200MW供熱機組循環水余熱利用研究

張峰

摘要：本文主要通過對溴化鋰吸收式熱泵在200MW機組中的應用情況的研究分析，具體對熱泵的工作原理、主要類型及特點、余熱回收方案以及熱泵的改進建議進行介紹，基于吸收式熱泵的循環水利用供熱技術，增加200MW供熱機組循環水余熱，提高現有機組的供熱能力和經濟性。

關鍵詞：溴化鋰吸收式熱泵;200WM供熱機組;余熱回收

一、吸收式熱泵介紹

吸收式熱泵（即增熱型熱泵），通常簡稱AHP（absorption heat pump），它以蒸汽、廢熱水為驅動熱源，把低溫熱源的熱量提高到中、高溫，從而提高了能源的品質和利用效率。

吸收式熱泵原理，以汽輪機抽汽為驅動能源Q1，產生制冷效應，回收循環水余熱Q2，加熱熱網回水。得到的有用熱量（熱網供熱量）為消耗的蒸汽熱量與回收的循環水余熱量之和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器、吸收器、冷凝器、發生器、熱交換器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽為驅動熱源，在發生器內釋放熱量Qg，加熱溴化鋰稀溶液并產生冷劑蒸汽。冷劑蒸汽進入冷凝器，釋放冷凝熱Qc加熱流經冷凝器傳熱管內的熱水，自身冷凝成液體后節流進入蒸發器。冷劑水經冷劑泵噴淋到蒸發器傳熱管表面，吸收流經傳熱管內低溫熱源水的熱量Qe，使熱源水溫度降低后流出機組，冷劑水吸收熱量后汽化成冷劑蒸汽，進入吸收器。被發生器濃縮后的溴化鋰溶液返回吸收器后噴淋，吸收從蒸發器過來的冷劑蒸汽，并放出吸收熱Qa，加熱流經吸收器傳熱管的熱水。 熱水流經吸收器、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能優勢。

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容量最大可達50MW以上，由此可見其應用范圍是比較廣泛的。

三、溴化鋰吸收式熱泵的主要特點

溴化鋰吸收式熱泵是一種以蒸汽、熱水、燃油、燃氣和各種余熱為熱源，制熱供暖或升溫的節電型設備。它具有耗電少、噪聲低、運行平穩、能量調節范圍廣、自動化程度高、安裝維修操作簡便等特點，在利用低勢熱能與余熱方面有顯著的節能效果。同時，它還有無環境污染、對大氣臭氧層無破壞作用的獨特優勢。因此，溴化鋰吸收式熱泵被廣泛應用于紡織、化工、醫藥、冶金、機械制造、石油化工等行業。

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生器和冷凝器處于高壓區，而吸收器和蒸發器處于低壓區。在蒸發器中輸入低溫熱源，發生器中輸入驅動熱源，從吸收器和冷凝器中輸出中高溫熱水。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，發生器和冷凝器處于低壓區，而吸收器和蒸發器處于高壓區。熱源介質并聯進入發生器和蒸發器。在吸收器中利用溶液的吸收作用，使流經管內的熱水升溫。單級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、多級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。

本文著重關注第一類吸收式熱泵的主要特點：

1.可以利用各種熱能，以蒸汽、熱水和燃料燃燒產生的煙氣為驅動熱源;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熱源。

2.經濟性好、能源利用率高，用于采暖供熱，與傳統使用的鍋爐相比有熱效率高、節能效果好等優點。

3.維護管理簡便，運轉部件少，振動和噪聲低，結構簡單，維修方便。

4.有助于能耗的季節平衡，在能耗高的季節，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。

四、 電廠應用實例

吸收式熱泵在電廠回收余熱的應用。汽輪機凝汽器的乏汽原來通過循環水經雙曲線冷卻塔冷卻后排放掉，造成乏汽余熱損失，現采用吸收式熱泵，而循環水由25℃經凝汽器后溫度升為33℃，以33℃的冷卻水作為低溫熱源，以0.25MPa的抽汽作為驅動熱源，加熱50-60℃左右的采暖用熱網回水，循環冷卻水降至25℃后再去凝汽器循環利用，這樣可回收循環水余熱，提高電廠供熱量，即提高了電廠總的熱效率。

五、循環水余熱全回收方案

循環水余熱利用系統對循環水余熱量的回收，主要取決于兩個方面，一個是系統回收循環水余熱的能力，一個是系統輸送熱量的能力。前者主要體現在驅動蒸汽的壓力和循環水進口溫度上，后者主要體現在熱網水的流量和溫差上，兩者缺一不可。驅動蒸汽壓力越高，循環水的進口溫度越高，熱泵側的熱網水出口溫度越高，熱泵提取余熱的能力越強;而當熱網水回水溫度較低時，熱泵側熱網水的溫差越大，同時熱網水流量越大，所能輸送的熱量越多。

六、熱泵改造建議

1.對改造方案要進行充分論證，確保改造方案的科學性、實用性和經濟性。方案要結合現場的實際情況，不能簡單的以設計參數為依據。

2.嚴格控制施工質量和設備驗收工作，避免因施工質量問題而發生返工、消缺等問題而影響設備投運。

3.要做好大型物件運輸路徑的勘踏工作，防止因設備超高超寬等因素影響設備運輸。雙熱公司熱泵在運輸途中因雙鴨山收費站收費崗亭之間的距離小，熱泵超寬無法通過，最終不得不拆除一個收費崗亭才將設備運抵，設備運輸受阻對工期也產生了影響。

4.合理安排施工工序，做好應對極端天氣的事故預想工作，防止因雨雪天氣的影響造成施工全部停止的情況發生。

5.開展經濟性評價。熱泵系統投運后，要及時進行效果評價，對照設計標準和一流標準查找系統中存在的問題，認真探索和總結最安全、最經濟的運行方式，確保熱泵技術的經濟價值達到全面釋放。

結束語：循環水余熱利用系統對循環水余熱量的回收，主要取決于系統回收循環水余熱的能力和系統輸送熱量的能力。溴化鋰吸收式熱泵具有節能減排、經濟性好等特點，加強應用會極大地增加余熱的回收。