熱電廠吸收式熱泵技術應用分析

段長增

石家莊良村熱電有限公司，河北石家莊 050031

0 引言

熱電聯產是我國北方普遍采用的主要供熱方式，也是我國城市化發展過程當中居民供熱問題的首要解決方案。其工作原理是通過抽凝機組的抽汽或背壓機組的排汽為熱源加熱循環水，然后利用循環泵將循環水的熱量送到熱用戶。在這種供熱方式中，由于依然有大量的冷卻水低溫余熱通過冷卻塔排向大氣，形成了熱電廠的冷源損失。如何減少冷源損失，提高電廠熱效率，是擺在眾多電廠從業人員面前的重大課題。

1 吸收式熱泵

經過能源領域的專家多年的潛心研究，根據吸收式制冷機的工作原理，提出了回收熱電廠余熱的吸收式熱泵供熱技術。此技術利用吸收式熱泵回收余熱等低級能源，可提高一次能源利用率，同時還可以減少因燃料燃燒產生SO2、NOX、煙塵等所造成的環境污染。

1.1 吸收式熱泵的工作原理

吸收式熱泵工作原理和吸收式制冷機基本相同，不同在于：蒸發器用于余熱水熱量的吸收，吸收器和冷凝器作為用戶熱水循環系統。吸收式熱泵機組原理如圖所示：

1.2 吸收式熱泵機組的特點

吸收式熱泵機組通過消耗部分蒸汽，回收余熱水的余熱，將蒸汽和余熱轉化為用戶所需熱量，故它的制熱系數永遠大于1。

實際上，根據低溫側和用戶側參數的不同，機組的運行工況將有所改變，吸收式熱泵的制熱系數一般在1.8～2.1之間。與其他方式相比，相當于機組的制熱效率為180%～200%，遠高于傳統方式60%-95%的制熱效率，吸收式熱泵有明顯的優勢。

主要有以下特點：

1）適用范圍廣。適用的余熱熱水溫度為20℃～50℃，可制取的水溫為45℃～90℃；

2）高效節能。它所提供的熱量中有很大部分是從低溫側無償獲得；

3）運行工況穩定可靠。余熱水溫度相對穩定，使得機組運行可靠、穩定；

4）環境效益顯著。熱泵供熱時，沒有燃燒過程，避免了有害煙塵和物質的排放；

5）一機多用，應用范圍廣。吸收式熱泵系統可供暖、制冷、提供生活熱水，可做到一機多用；

6）自動運行。吸收式熱泵系統簡單，部件少，運行簡單可靠，自動化控制程度高。

2 吸收式熱泵應用實例

2.1 項目概況

某熱電廠屬于大型煤礦的自備電廠，燃料以煤矸石為主?，F裝有75T/h、35T/h、65T/h循環流化床鍋爐各一臺，配備三臺6mW抽凝機組，年發電能力1億KW h，年供熱量723000GJ。循環冷卻水量約為4000m3/ h，冬季冷卻塔進口水溫35℃～40℃，冷卻塔出口水溫25℃～30℃，PH值=9.0。為確保井口通風溫度不低于2℃，地下礦井需通過主、副井常年送風；礦區辦公樓、住宅樓建筑面積共計55萬m2，有供暖需求。原供熱方式通過機組抽汽提供。

2.2 設計參數條件

余熱水溫度：35/25℃；采暖室外計算溫度：-8℃。

礦井通風室外計算溫度：-15℃；室內計算溫度：18℃。

機組循環熱水溫度：70/50℃。

2.3 經濟效益分析

2.3.1 吸收式熱泵系統投資估算

投資約2178萬元，包含：4臺吸收式熱泵、1套機房電氣及自控裝置、1套機房安裝工程。

2.3.2 項目運行費用分析

計算依據：電價0.406元/度；采暖120天；井口通風（制熱）4個月；蒸汽90元/t；系統負荷52000kW。傳統方式運行費用1458萬元，吸收式熱泵系統投資2178萬元，運行費用700萬元/年，每年可節約776萬元。運行費用減少的原因在于，吸收式熱泵僅消耗部分蒸汽，50%左右的熱量從低溫熱源無償獲得，屬于國家大力提倡的節能環保技術。

2.3.3 項目環境效益分析

吸收式熱泵無需鍋爐，沒有燃燒過程，不存在固體廢棄物、有毒有害氣體及煙塵排放等問題，不消耗水資源，不污染地下水質，是環保的供熱方式。

現將傳統供熱方式和吸收式熱泵的蒸汽耗量換算為標煤，則年節約標煤6200t，節能減排量如下表所示：

CO2（噸）CO（噸）SO2（噸）NOX（噸）H2S（噸）粉塵（噸）每噸標煤減少量 2.6 0.001399 0.0085 0.0074 0.0005 0.011 1300噸標煤減少量16120 8.7 52.7 45.8 3.1 68.2

3 結論

系統投資2178萬元，年節約776萬元，投資回收期為2.8年；系統簡單、供熱穩定可靠、操作管理方便、維護費用低、設備壽命長；廢熱利用、經濟節能，投入1GJ的蒸汽熱能，回收0.8-1GJ的低溫余熱資源，可以得到1.8-2GJ的高品位熱能；綠色環保、效益顯著，每年可比常規系統節約6200t標煤，同時可大量減少CO2、CO、SO2、NOX、粉塵等污染物的排放。該技術符合國家大力推進節能技術進步，全面實施區域熱電聯產、余熱余壓利用等重點節能工程的方針政策。

[1]馬最良，等.熱泵技術應用理論基礎與實踐[M].中國建筑工業出版社，2011.

[2]付林.吸收式熱泵聯合循環在集中供熱中的應用[R].暖通空調在線，2010.