郝相俊，耿衛(wèi)眾

（1.中國能源建設集團山西省電力勘測設計院，山西太原030001；2.西山煤電集團山西興能發(fā)電有限責任公司，山西古交030206）

溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中的應用

郝相俊1，耿衛(wèi)眾2

（1.中國能源建設集團山西省電力勘測設計院，山西太原030001；2.西山煤電集團山西興能發(fā)電有限責任公司，山西古交030206）

介紹了溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中應用的背景，并以某工程的供熱改造為實例，闡述了溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中應用的系統(tǒng)參數(shù)及系統(tǒng)流程，包括驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)、余熱系統(tǒng)以及供熱介質(zhì)系統(tǒng)，并分析了溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中應用取得的社會效益、經(jīng)濟效益。

溴化鋰；吸收式熱泵；熱電聯(lián)產(chǎn)；乏汽余熱

0 引言

溴化鋰吸收式熱泵是利用溴化鋰吸水放熱的特性，以一定數(shù)量的高品位熱能作為驅(qū)動能量提取低品位能量向外供中品位能量的一種裝置[1]。在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中的利用主要是：以汽輪機的一定數(shù)量的抽汽作為驅(qū)動蒸汽，利用溴化鋰吸收式熱泵提取汽輪機乏汽余熱或者其他低溫熱源的熱量，向外供中溫熱量。

隨著城市的不斷擴大，供熱需求量也在不斷地增加，以及原來建設的一些效率比較低的區(qū)域供熱鍋爐的拆除，使得高效率、大容量的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱負荷不斷的增加。但是由于熱電聯(lián)產(chǎn)機組原設計供熱負荷小，熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱抽汽不能滿足新增的供熱負荷。在不增加原熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱抽汽的情況下，如何增加熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱能力的問題越來越突出。而且國家在"十二五"規(guī)劃中指出：“以節(jié)能減排為重點，健全激勵和約束機制，加快構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式?！?/p>

在這種情況下，能夠利用部分余熱向外供熱的溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中得到了廣泛的應用。本文將以某電廠供熱改造工程為實例介紹溴化鋰吸收式熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)機組中的應用。

1 某電廠供熱改造概況

某熱電聯(lián)產(chǎn)機組承擔的集中供熱范圍內(nèi)的面積為：700萬m2建筑物的熱負荷，采用常規(guī)熱網(wǎng)加熱器進行加熱熱媒向外供熱，額定工況耗汽量為472.1 t/h，機組最大供熱抽汽量為600 t/h。隨著城市的不斷擴大以及低效率區(qū)域供熱鍋爐的拆除，本工程供熱范圍內(nèi)新增供熱面積為500萬m2建筑的熱負荷，由原來的700萬m2增加到1 200萬m2，這超出了原熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱能力。1 200萬m2供熱負荷需要的供熱抽汽量為809.4 t/h，但是本工程原設計的汽輪發(fā)電機組能力供熱抽汽量為600 t/h，不能滿足新增的供熱負荷，所以本工程采用基于吸收式熱泵技術(shù)，利用供熱抽汽中的部分蒸汽作為高品位熱能提取汽輪機排汽中的部分低位熱能向外供熱，以達到機組在能力供熱抽汽工況下，滿足一部分新增建筑物供熱負荷。

2 某電廠供熱改造工程條件

2.1 環(huán)境條件

采暖期天數(shù)，180 d；采暖室外計算溫度，-16℃；采暖室內(nèi)計算溫度，18℃；采暖期平均室外外溫度，-6.5℃。

根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》（CJJ34—2010）計算公式，一個采暖季供熱量計算如下。

式中：

Qh——采暖設計熱負荷，kW；

N——采暖期天數(shù)，d，取180 d；

to.h——采暖室外計算溫度，℃，取-19℃；

ti——采暖室內(nèi)計算溫度，℃，取18℃；

ta——采暖期平均室外溫度，℃，取-6.5℃；0.086 4——公式簡化和單位換算后的數(shù)值。

2.2 供熱負荷

根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設計規(guī)范》（CJJ34—2010）中表2.1各類建筑物采暖熱指標推薦值，確定建筑物采暖熱指標值見表1。

表1 本工程各類建筑采暖指標

根據(jù)目前電廠供熱面積內(nèi)的建筑物的類型和建筑面積，以及電廠多年的供熱經(jīng)驗，采暖綜合指標采用50W/m2。

電廠原供熱負荷為：700×104×50=350MW。

電廠現(xiàn)需熱負荷為：（700+500）×104×50= 600MW。

電廠新增供熱負荷為：500×104×50=250MW。

2.3 供熱介質(zhì)

本工程供熱介質(zhì)為熱水。一次網(wǎng)循環(huán)水設計供回水溫度為：100℃/50℃。

熱負荷采用定流量質(zhì)調(diào)節(jié)，一次網(wǎng)循環(huán)水量為：10 335 t/h。熱泵組其他參數(shù)見表2。

2.4 驅(qū)動蒸汽及余熱蒸汽

本工程驅(qū)動蒸汽采用原供熱抽汽，蒸汽參數(shù)：工作壓力為0.4MPa；工作溫度為258.9℃；余熱為汽輪機排汽，排汽絕壓為15 kPa；飽和溫度為53.9℃。

本工程設2臺180MW熱泵組，熱泵組內(nèi)包括2臺90MW的熱泵，利用原熱網(wǎng)加熱器作為尖峰加熱器，其參數(shù)見表3。

3 供熱系統(tǒng)介紹

本工程的原則性熱力系統(tǒng)圖見圖1所示。

3.1 熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)

表2 熱泵組參數(shù)

表3 尖峰加熱器參數(shù)

熱泵組的熱網(wǎng)循環(huán)水從原熱網(wǎng)站循環(huán)水泵前的熱網(wǎng)循環(huán)水回水母管上新增的隔離門前接出，分別接至2臺熱泵組。經(jīng)熱泵組加熱后，再接入原熱網(wǎng)循環(huán)水回水管道新增的隔離門后，進入熱網(wǎng)循環(huán)水泵，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵加壓后，進入熱網(wǎng)加熱器二級加熱，經(jīng)過加熱后的熱網(wǎng)循環(huán)水向城市供熱。

圖1 某電廠供熱改造工程原則性熱力系統(tǒng)圖

3.2 驅(qū)動蒸汽系統(tǒng)

每臺熱泵組的驅(qū)動蒸汽分別接自原供熱蒸汽管道。驅(qū)動蒸汽經(jīng)過減溫器減溫后達到熱泵組所需的溫度，進入熱泵組，在熱泵內(nèi)完成回收乏汽余熱，與乏汽一并加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。

3.3 驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)

經(jīng)過在熱泵組里交換熱量后的驅(qū)動蒸汽凝結(jié)成水，驅(qū)動蒸汽凝結(jié)水通過蒸汽系統(tǒng)與排汽裝置的壓差自流至排汽裝置。在排汽裝置入口設多級水封。

3.4 乏汽凝結(jié)水系統(tǒng)

乏汽在熱泵組里放熱后凝結(jié)成水，利用乏汽系統(tǒng)的高差自流至排汽裝置。

4 改造后的效益

4.1 改造后的供熱量

表4 某電廠供熱改造后一個采暖季總供熱量

本工程改造后一個采暖季供熱量見表4所示。

一個采暖季本工程向外供熱619.0萬GJ，其中吸收式熱泵余熱回收機組一個采暖季的供熱量為509.7萬GJ；尖峰加熱器供熱量為109.3萬GJ；吸收式熱泵余熱回收機組利用乏汽供熱量為226.5萬GJ；驅(qū)動蒸汽供熱量為283.2萬GJ。

4.2 各部分的供熱貢獻

一個采暖季各部分對供熱的貢獻見表5所示。

表5 各部分供熱貢獻

從表5可以看出，采用吸收式熱泵可利用汽輪機乏汽向外供熱量占到一個采暖季供熱量的36.6%，這部分熱量是由汽輪機的乏汽來實現(xiàn)的，若不采用吸收式熱泵提取這部分余熱，這部分余熱是要排掉的，采用了此種技術(shù)后，有三方面的收益。

a）在機組供熱抽汽量一定的工況下，能再增加一定量供熱負荷。

b）利用汽輪機的乏汽向外供熱為電廠提高了經(jīng)濟收益。

c）此部分供熱代替原來的余熱鍋爐供熱，減少了污染物排放。

所以采用此種技術(shù)，不但滿足社會對供熱、環(huán)境的要求，而且也達到了電廠利用余熱增加收益的需求。

5 結(jié)論

溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)特別適用在熱電聯(lián)產(chǎn)機組不能再擴大供熱負荷的情況下使用，采用此種技術(shù)滿足一部分新增供熱負荷的同時，為電廠提高了經(jīng)濟效益并減少污染物的排放，具有一定的社會效益。本文對其他同類供熱機組的改造有一定參考意義。

［1］吳佐蓮，劉小春，王萌，等.利用熱泵技術(shù)回收熱電廠余熱的可行性與經(jīng)濟性分析［J］.山東農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2008，39（1）：62-68.

The Application of Lithium Brom ide Absorption Heat Pum p in Cogeneration Units

HAO Xiang-jun1，GENGW ei-zhong2
（1.Shanxi Electric Power Exploration&Design Institute of China Energy Engineering Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.Xishan Coal Electricity Group Shanxi Xingneng Power Generation Co.，Ltd.，Gujiao，Shanxi 030206，China）

The application situation of lithium bromide absorption heat pump in cogeneration units is described in this article. Taking a projectofheating system reformation asan example,the parametersand processesof lithium bromide absorption heatpump being applied in cogeneration units are elaborated，including steam systems，exhausted steam heating system and heating supply medium system.The socialand economic benefitsobtained due to theapplication of lithium bromideabsorption heatpump are introduced also.

lithium bromide；absorption heatpump；cogeneration；heat recovered from exhausted steam

TK123；TM611

B

1671-0320（2014）04-0069-04

2014-04-28，

2014-06-12

郝相?。?978-），女，山東濟南人，2005年畢業(yè)于重慶大學動力工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠設計工作；

耿衛(wèi)眾（1980-），男，山西昔陽人，2004年畢業(yè)于山西大學工程學院熱能與動力工程專業(yè)，工程師，從事火力發(fā)電廠運行工作。