不同運行參數下的吸收式熱泵系統性能研究

(華陽電業有限公司，福建 廈門 361000)

0 引 言

吸收式熱泵以輸入的高品質熱能作為驅動能源，從低溫熱源回收低品位熱量，并連同高品質熱量傳遞給熱網水[1]，其流程圖如圖1所示，吸收式

圖1 吸收式熱泵原理圖

熱泵由發生器、冷凝器、吸收器、蒸發器組成[2]。文中以某200 MW吸收式熱泵機組為例進行現場實驗，對不同運行參數下的系統性能進行了研究。

1 試驗機組與設備

機組為蒸汽驅動的溴化鋰吸收式熱泵。具體技術參數見表1。

表1吸收式熱泵性能指標

參 數數 據熱泵臺數8單臺抽汽壓力(MPa)0.4單臺抽汽溫度(℃)250單臺額定采暖抽汽量(t/h)600驅動蒸汽量(t/h)300進熱泵熱網水流量(t/h)10000

2 熱泵性能受背壓的影響

通過對該吸收式熱泵機組的實驗測試，得到吸收式熱泵熱網水進出口溫度與背壓之間的關系(如圖2所示)，以及熱泵吸熱量、COP值隨背壓的變化曲線(如圖3所示)。

圖2 進出口水溫隨背壓變化的關系曲線

圖3 熱泵吸熱量、COP值隨背壓的變化曲線

從圖2中可以看出，機組背壓增加，進出口水溫隨之增加，進口水溫基本維持在30～34 ℃范圍內，隨著背壓由6.2 kPa增加到11.5 kPa，出口水溫由44 ℃增加到53 ℃，另外，可以觀察到，吸收式熱泵進出口溫度隨背壓增加呈線性變化趨勢，用Origin軟件進行線性擬合，得到進出口水溫線性擬合公式如下：

y=0.74x+25.30(R2=0.88)

(1)

式中,x為機組背壓，kPa；y為熱泵進口水溫, ℃。

y=1.86x+31.46(R2=0.94)

(2)

式中,x為機組背壓，kPa；y為熱泵出口水溫，℃。

從圖3中可以看出，機組背壓增加，吸收式熱泵吸熱量明顯增加，當背壓從6.2 kPa增加到11.5 kPa時，吸熱量增加了30 MW，COP由1.2增加到1.35，其線性擬合公式如下：

y=5565x+15473(R2=0.97)

(1)

式中,x為機組背壓，kPa；y為熱泵吸熱量, kW。

y=0.03x+1.0(R2=0.90)

(2)

式中,x為機組背壓，kPa；y為熱泵COP值。

3 熱泵性能受水流量的影響

吸收式熱泵COP與熱網水流量之間的關系如圖4所示。可知，熱泵COP隨熱網水流量的增大而增大，水流量從5 000 t/h增加到10 000 t/h，COP增加約0.6，因此，增加吸收式熱泵流量有利于增加機組的整體性能。

圖4 熱網水流量與COP變化的關系曲線

4 結束語

文中對熱泵的進出口水溫、吸熱量及COP值隨機組背壓的變化關系進行了實驗研究和線性擬合，發現當機組背壓每上升1 kPa時，吸收式熱泵出口溫度增加1.86 ℃，吸熱量增加5 565 kW，COP增加0.03；吸收式熱泵的循環水流量越大，COP值越大，因此，增加水流量可以使吸收式熱泵性能得到明顯提升。

5 展望

吸收式熱泵可以利用少量高品質的熱量或者電能驅動，用來從低溫熱源吸收熱量，這種運行模式可有效利用低溫余熱，提高系統一次能源利用率，因此，吸收式熱泵機組在集中供熱系統或者分布式能源系統中均有較廣泛的應用[3-4]，大力開展針對吸收式熱泵的性能研究，包括增加系統吸熱量，降低系統自身能耗等，具有重要的理論價值和工程意義。