熱電企業(yè)溴化鋰吸收式熱泵改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)

耿寧 孟鋼

摘要：在節(jié)能降耗深挖企業(yè)內(nèi)部潛力和節(jié)能減排的倒逼機(jī)制下，我國(guó)熱電企業(yè)都面臨著完成國(guó)家節(jié)能減排的重任，溴化鋰吸收式熱泵的應(yīng)用為傳統(tǒng)的熱電企業(yè)帶來(lái)了生機(jī)。如何在節(jié)能減排改造過(guò)程中，兼顧各系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是節(jié)能改造工作的前提。文章對(duì)熱電企業(yè)溴化鋰吸收式熱泵改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：溴化鋰吸收式熱泵；熱電企業(yè)；節(jié)能改造；汽輪機(jī)；安全運(yùn)行 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK11 文章編號(hào)：1009-2374（2016）10-0014-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.006

1 概述

隨著社會(huì)對(duì)城市霧霾惡劣天氣的關(guān)注不斷增強(qiáng)，全國(guó)范圍的節(jié)能減排工作正在如火如荼進(jìn)行中。我國(guó)作為一次能源消耗大國(guó)，節(jié)能減排壓力巨大。國(guó)家為此制定了“十三五”、“十四五”節(jié)能減排總目標(biāo)，并配合國(guó)家和各省兩級(jí)節(jié)能減排獎(jiǎng)勵(lì)資金，根據(jù)各省市地區(qū)原有的實(shí)際能源消耗量，分解到各省市地區(qū)節(jié)能減排任務(wù)計(jì)劃，力求保證企業(yè)順利完成節(jié)能減排目標(biāo)。熱電企業(yè)作為一次能源消耗大戶，肩負(fù)著節(jié)能減排的重要責(zé)任。雖然熱電聯(lián)產(chǎn)這種運(yùn)行模式相對(duì)于純發(fā)電企業(yè)或者單純供暖企業(yè)，一次燃料的利用率更高，但仍然存在著兩大冷源損失，即鍋爐的排煙損失和汽輪機(jī)涼水塔的散熱損失。因此，目前許多熱電企業(yè)已經(jīng)或正在積極籌劃應(yīng)用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)，回收熱電廠冷源損失，提升熱電企業(yè)整體熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。熱電企業(yè)在應(yīng)用溴化鋰吸收式熱泵節(jié)能減排的系統(tǒng)改造中，存在諸多系統(tǒng)安全隱患，只有在改造初期，對(duì)于各方面的問(wèn)題有了清楚的認(rèn)識(shí)，才能根據(jù)熱電企業(yè)的實(shí)際情況，因地制宜的尋求解決方案，確保改造項(xiàng)目的成功。

2 熱電企業(yè)應(yīng)用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)的必然性

相對(duì)于鍋爐煙氣存在腐蝕性氣體的問(wèn)題，應(yīng)用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)回收涼水塔這部分散熱損失，顯得更加現(xiàn)實(shí)可行。其實(shí)，對(duì)于熱電企業(yè)汽輪機(jī)這一側(cè)的冷源損失，工程理論方面早有研究，例如采用“低真空供暖技術(shù)”減少汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水冷源損失，用于居民采暖的技術(shù)。這種技術(shù)從原理上就限制了其不能在同一個(gè)熱電企業(yè)中全面改造推廣。因?yàn)樵摷夹g(shù)的原理是人為增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量，降低凝汽器真空度，從而提升凝汽器循環(huán)水出口溫度，達(dá)到可以應(yīng)用的品質(zhì)。而對(duì)于已經(jīng)建設(shè)完成的熱電廠，熱電廠整體設(shè)計(jì)的富裕度不能支持一臺(tái)以上的汽輪機(jī)進(jìn)行“低真空供暖技術(shù)”的改造，將會(huì)受到鍋爐容量、輸煤系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等方方面面的制約。所以，在這種情況下，采用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)回收熱電企業(yè)這部分冷源損失就可以避免上述瓶頸。

3 系統(tǒng)改造安全保障的重要性

熱電企業(yè)溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)改造，相當(dāng)于將溴化鋰吸收式熱泵嵌入到已經(jīng)形成的熱電廠與配套熱網(wǎng)系統(tǒng)中。需要全面評(píng)估嵌入的溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)，對(duì)于原熱電廠汽輪機(jī)相關(guān)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，以及對(duì)原有熱網(wǎng)運(yùn)行存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。這其中以溴化鋰吸收式熱泵作為中心：一方面承擔(dān)著汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水連續(xù)冷卻的任務(wù)，同時(shí)接受汽輪機(jī)抽汽提供的驅(qū)動(dòng)蒸汽，疏水返回至除氧器，任一方面出現(xiàn)異常都會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響；另一方面，溴化鋰吸收式熱泵將回收的熱能“搬運(yùn)”至熱網(wǎng)中，改造后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性對(duì)熱網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。所以，在項(xiàng)目建設(shè)設(shè)計(jì)前，應(yīng)將各方面安全影響分析全面，匯同施工設(shè)計(jì)單位、設(shè)備制造單位、控制編程單位一起，從保證三方安全穩(wěn)定運(yùn)行的高度，通盤考慮施工設(shè)計(jì)方案，才能保證項(xiàng)目建設(shè)完成后，能夠長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 溴化鋰吸收式熱泵在熱電企業(yè)中的典型應(yīng)用

溴化鋰吸收熱泵在熱電廠主要應(yīng)用有兩種：一種是溴化鋰吸收式熱泵只承擔(dān)回收冷卻水塔散失熱量的作用，不負(fù)責(zé)熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)；另一種是溴化鋰吸收式熱泵不但承擔(dān)回收冷卻水塔散失熱量的作用，而且要承擔(dān)熱網(wǎng)參數(shù)調(diào)節(jié)的作用。在熱電廠改造過(guò)程中，通常第一種情況比較普遍。這種嵌入模式將循環(huán)水中回收的熱量與驅(qū)動(dòng)蒸汽的熱量一并補(bǔ)入熱網(wǎng)回水中，再經(jīng)過(guò)換熱器二次加熱至熱用戶所需的供暖參數(shù)。

圖1 溴化鋰吸收式熱泵在熱電企業(yè)中應(yīng)用示意圖

5 系統(tǒng)改造各方面安全性保障分析

5.1 循環(huán)水系統(tǒng)必須保證聯(lián)系運(yùn)行

各熱電企業(yè)在改造前應(yīng)充分考慮循環(huán)水泵的參數(shù)、水塔的冷卻形式、凝汽器循環(huán)水的入出口壓力等因素。通常情況在循環(huán)水泵或水塔沒有改造的前提下，循環(huán)水泵的選型已經(jīng)充分考慮水塔分水槽的高度阻力和循環(huán)水管道的沿程阻力。這種情況下，在循環(huán)水冷卻水塔豎井前管道抽頭，利用循環(huán)水立管的靜壓力，保持溴化鋰吸收式熱泵循環(huán)水增壓泵的入口壓力，當(dāng)溴化鋰吸收式熱泵循環(huán)水增壓泵運(yùn)行異常停止或溴化鋰吸收式熱泵保護(hù)動(dòng)作稀釋運(yùn)轉(zhuǎn)完成后，保護(hù)動(dòng)作減少或中斷循環(huán)水后，循環(huán)水克服水塔豎井壓力，自動(dòng)導(dǎo)入水塔分水槽，保證汽輪機(jī)組凝汽器循環(huán)水連續(xù)供給和保證循環(huán)水溫度在可控制范圍內(nèi)。

對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)改造，凝汽器循環(huán)水出口壓力比較高的強(qiáng)制循環(huán)水冷卻水塔，應(yīng)增加循環(huán)水上塔總門，保證溴化鋰改造項(xiàng)目正常運(yùn)行循環(huán)水增壓泵入口壓力。并且，在溴化鋰吸收式熱泵PLC中設(shè)計(jì)與溴化鋰吸收式熱泵保護(hù)相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作值，確認(rèn)當(dāng)溴化鋰熱泵保護(hù)動(dòng)作或循環(huán)水增壓泵運(yùn)行中跳泵后，循環(huán)水上塔總門能夠及時(shí)開啟，切換至循環(huán)水上塔運(yùn)行。

5.2 蒸汽系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮蒸汽管道安全門的選取

當(dāng)溴化鋰吸收式熱泵保護(hù)動(dòng)作突然停止蒸汽使用時(shí)，確保設(shè)計(jì)的安全門應(yīng)順利動(dòng)作，泄掉超高壓力，保護(hù)蒸汽母管和汽輪機(jī)組安全運(yùn)行。安全閥的選擇應(yīng)考慮溴化鋰吸收式熱泵的工作壓力、汽輪機(jī)抽汽的額定壓力和調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)蒸汽母管壓力波動(dòng)的遲滯性等因素。本項(xiàng)目溴化鋰吸收式熱泵進(jìn)汽額定壓力為0.3MPa，汽輪機(jī)一抽額定壓力為0.98MPa，一抽母管工作壓力范圍在0.45～0.8MPa之間。最終完善后安全門動(dòng)作壓力為溴化鋰吸收式熱泵額定壓力的2.15倍，即0.64MPa。低于汽輪機(jī)一抽額定壓力的33%，確保異常工況時(shí)保證汽輪機(jī)組安全。

5.3 疏水系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題

首先，測(cè)算溴化鋰吸收式熱泵書水量以及除氧器工作能力相匹配。當(dāng)熱泵疏水量大于除氧器工作能力時(shí)應(yīng)考慮分流接入其他除氧器內(nèi)，保證除氧器不超負(fù)荷運(yùn)行，滿足除氧器含氧量指標(biāo)；其次，在新建疏水管路末端設(shè)置化學(xué)取樣點(diǎn)和排放疏水點(diǎn)，確保管道沖洗或首次啟動(dòng)時(shí)的疏水排放。

5.4 熱網(wǎng)水系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)

改造項(xiàng)目對(duì)于熱網(wǎng)系統(tǒng)最大的影響是防止，因?yàn)殇寤囄帐綗岜玫谋Ｗo(hù)動(dòng)作，致使熱網(wǎng)側(cè)管道、換熱器超壓或熱網(wǎng)水中斷，為此在溴化鋰熱網(wǎng)水增加泵側(cè)設(shè)計(jì)防止水錘逆止門時(shí)，應(yīng)提升逆止門及管徑等級(jí)于母管等徑。充分保證在熱網(wǎng)增加泵運(yùn)行中跳泵后，不引起原熱網(wǎng)管道超壓等情況。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)熱電企業(yè)眾多，企業(yè)間機(jī)組容量、機(jī)組類型千差萬(wàn)別，而且因?yàn)榈赜虿煌涮谉峋W(wǎng)規(guī)模、運(yùn)行參數(shù)也各不相同。當(dāng)系統(tǒng)改造中務(wù)必抓住各系統(tǒng)運(yùn)行的主要矛盾，厘清各系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)部參數(shù)之間的關(guān)系，通盤考量，防止各系統(tǒng)保護(hù)邏輯相互沖突的地方。在異常發(fā)生時(shí)，按照既定邏輯有序地保護(hù)各系統(tǒng)設(shè)備安全，這甚至是比節(jié)能減排改造更為重要的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 戴永慶.溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2] 龍惟定.民用建筑怎樣降低20%能耗的目標(biāo)[J].暖通空調(diào)，2006，36（6）.

作者簡(jiǎn)介：耿寧（1974-），男，河南滑縣人，沈陽(yáng)皇姑熱電有限公司工程師，研究方向：熱能動(dòng)力工程；孟鋼（1968-），男，遼寧大連人，沈陽(yáng)皇姑熱電有限公司高級(jí)工程師，研究方向：城市集中供暖。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）