畢文超

【摘要】隨著我國(guó)熱電廠逐漸的發(fā)展，消耗不可再生的資源也偏多，但是在消耗這種資源的時(shí)候，同時(shí)也沒辦法將全部資源都利用在產(chǎn)生熱能上，不僅低效率的運(yùn)用資源，經(jīng)濟(jì)效益也不理想。吸收式熱泵的應(yīng)用，在現(xiàn)在熱電廠的應(yīng)用具有較改革和較有效的循環(huán)轉(zhuǎn)換。利用吸收式熱泵進(jìn)行回收熱電廠內(nèi)的凝汽器冷卻循環(huán)水余熱，可以用于提高城市供熱的水平，不僅可以集中式供熱，也在原有的基礎(chǔ)上擴(kuò)大城市控?zé)岱秶?，相?dāng)于在不增加電廠的電用量的基礎(chǔ)上、減少因電熱廠運(yùn)行所產(chǎn)生的污染排放下，大大提高了熱電廠的供熱能力。

【關(guān)鍵詞】電廠;供熱工程;節(jié)能改造

1、熱電廠中利用熱泵吸收循環(huán)水余熱的必要性與可行性

近年來，我國(guó)各地城市快速發(fā)展，北方供暖季的熱負(fù)荷需求不斷增加，城市供熱能力亟需提高。同時(shí)，由于城市運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的低溫循環(huán)水余熱量巨大，如果對(duì)其進(jìn)行充分利用，可有效緩解當(dāng)前城市供熱需求緊張問題。此外，能源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的矛盾日益突出。開發(fā)利用可再生能源是能源發(fā)展的大趨勢(shì)。對(duì)于熱電廠來說，如果將循環(huán)冷卻水中的低溫?zé)崮苓M(jìn)行回收，通過吸收式熱泵節(jié)能技術(shù)對(duì)提取的熱量進(jìn)行采暖利用，在不影響發(fā)電的前提下，提高供熱能力，節(jié)約能源，減少污染物排放，保護(hù)環(huán)境。

2、吸收式熱泵機(jī)組回收余熱的基本原理

吸收式熱泵是以熱能為動(dòng)力，利用具有吸收特性的溶液，實(shí)現(xiàn)了從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩垂岬拇笮退?水熱泵機(jī)組。吸收式熱泵是回收低品位熱能的有效裝置，具有節(jié)能環(huán)保的作用。吸第一類吸收式熱泵又稱增熱式熱泵，第二類吸收式熱泵又稱加熱式熱泵或換熱器，使用的工質(zhì)一般是溴化鋰-水溶液。吸收式熱泵是利用工質(zhì)的吸收循環(huán)來實(shí)現(xiàn)熱泵功能的一種裝置。它直接利用熱能驅(qū)動(dòng)，不依賴電能、機(jī)械能等其他能源。

3、吸收式熱泵利用的方案

3.1如何集中供暖

熱電廠采用吸收式熱泵技術(shù)進(jìn)行回收冷卻水的熱量進(jìn)行多次循環(huán)利用，將回收水能進(jìn)行加熱，將溫度加熱至85℃之后，需用相對(duì)于水能的偏少的蒸汽進(jìn)行二次提高，提高至125℃之后，再向熱網(wǎng)水進(jìn)行供熱。該方法可以通過回收大量普遍技術(shù)難以運(yùn)用的低溫余熱，提高地區(qū)的冬天供熱水平和供熱效果，保證較大范圍的供暖面積。不僅有效提高供熱能力，也降低了蒸汽器內(nèi)循環(huán)水的溫度，減少因冷卻工作產(chǎn)生的熱能量所需的負(fù)荷范圍。

3.2除氧器增強(qiáng)

一般供熱廠采用吸收式熱泵的技術(shù)回收后，產(chǎn)生普遍的問題就是很難有效的利用低溫余熱資源。遇到這種情況應(yīng)該利用除氧器補(bǔ)水的預(yù)熱能力來控制除氧器所需要消耗蒸汽的用量，該方案極其有用的防止溫度偏低的除鹽用水直接進(jìn)入溫度極高的除氧器內(nèi)，再次防止較高品味蒸汽加熱從而帶來的一部分損失，大大的增加了熱電廠全面的熱效率。

4、熱電廠熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造及優(yōu)化供熱能力的策略

4.1某熱電廠供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

某熱電廠抽凝機(jī)組總裝機(jī)容量為2×350MW。采用了一種新型的冷凝器余熱回收系統(tǒng)。熱網(wǎng)首站采用熱泵+熱網(wǎng)加熱器兩級(jí)供熱方式。熱泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)汽源為0.4MPa，245℃機(jī)組抽汽。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，2×85t/h供熱抽汽在進(jìn)行減溫處理后，就進(jìn)入到熱泵系統(tǒng)中，凝結(jié)溫度80℃的水。這些水將通過閉式凝結(jié)水箱進(jìn)行回收，熱泵站內(nèi)凝結(jié)水泵再將回收的水，傳送到熱網(wǎng)疏水管道。然后，11500t/h熱網(wǎng)回水通過兩級(jí)加熱后，水溫達(dá)到70.2℃，最后進(jìn)行對(duì)外供熱。

4.2熱泵系統(tǒng)運(yùn)行及供熱狀況

熱電廠采用8臺(tái)溴化鋰吸收式熱泵，這些熱泵的單機(jī)制熱量為25.4MW（水溫度55℃）。供熱面積1400萬m2，目前現(xiàn)有設(shè)計(jì)型式為單機(jī)帶4臺(tái)熱泵，供熱時(shí)，只有一臺(tái)熱泵運(yùn)行，其余熱泵都為備用，導(dǎo)致閑置浪費(fèi)。以80MW余熱系統(tǒng)余熱回收為例，單臺(tái)機(jī)組低壓缸進(jìn)汽流量設(shè)為100t/h，經(jīng)計(jì)算，當(dāng)主蒸汽流量從500～1095t/h變化時(shí)，單臺(tái)機(jī)組負(fù)荷能力的變化范圍為127.8～271.5mw，供熱量變化范圍為223.0～450.9mw。在初末寒期的供熱能力為1114.9～2254.3萬m2，為滿足現(xiàn)有供熱面積，主蒸汽流量大于650T/h，用電負(fù)荷能量大于165mw。中冷期供熱量707.9萬平方米至1431.3萬平方米。為了滿足現(xiàn)有供熱面積，主蒸汽流量必須達(dá)到最大入口蒸汽流量。如果是雙機(jī)帶100%熱泵，則在極寒期的供熱能力就會(huì)在991.0～2003.8萬m2的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，此時(shí)，要想充分滿足現(xiàn)有供熱覆蓋面積，就需要使主汽流量保持在750t/h以上，電負(fù)荷能保持在190MW以上。

4.3熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造及優(yōu)化供熱能力的策略

4.3.1改造策略

從該熱電廠的熱泵供熱實(shí)際情況來看，單機(jī)運(yùn)行就能較好地滿足需求，如果進(jìn)行雙機(jī)運(yùn)行，則會(huì)損失較大的冷源，整體經(jīng)濟(jì)性不高。與設(shè)計(jì)值相比，如果中壓缸排汽蝶閥最小泄漏流量過大，不僅會(huì)增加低壓缸最小進(jìn)汽流量，而且會(huì)降低調(diào)峰時(shí)的運(yùn)行安全性。通過分析，決定對(duì)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。將一臺(tái)機(jī)組的余熱水管道進(jìn)行增容，借助主凝結(jié)區(qū)1/4進(jìn)回水管路，連接凝汽器增容改造區(qū)余熱水的進(jìn)回水，同時(shí)，在兩臺(tái)機(jī)組熱水回水母管與凝汽器增容區(qū)回水干管之間增設(shè)一根連接管，以保證單臺(tái)機(jī)組的余熱水量達(dá)到13000t/h，經(jīng)熱泵冷卻后回用于循環(huán)水進(jìn)水前池主機(jī)泵。

4.3.2改造后供熱能力優(yōu)化情況

100%熱泵機(jī)組在100t/h工況下的供熱量模擬結(jié)果?？梢钥闯觯?00%熱泵機(jī)組負(fù)荷范圍為127.8～271.5mw，單臺(tái)機(jī)組負(fù)荷范圍為263.0～490.9mw。按照20W/m2考慮，初末寒期時(shí)期，只有主汽流量在550t/h以上，電負(fù)荷能在140MW以上，才能滿足供熱需求。但在極寒期，即便主汽流量在最大值時(shí)，也無法滿足供熱需求。經(jīng)過改造后，熱泵系統(tǒng)增加了40MW制熱量。在單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行過程中，相同條件下，帶100%熱泵比帶50%熱泵的初末寒期供熱能力明顯得到提高，數(shù)值為200.0萬m2，中寒期為127.0萬m2，極寒期為88.9萬m2。經(jīng)過計(jì)算，可以全年可節(jié)約發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤0.794萬t，煤耗降低2.15g/kW·h，CO2和SO2排放減少了1.728萬t和0.0538萬t，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，本文以熱電廠熱泵系統(tǒng)為例，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造研究。通過熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造，熱電廠機(jī)組的供熱能力得到了顯著的提升，節(jié)約了標(biāo)煤，降低了煤耗，減少了CO2和SO2排放，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)保效益都比較可觀，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉英，周鑫磊，崔萍.某高校既有供熱系統(tǒng)節(jié)能改造案例分析[J].區(qū)域供熱，2019（2）：33-42.