摘要：溴化鋰熱泵作為一種節(jié)能降耗新方法正在受到越來(lái)越多的關(guān)注，本文從一個(gè)實(shí)例出發(fā)，探討了熱泵技術(shù)在熱電上的應(yīng)用，但并不具有普遍的代表性，僅僅作為一個(gè)個(gè)例和大家進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：溴化鋰熱泵 供熱 節(jié)能降耗

0 引言

隨著國(guó)家節(jié)能減排力度的不斷加碼，火力發(fā)電作為降耗節(jié)能的主要對(duì)象正受到日益加大的政策關(guān)注。而電廠(chǎng)做為耗能大戶(hù)，也有著節(jié)能降耗這個(gè)不可推卸的社會(huì)責(zé)任。溴化鋰熱泵雖然不是新出現(xiàn)的技術(shù)，但應(yīng)用于電廠(chǎng)節(jié)能降耗在我國(guó)還正方興未艾。熱泵技術(shù)應(yīng)用于電廠(chǎng)的主要作用是可以回收冷卻塔余熱，并用來(lái)增加熱電廠(chǎng)的供熱面積。因此，熱泵的應(yīng)用對(duì)象是居民供熱型的熱電廠(chǎng)，這個(gè)技術(shù)對(duì)于純凝式的火電廠(chǎng)則沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用意義。西夏熱電公司作為銀川市的一家大型供熱企業(yè)，各方面的條件都比較適合熱泵技術(shù)發(fā)揮。許多熱泵技術(shù)的節(jié)能公司也前后和西夏熱電公司進(jìn)行了許多次的接觸，并提出了多套利用吸收式熱泵回收循環(huán)水余熱的技術(shù)改造方案。這些方案的技術(shù)核心基本相同，沒(méi)有太大的差異，所不同的是具體的實(shí)施方式不同?，F(xiàn)在根據(jù)這些方案的共性，對(duì)熱泵在熱電廠(chǎng)中的應(yīng)用做一個(gè)探討。

1 技術(shù)條件和改造方案

1.1 西夏熱電廠(chǎng)設(shè)備狀況。西夏熱電廠(chǎng)采用東方汽輪機(jī)股份公司生產(chǎn)的C200/140-12.75/0.245/535/535型超高壓、單軸，三缸雙排氣，工業(yè)用不可調(diào)整抽汽，一次中間再熱抽汽凝汽式汽輪機(jī)，配東方鍋爐生產(chǎn)的DG670/13.7-21型超高壓一次中間再熱，燃煤自然循環(huán)汽包爐。西夏熱電廠(chǎng)現(xiàn)供熱方式是采用六段抽汽加熱熱網(wǎng)首站一次網(wǎng)，到熱用戶(hù)小區(qū)進(jìn)行二次換熱供到居民家中。具體的一些供熱參數(shù)為：抽汽壓力：0.242MPa（絕壓），抽汽流量：425t/h，抽汽溫度：232℃；供暖期凝汽器循環(huán)水平均出水溫度：24.8℃，供暖期凝汽器循環(huán)水平均進(jìn)水溫度：16.4℃，循環(huán)水流量15600t/h。

1.2 熱泵改造技術(shù)方案。對(duì)單臺(tái)機(jī)組進(jìn)行改造，使用汽輪機(jī)部分供熱抽汽作為熱源，回收部分循環(huán)水的余熱，通過(guò)吸收式熱泵將供熱回水從55℃加熱至71℃，再利用原系統(tǒng)熱網(wǎng)加熱器將熱網(wǎng)水進(jìn)一步升溫。西夏熱電廠(chǎng)循環(huán)水流量大、溫度低，需適當(dāng)提升循環(huán)水溫度到30℃以滿(mǎn)足熱泵技術(shù)要求。供熱首站增加溴化鋰吸收式熱泵，并對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造，從循環(huán)水管路部分旁通循環(huán)水，供給溴化鋰吸收式熱泵。溴化鋰吸收式熱泵以汽輪機(jī)0.242Mpa.a壓力的抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，提取循環(huán)水冷凝余熱，將集中供熱的一次網(wǎng)回水從55℃升溫至71℃；再用另一部分0.242Mpa.a壓力的抽汽通過(guò)熱網(wǎng)加熱器將熱水從71℃升溫至116℃。技術(shù)改造共回收6205t/h的循環(huán)水余熱，折合熱量約36.1MW。

2 方案運(yùn)行成本分析

該方案的運(yùn)營(yíng)成本部分中主要包括：循環(huán)水溫度升高帶來(lái)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性損失，耗用三抽（工業(yè)用）和六抽（采暖用）蒸汽帶來(lái)的能量損耗，額外增加的設(shè)備耗電以及年人工、維護(hù)成本?，F(xiàn)分項(xiàng)說(shuō)明和計(jì)算如下：

2.1 循環(huán)水溫度升高帶來(lái)的機(jī)組能耗損失。根據(jù)此項(xiàng)目改造技術(shù)要求，冬季因西夏熱電循環(huán)水溫度太低，不滿(mǎn)足熱泵運(yùn)行要求，需要提高循環(huán)水出水溫度至少10℃，也即維持在30℃以上運(yùn)行，采取的具體措施是冷卻水不上塔，直接進(jìn)入池中循環(huán)。循環(huán)水溫度升高對(duì)機(jī)組的直接影響就是機(jī)組真空降低，熱耗增加，煤耗增加，經(jīng)濟(jì)性降低。根據(jù)電力行業(yè)通用經(jīng)驗(yàn)，循環(huán)水每升高1℃，熱耗將增加0.34%，真空下降0.3%-0.5%。現(xiàn)在據(jù)此進(jìn)行機(jī)組能耗損失計(jì)算。基礎(chǔ)條件設(shè)定為：供暖期總發(fā)電量125000萬(wàn)千瓦時(shí)，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)560元/噸，標(biāo)煤發(fā)熱量29.31MJ/kg。①按照熱耗增加進(jìn)行校核。西夏熱電公司機(jī)組的設(shè)計(jì)熱耗8300kJ/kwh（實(shí)際熱耗應(yīng)該要高一些），若循環(huán)水溫度提高10℃，熱耗將增加3.4%，則：供熱期總增熱耗=8300×3.4%×125000×104×10-3=352.75×106MJ。折合標(biāo)煤=352.75×106MJ÷29.31×10-3=11114噸。折合成本費(fèi)用=11114×560=622.38萬(wàn)元。②按照真空降低進(jìn)行校核。根據(jù)前兩年的歷史數(shù)據(jù)，在供熱期循環(huán)水出口溫度20℃時(shí)機(jī)組平均真空在-85kPa，按照循環(huán)水溫度提高10℃，真空下降取中間值0.4%，機(jī)組真空將降低3.4kPa，達(dá)到-81.6kPa，從實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)看，循環(huán)水出水溫度30攝氏度時(shí)，這個(gè)真空值應(yīng)該是比較合適。再根據(jù)行標(biāo)，真空每降低1kPa，煤耗將增加3.22克/千瓦時(shí)，則：煤耗增加=3.4×3.22=10.95克/千瓦時(shí)。供熱期總增煤耗=10.95×125000×10-2=13687.5噸。折合成本費(fèi)用=13687.5×560=766.5萬(wàn)元。③從以上的對(duì)比計(jì)算可看出，循環(huán)水溫度升高帶來(lái)的機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降766.5萬(wàn)元和622.38萬(wàn)元是符合實(shí)際的，但該技術(shù)科研中按照損失電量計(jì)算的經(jīng)濟(jì)損失47.37萬(wàn)元不符合實(shí)際。因?yàn)槲夜镜臋C(jī)組熱耗取得是理想工況的設(shè)計(jì)值，所以應(yīng)該取真空法計(jì)算的結(jié)果，即經(jīng)濟(jì)損失在766.5萬(wàn)元。

2.2 額外增加設(shè)備電耗。按照該項(xiàng)目科研方案，技改中需要額外增加熱網(wǎng)水增壓泵一臺(tái)，功率2000kw，流量4500t/h，另四臺(tái)熱泵設(shè)備總耗電220kw?；A(chǔ)數(shù)據(jù)為供熱期運(yùn)行小時(shí)3624小時(shí)，電價(jià)0.2802元/千瓦時(shí)。則：供熱期總增耗電費(fèi)=（2000+220）×3624×0.2802=223.39萬(wàn)元。

2.3 驅(qū)動(dòng)蒸汽成本。項(xiàng)目科研中提到原則上驅(qū)動(dòng)蒸汽采用0.242MPa，232℃的六抽蒸汽，但是從該技術(shù)方案中看，熱泵正常工作需要的是0.5 MPa的蒸汽。對(duì)此，方案中采取了如下解決方案，即使用50噸的1.283MPa，440.3℃的三抽工業(yè)蒸汽引射22噸六抽低品位蒸汽，再混合12噸104℃的減溫水，最后混合成84噸的0.5 MPa，152℃的飽和蒸汽。從這個(gè)方案看，起到主要作用的應(yīng)該是50噸的工業(yè)蒸汽，而不是22噸的低品位蒸汽。因此，該50噸工業(yè)蒸汽等于通過(guò)噴水減溫用來(lái)直接供熱了，這其中的能耗損失可以計(jì)算如下：

工業(yè)蒸汽晗值：h1=3345kj/kg

六抽蒸汽晗值：h2=2928kj/kg

則供暖期損失的能量：

h=50000×h1×3624×10-3=60.61×106MJ/kg

折合標(biāo)煤費(fèi)用=60.61×106MJ÷29.31×560×10-3=115.84萬(wàn)元。

2.4 年人工和維護(hù)成本。按照科研，年人工成本10萬(wàn)元，維護(hù)成本20萬(wàn)元，暫按此計(jì)算。

2.5 運(yùn)行總成本。根據(jù)以上各分項(xiàng)的計(jì)算，可知總成本為：運(yùn)行總成本=766.5+223.39+115.84+30=1135.73萬(wàn)元。

3 熱泵改造產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

3.1 根據(jù)2%的水量損失率以及西夏熱電公司的中水價(jià)格0.8元/噸，可以計(jì)算得出年節(jié)約循環(huán)水補(bǔ)水費(fèi)用178.8萬(wàn)元。

3.2 根據(jù)回收的循環(huán)水余熱量可以將回收余熱折算成標(biāo)煤量為1.539萬(wàn)噸。從循環(huán)水中吸取的余熱可折成1.539萬(wàn)噸標(biāo)煤，這部分節(jié)約的能耗產(chǎn)生的收益為：這部分收益=1.539萬(wàn)噸×560=861.84萬(wàn)元。

3.3 綜合上述，該項(xiàng)目實(shí)際產(chǎn)生的收益應(yīng)該是：861.84+178.8=1040.64萬(wàn)元。

4 項(xiàng)目投資回報(bào)

項(xiàng)目年凈收益：

根據(jù)以上計(jì)算，項(xiàng)目年凈收益=效益-運(yùn)行總成本 =1040.64-1135.73=-95.09萬(wàn)元。

可見(jiàn)，如果按照該技術(shù)改革方案，這個(gè)項(xiàng)目對(duì)西夏熱電公司來(lái)說(shuō)是虧損的，年虧損額為-95.09萬(wàn)元。但是并不能證明是熱泵技術(shù)缺乏節(jié)能效益，因?yàn)樵谟?jì)算中使用的是綜合成本，所以這種虧損結(jié)果和節(jié)能公司提供的設(shè)備報(bào)價(jià)，服務(wù)報(bào)價(jià)等等項(xiàng)目有很大的關(guān)系。

5 改造來(lái)的其他相關(guān)問(wèn)題

5.1 循環(huán)水直接進(jìn)塔，這樣循環(huán)水池本身對(duì)循環(huán)水的沉淀澄清作用蕩然無(wú)存，循環(huán)水勢(shì)必被攪合的很臟，這樣就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組凝汽器換熱越來(lái)越差，真空下降可能會(huì)比預(yù)想的要大，對(duì)煤耗的影響也會(huì)加大，經(jīng)濟(jì)性更差。而且水溫會(huì)得不到有效控制。

5.2 循環(huán)水溫度升高，采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻的其他輔機(jī)設(shè)備就會(huì)受到很大牽連。嚴(yán)重的話(huà)會(huì)難以保證正常運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

溴化鋰熱泵技術(shù)作為一種新興的節(jié)能項(xiàng)目肯定有合理的科學(xué)依據(jù)，這是不可否認(rèn)的，我們也相信這項(xiàng)技術(shù)具有實(shí)實(shí)在在的節(jié)能降耗作用。但是在具體的實(shí)施中，因?yàn)楦鱾€(gè)公司利益出發(fā)點(diǎn)不同，制定的方案也差別較大，產(chǎn)生較大的效益差，給電廠(chǎng)帶來(lái)很多的困惑和不確定。作為電廠(chǎng)，希望依靠節(jié)能來(lái)降低生產(chǎn)成本，提高利潤(rùn)，但如果通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，改造的結(jié)果不能產(chǎn)生利潤(rùn)，甚至虧損，與愿望背道而馳，則會(huì)打擊電廠(chǎng)節(jié)能積極性，造成不良影響。所以，在熱泵的節(jié)能改造中，一定要把好選擇關(guān)，尋找那些確實(shí)能夠?yàn)楣編?lái)實(shí)惠的節(jié)能公司合作方，切勿不加考察和核算，盲目上馬，造成不必要損失。

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作者簡(jiǎn)介：崔海林，男，寧夏電投西夏熱電有限公司節(jié)能專(zhuān)工。