200MW供熱機(jī)組循環(huán)水余熱利用研究

張峰

摘要：本文主要通過對(duì)溴化鋰吸收式熱泵在200MW機(jī)組中的應(yīng)用情況的研究分析，具體對(duì)熱泵的工作原理、主要類型及特點(diǎn)、余熱回收方案以及熱泵的改進(jìn)建議進(jìn)行介紹，基于吸收式熱泵的循環(huán)水利用供熱技術(shù)，增加200MW供熱機(jī)組循環(huán)水余熱，提高現(xiàn)有機(jī)組的供熱能力和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：溴化鋰吸收式熱泵;200WM供熱機(jī)組;余熱回收

一、吸收式熱泵介紹

吸收式熱泵（即增熱型熱泵），通常簡(jiǎn)稱AHP（absorption heat pump），它以蒸汽、廢熱水為驅(qū)動(dòng)熱源，把低溫?zé)嵩吹臒崃刻岣叩街?、高溫，從而提高了能源的品質(zhì)和利用效率。

吸收式熱泵原理，以汽輪機(jī)抽汽為驅(qū)動(dòng)能源Q1，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，回收循環(huán)水余熱Q2，加熱熱網(wǎng)回水。得到的有用熱量（熱網(wǎng)供熱量）為消耗的蒸汽熱量與回收的循環(huán)水余熱量之和Q1+Q2。

二、溴化鋰吸收式熱泵原理

溴化鋰吸收式熱泵包括蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、發(fā)生器、熱交換器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源，在發(fā)生器內(nèi)釋放熱量Qg，加熱溴化鋰稀溶液并產(chǎn)生冷劑蒸汽。冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，釋放冷凝熱Qc加熱流經(jīng)冷凝器傳熱管內(nèi)的熱水，自身冷凝成液體后節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器。冷劑水經(jīng)冷劑泵噴淋到蒸發(fā)器傳熱管表面，吸收流經(jīng)傳熱管內(nèi)低溫?zé)嵩此臒崃縌e，使熱源水溫度降低后流出機(jī)組，冷劑水吸收熱量后汽化成冷劑蒸汽，進(jìn)入吸收器。被發(fā)生器濃縮后的溴化鋰溶液返回吸收器后噴淋，吸收從蒸發(fā)器過來的冷劑蒸汽，并放出吸收熱Qa，加熱流經(jīng)吸收器傳熱管的熱水。 熱水流經(jīng)吸收器、冷凝器升溫后，輸送給熱用戶。

屏蔽泵的做功與以上幾種熱量相比，基本上可以不用考慮，因此可以列出以下平衡式：

供熱量始終大于消耗的高品位熱源的熱量（COP>1），故稱為增熱型熱泵。根據(jù)不同的工況條件，COP一般在1.60～1.85左右。由此可見，溴化鋰吸收式熱泵具有較大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

低溫余熱的溫度≥15℃即可利用，一般情況下，余熱熱水的溫度越高，熱泵能提供的熱水溫度也越高。

蒸汽型吸收式熱泵的單機(jī)容量最大可達(dá)50MW以上，由此可見其應(yīng)用范圍是比較廣泛的。

三、溴化鋰吸收式熱泵的主要特點(diǎn)

溴化鋰吸收式熱泵是一種以蒸汽、熱水、燃油、燃?xì)夂透鞣N余熱為熱源，制熱供暖或升溫的節(jié)電型設(shè)備。它具有耗電少、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)、能量調(diào)節(jié)范圍廣、自動(dòng)化程度高、安裝維修操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在利用低勢(shì)熱能與余熱方面有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)，它還有無環(huán)境污染、對(duì)大氣臭氧層無破壞作用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此，溴化鋰吸收式熱泵被廣泛應(yīng)用于紡織、化工、醫(yī)藥、冶金、機(jī)械制造、石油化工等行業(yè)。

溴化鋰吸收式熱泵可分為第一類和第二類兩種形式。

1.第一類吸收式熱泵

第一類吸收式熱泵的發(fā)生器和冷凝器處于高壓區(qū)，而吸收器和蒸發(fā)器處于低壓區(qū)。在蒸發(fā)器中輸入低溫?zé)嵩?，發(fā)生器中輸入驅(qū)動(dòng)熱源，從吸收器和冷凝器中輸出中高溫?zé)崴?。因以增加熱量為目的，故而又稱增熱型吸收式熱泵。

2.第二類吸收式熱泵

第二類熱泵與第一類熱泵相反，發(fā)生器和冷凝器處于低壓區(qū)，而吸收器和蒸發(fā)器處于高壓區(qū)。熱源介質(zhì)并聯(lián)進(jìn)入發(fā)生器和蒸發(fā)器。在吸收器中利用溶液的吸收作用，使流經(jīng)管內(nèi)的熱水升溫。單級(jí)吸收式熱泵能使熱水溫度提高30℃左右。若要獲得更高的溫升，則可采用二級(jí)、多級(jí)吸收式熱泵或吸收壓縮式熱泵。這種熱泵以升溫為目的，故而又稱熱交換器。

本文著重關(guān)注第一類吸收式熱泵的主要特點(diǎn)：

1.可以利用各種熱能，以蒸汽、熱水和燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣為驅(qū)動(dòng)熱源;以各種低品位熱源，如余熱、排熱、太陽能、地下熱能、大氣和河湖水等為低溫?zé)嵩础?/p>

2.經(jīng)濟(jì)性好、能源利用率高，用于采暖供熱，與傳統(tǒng)使用的鍋爐相比有熱效率高、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。

3.維護(hù)管理簡(jiǎn)便，運(yùn)轉(zhuǎn)部件少，振動(dòng)和噪聲低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。

4.有助于能耗的季節(jié)平衡，在能耗高的季節(jié)，熱泵所利用的低品位熱能也增多，有助于減少能源的消耗。

5.有助于減少二氧化碳的排放，降低溫室效應(yīng)。

四、 電廠應(yīng)用實(shí)例

吸收式熱泵在電廠回收余熱的應(yīng)用。汽輪機(jī)凝汽器的乏汽原來通過循環(huán)水經(jīng)雙曲線冷卻塔冷卻后排放掉，造成乏汽余熱損失，現(xiàn)采用吸收式熱泵，而循環(huán)水由25℃經(jīng)凝汽器后溫度升為33℃，以33℃的冷卻水作為低溫?zé)嵩?，?.25MPa的抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，加熱50-60℃左右的采暖用熱網(wǎng)回水，循環(huán)冷卻水降至25℃后再去凝汽器循環(huán)利用，這樣可回收循環(huán)水余熱，提高電廠供熱量，即提高了電廠總的熱效率。

五、循環(huán)水余熱全回收方案

循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水余熱量的回收，主要取決于兩個(gè)方面，一個(gè)是系統(tǒng)回收循環(huán)水余熱的能力，一個(gè)是系統(tǒng)輸送熱量的能力。前者主要體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)蒸汽的壓力和循環(huán)水進(jìn)口溫度上，后者主要體現(xiàn)在熱網(wǎng)水的流量和溫差上，兩者缺一不可。驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力越高，循環(huán)水的進(jìn)口溫度越高，熱泵側(cè)的熱網(wǎng)水出口溫度越高，熱泵提取余熱的能力越強(qiáng);而當(dāng)熱網(wǎng)水回水溫度較低時(shí)，熱泵側(cè)熱網(wǎng)水的溫差越大，同時(shí)熱網(wǎng)水流量越大，所能輸送的熱量越多。

六、熱泵改造建議

1.對(duì)改造方案要進(jìn)行充分論證，確保改造方案的科學(xué)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。方案要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不能簡(jiǎn)單的以設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)。

2.嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和設(shè)備驗(yàn)收工作，避免因施工質(zhì)量問題而發(fā)生返工、消缺等問題而影響設(shè)備投運(yùn)。

3.要做好大型物件運(yùn)輸路徑的勘踏工作，防止因設(shè)備超高超寬等因素影響設(shè)備運(yùn)輸。雙熱公司熱泵在運(yùn)輸途中因雙鴨山收費(fèi)站收費(fèi)崗?fù)ぶg的距離小，熱泵超寬無法通過，最終不得不拆除一個(gè)收費(fèi)崗?fù)げ艑⒃O(shè)備運(yùn)抵，設(shè)備運(yùn)輸受阻對(duì)工期也產(chǎn)生了影響。

4.合理安排施工工序，做好應(yīng)對(duì)極端天氣的事故預(yù)想工作，防止因雨雪天氣的影響造成施工全部停止的情況發(fā)生。

5.開展經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。熱泵系統(tǒng)投運(yùn)后，要及時(shí)進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，對(duì)照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和一流標(biāo)準(zhǔn)查找系統(tǒng)中存在的問題，認(rèn)真探索和總結(jié)最安全、最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式，確保熱泵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)到全面釋放。

結(jié)束語：循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水余熱量的回收，主要取決于系統(tǒng)回收循環(huán)水余熱的能力和系統(tǒng)輸送熱量的能力。溴化鋰吸收式熱泵具有節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，加強(qiáng)應(yīng)用會(huì)極大地增加余熱的回收。