)包頭二電廠實際情況并考慮長遠(yuǎn)供熱情況設(shè)計，吸收式熱泵設(shè)置前置濕冷凝汽器。前置濕冷凝汽器與熱泵集成為一個整體設(shè)備。前置濕冷凝汽器考慮熱網(wǎng)回水溫度降低時，供熱抽汽流量增加時，回收更多的乏汽量。

2.2 熱泵技術(shù)參數(shù)

①熱網(wǎng)循環(huán)水部分：機(jī)組進(jìn)口溫度46 ℃；濕冷凝汽器出口溫度51.1 ℃；機(jī)組出口溫度81.1 ℃；流量2 000 t/h；壓力降0.12 MPa；接管直徑DN500 mm。

②乏汽部分：主機(jī)背壓15 kPa（a）；飽和溫度53.9 ℃；流量50 t/h；接管直徑（DN）2×1 100 mm。③驅(qū)動蒸汽部分：進(jìn)口壓力0.2 MPa（g）；進(jìn)口溫度230 ℃；蒸汽品質(zhì)為過熱蒸汽；流量57.3 t/h；凝結(jié)水溫度過冷度≤15 ℃；蒸汽管接口直徑（DN）2×400 mm；凝結(jié)水管接口直徑（DN） 2×150 mm。④所需電源電壓等級380 V；功率容量50 kW。⑤每臺熱泵長10 300 mm；寬9 000 mm；高7 200 mm。

2.3 供熱系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

回收余熱制熱量173.6 MW；熱泵驅(qū)動蒸汽供熱量154 MW；熱泵總制熱量327.6 MW；熱網(wǎng)首站抽汽供熱量130.4 MW；300 MW機(jī)組總供熱量458 MW；熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度46 ℃；濕冷凝汽器后循環(huán)水溫度51.1 ℃；熱泵出口循環(huán)水溫度81.1 ℃；熱網(wǎng)首站出口循環(huán)水溫度95 ℃；熱網(wǎng)循環(huán)水量8 000 t/h；至熱泵的抽汽量229.2 t/h；至熱網(wǎng)首站的抽汽量195.2 t/h；濕冷凝汽器回收的乏汽量75.6 t/h；熱泵回收的乏汽量200 t/h；至空冷平臺的乏汽量100 t/h。

2.4 熱泵系統(tǒng)

熱泵系統(tǒng)包含前置濕冷凝汽器及吸收式熱泵兩部分。

2.5 熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)為串聯(lián)方式

熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)入熱泵系統(tǒng)，先進(jìn)入前置濕冷凝汽器后，再進(jìn)入吸收式熱泵。

2.6 乏汽系統(tǒng)為并聯(lián)方式

乏汽進(jìn)入熱泵系統(tǒng)，分別連接至前置濕冷凝汽器、吸收式熱泵，當(dāng)熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度≥51.1 ℃時（乏汽溫度53.9 ℃，凝汽器端差2.8 ℃），前置濕冷凝汽器解列。

2.7 驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)

驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)只進(jìn)入吸收式熱泵。

2.8 汽輪機(jī)乏汽余熱回收系統(tǒng)方案

汽輪機(jī)乏汽余熱回收系統(tǒng)方案，如圖2所示。

增加余熱回收系統(tǒng)前，兩臺機(jī)組的供熱抽汽熱量只能將8 000 t/h熱網(wǎng)水由53 ℃加熱到82 ℃。增加余熱回收系統(tǒng)后，兩臺機(jī)組的供熱抽汽熱量和回收的乏汽熱量能將8 000 t/h熱網(wǎng)水由46 ℃加熱到95 ℃，相當(dāng)于五段供熱抽汽量增加259 t/h，節(jié)能效果顯著。

3 熱泵安裝時應(yīng)注意的問題

3.1 管道的敷設(shè)方式

對于壓力管道不存在問題但是對于靠高差自流和壓差較小的管道（疏水管道、抽真空管道），必須考慮管道的安裝位置，不能存在較大的阻力和向下U型彎，同時要考慮管道的阻力。

3.2 前置凝汽器的配置

如果熱網(wǎng)循環(huán)水的回水溫度低于乏汽壓力對應(yīng)的飽和溫度5 ？觷時，應(yīng)考慮在熱泵前設(shè)置前置加熱器，充分利用溫差加熱循環(huán)水，提高熱泵的效率。對應(yīng)的考慮主機(jī)背壓對熱泵和前置凝汽器的影響。

3.3 各系統(tǒng)濾網(wǎng)的配置

由于熱泵對進(jìn)入熱泵的水汽有一定的要求，因此考慮不符合進(jìn)入熱泵的水汽管道上加裝濾網(wǎng)，并考慮加裝濾網(wǎng)對系統(tǒng)的影響和運(yùn)行清洗。

3.4 改造項目

因熱泵工程屬于改造項目，在原有廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工，在平面和空間上均受到很大的局限性，地下、地上障礙物，管線，溝道眾多，情況復(fù)雜；設(shè)計和施工時應(yīng)充分考慮原有設(shè)備的基礎(chǔ)避讓；能遷移切改的設(shè)施盡可能的遷移切改；對既不能避讓，也不能遷移改造的，要想盡一切辦法，進(jìn)行強(qiáng)有力的保護(hù)支護(hù)措施（如電纜隧道）。

3.5 保證設(shè)備的安全運(yùn)行

為保證設(shè)備的安全運(yùn)行，電源應(yīng)采用雙電源供電；控制系統(tǒng)考慮與主機(jī)原有控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和一致，同時考慮控制、操作的便易。

4 結(jié) 語

隨著我國電力等工業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保要求日益迫切，為了滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，吸收式熱泵技術(shù)可以有效回收各行業(yè)的工藝余熱，將低品位余熱提高到中高品位，具有技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、節(jié)能潛力巨大等優(yōu)點(diǎn)。特別是在熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電廠，在不增加燃煤量、環(huán)保排放量的基礎(chǔ)上，回收乏汽和循環(huán)水的余熱向城市供熱或制冷，變廢為寶。有利于實現(xiàn)節(jié)能降耗與保護(hù)環(huán)境目的，符合我國低碳環(huán)保的發(fā)展需要，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 何衛(wèi)軍.方山發(fā)電廠連排乏汽熱能回收技術(shù)的應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2009，（S1）.