張曉靜　于利宏　史敬杰

摘 要：包頭第二熱電廠利用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)（以下簡稱熱泵技術(shù)）吸收30萬機(jī)組乏汽余熱，提高熱網(wǎng)循環(huán)水溫度，增加供熱能力。文章分析了熱泵技術(shù)工作原理及在節(jié)能減排中的作用，并針對(duì)熱泵實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題提出解決的建議。

關(guān)鍵詞：乏汽余熱回收；吸收式熱泵；熱泵的應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TK115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）17-0038-02

隨著包頭市城市建設(shè)飛速發(fā)展，集中供熱面積快速增加。包頭第二熱電廠作為城市三大熱源之一，供熱能力日趨飽和。且近年來包頭市環(huán)保要求取締小鍋爐，熱源壓力越來越大。我們利用乏汽余熱回收采用溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)，在不擴(kuò)建原有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的基礎(chǔ)上，可增加供熱能力，有利于緩解城市采暖供熱用能的矛盾。

1 熱泵技術(shù)簡介

熱泵的核心設(shè)備是溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組。它是一種余熱回收的有效設(shè)備，以熱能為動(dòng)力，通過溴化鋰水溶液的狀態(tài)變化，以達(dá)到制冷、采暖、或提升熱源溫度為目的熱能設(shè)備。該設(shè)備由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、熱交換器等換熱部件組成，如圖1所示。

2 包頭第二熱電廠“熱泵”機(jī)組實(shí)施情況分析

2.1 項(xiàng)目簡介

包頭第二熱電廠位于包頭市青山區(qū)，是內(nèi)蒙西部電網(wǎng)的主力火電廠，我廠不僅擔(dān)負(fù)著包頭市青山區(qū)供熱的重任，而且還向內(nèi)國家重點(diǎn)軍工企業(yè)一機(jī)集團(tuán)、北重集團(tuán)等提供工業(yè)用汽。目前電廠總裝機(jī)容量為1 000 MW（2×200 MW+2×300 MW）。

近年來，由于供熱發(fā)展迅速，熱源能力已滿足不了用熱需求。2010～2011年采暖期，電廠實(shí)際供熱能力為1 421萬m2，且供熱能力已到極限。2012年在不增加電廠供熱抽汽的蒸汽量和維持原換熱首站不改動(dòng)的前提下，采用吸收式換熱技術(shù)，提取2×300 MW機(jī)組的汽輪機(jī)乏汽潛熱，加大供熱面積，提高供熱品質(zhì)。

本次改造所增加的吸收式熱泵系統(tǒng)，不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)系統(tǒng)在安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面產(chǎn)生任何不利的影響。同時(shí)熱泵系統(tǒng)要求適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷變化和熱網(wǎng)送出水溫度調(diào)節(jié)需求，能夠保證乏汽在熱泵和空冷島之間正常切換，機(jī)組在變工況運(yùn)行時(shí)，任意一臺(tái)熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)、停止對(duì)機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)不能造成任何影響。

根據(jù)包頭二電廠實(shí)際情況并考慮長遠(yuǎn)供熱情況設(shè)計(jì)，吸收式熱泵設(shè)置前置濕冷凝汽器。前置濕冷凝汽器與熱泵集成為一個(gè)整體設(shè)備。前置濕冷凝汽器考慮熱網(wǎng)回水溫度降低時(shí)，供熱抽汽流量增加時(shí)，回收更多的乏汽量。

2.2 熱泵技術(shù)參數(shù)

①熱網(wǎng)循環(huán)水部分：機(jī)組進(jìn)口溫度46 ℃；濕冷凝汽器出口溫度51.1 ℃；機(jī)組出口溫度81.1 ℃；流量2 000 t/h；壓力降0.12 MPa；接管直徑DN500 mm。

②乏汽部分：主機(jī)背壓15 kPa（a）；飽和溫度53.9 ℃；流量50 t/h；接管直徑（DN）2×1 100 mm。③驅(qū)動(dòng)蒸汽部分：進(jìn)口壓力0.2 MPa（g）；進(jìn)口溫度230 ℃；蒸汽品質(zhì)為過熱蒸汽；流量57.3 t/h；凝結(jié)水溫度過冷度≤15 ℃；蒸汽管接口直徑（DN）2×400 mm；凝結(jié)水管接口直徑（DN） 2×150 mm。④所需電源電壓等級(jí)380 V；功率容量50 kW。⑤每臺(tái)熱泵長10 300 mm；寬9 000 mm；高7 200 mm。

2.3 供熱系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

回收余熱制熱量173.6 MW；熱泵驅(qū)動(dòng)蒸汽供熱量154 MW；熱泵總制熱量327.6 MW；熱網(wǎng)首站抽汽供熱量130.4 MW；300 MW機(jī)組總供熱量458 MW；熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度46 ℃；濕冷凝汽器后循環(huán)水溫度51.1 ℃；熱泵出口循環(huán)水溫度81.1 ℃；熱網(wǎng)首站出口循環(huán)水溫度95 ℃；熱網(wǎng)循環(huán)水量8 000 t/h；至熱泵的抽汽量229.2 t/h；至熱網(wǎng)首站的抽汽量195.2 t/h；濕冷凝汽器回收的乏汽量75.6 t/h；熱泵回收的乏汽量200 t/h；至空冷平臺(tái)的乏汽量100 t/h。

2.4 熱泵系統(tǒng)

熱泵系統(tǒng)包含前置濕冷凝汽器及吸收式熱泵兩部分。

2.5 熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)為串聯(lián)方式

熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)入熱泵系統(tǒng)，先進(jìn)入前置濕冷凝汽器后，再進(jìn)入吸收式熱泵。

2.6 乏汽系統(tǒng)為并聯(lián)方式

乏汽進(jìn)入熱泵系統(tǒng)，分別連接至前置濕冷凝汽器、吸收式熱泵，當(dāng)熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度≥51.1 ℃時(shí)（乏汽溫度53.9 ℃，凝汽器端差2.8 ℃），前置濕冷凝汽器解列。

2.7 驅(qū)動(dòng)蒸汽系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)蒸汽系統(tǒng)只進(jìn)入吸收式熱泵。

2.8 汽輪機(jī)乏汽余熱回收系統(tǒng)方案

汽輪機(jī)乏汽余熱回收系統(tǒng)方案，如圖2所示。

增加余熱回收系統(tǒng)前，兩臺(tái)機(jī)組的供熱抽汽熱量只能將8 000 t/h熱網(wǎng)水由53 ℃加熱到82 ℃。增加余熱回收系統(tǒng)后，兩臺(tái)機(jī)組的供熱抽汽熱量和回收的乏汽熱量能將8 000 t/h熱網(wǎng)水由46 ℃加熱到95 ℃，相當(dāng)于五段供熱抽汽量增加259 t/h，節(jié)能效果顯著。

3 熱泵安裝時(shí)應(yīng)注意的問題

3.1 管道的敷設(shè)方式

對(duì)于壓力管道不存在問題但是對(duì)于靠高差自流和壓差較小的管道（疏水管道、抽真空管道），必須考慮管道的安裝位置，不能存在較大的阻力和向下U型彎，同時(shí)要考慮管道的阻力。

3.2 前置凝汽器的配置

如果熱網(wǎng)循環(huán)水的回水溫度低于乏汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度5 ？觷時(shí)，應(yīng)考慮在熱泵前設(shè)置前置加熱器，充分利用溫差加熱循環(huán)水，提高熱泵的效率。對(duì)應(yīng)的考慮主機(jī)背壓對(duì)熱泵和前置凝汽器的影響。

3.3 各系統(tǒng)濾網(wǎng)的配置

由于熱泵對(duì)進(jìn)入熱泵的水汽有一定的要求，因此考慮不符合進(jìn)入熱泵的水汽管道上加裝濾網(wǎng)，并考慮加裝濾網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響和運(yùn)行清洗。

3.4 改造項(xiàng)目

因熱泵工程屬于改造項(xiàng)目，在原有廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工，在平面和空間上均受到很大的局限性，地下、地上障礙物，管線，溝道眾多，情況復(fù)雜；設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)充分考慮原有設(shè)備的基礎(chǔ)避讓；能遷移切改的設(shè)施盡可能的遷移切改；對(duì)既不能避讓，也不能遷移改造的，要想盡一切辦法，進(jìn)行強(qiáng)有力的保護(hù)支護(hù)措施（如電纜隧道）。

3.5 保證設(shè)備的安全運(yùn)行

為保證設(shè)備的安全運(yùn)行，電源應(yīng)采用雙電源供電；控制系統(tǒng)考慮與主機(jī)原有控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和一致，同時(shí)考慮控制、操作的便易。

4 結(jié) 語

隨著我國電力等工業(yè)的快速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保要求日益迫切，為了滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，吸收式熱泵技術(shù)可以有效回收各行業(yè)的工藝余熱，將低品位余熱提高到中高品位，具有技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、節(jié)能潛力巨大等優(yōu)點(diǎn)。特別是在熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電廠，在不增加燃煤量、環(huán)保排放量的基礎(chǔ)上，回收乏汽和循環(huán)水的余熱向城市供熱或制冷，變廢為寶。有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與保護(hù)環(huán)境目的，符合我國低碳環(huán)保的發(fā)展需要，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 何衛(wèi)軍.方山發(fā)電廠連排乏汽熱能回收技術(shù)的應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2009，（S1）.