曹 劍 琦

(太原市熱力公司，山西 太原 030024)

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溴化鋰吸收式換熱機組在集中供暖中的運行分析

曹 劍 琦

(太原市熱力公司，山西 太原 030024)

簡述了溴化鋰吸收式換熱機組的工作原理，分析了溴化鋰吸收式換熱機組運行的數(shù)據(jù)，闡述了溴化鋰吸收式換熱機組所具有的優(yōu)勢，最后提出了確保溴化鋰吸收式換熱機組經(jīng)濟運行的措施。

換熱機組，集中供暖，熱量，供熱性能

0 引言

目前，我國的城市集中供熱采暖系統(tǒng)中，換熱站開始逐漸的推廣使用溴化鋰吸收式換熱技術(shù)，以其來代替以往所采用的板換技術(shù)，從而讓一次水和二次水的換熱效率大幅的提升。和之前所采用的板換技術(shù)比較而言，吸收式換熱并非采用的直接換熱方式，而是通過利用一次水所具有的較高溫度，使其成為熱源而完成相應(yīng)的做功，同時利用這些能量來驅(qū)動溴化鋰機組運行并實現(xiàn)制熱目標。這樣可以不改變二次網(wǎng)中的相關(guān)供熱參數(shù)，同時又使一次水所具有的回水溫度值顯著地減小，使一次水回水溫度比二次水的回水溫度小很多，進一步的擴大了兩者之間的溫度差值，也提升了一次熱網(wǎng)所具備的輸配性能，可以更好的解決供熱采暖系統(tǒng)中出現(xiàn)的熱源不足的問題。

1 溴化鋰吸收式換熱機組的工作原理

在溴化鋰吸收式換熱機組運行時，是將一次網(wǎng)中的高溫水源作為整個系統(tǒng)的驅(qū)動力來源，將水作為制冷劑，溴化鋰的水溶液作為熱量的吸收劑。其將水置于壓力較低的真空裝置中，此時水具有相對低的沸點，而在沸騰的過程中會吸收一次網(wǎng)中的循環(huán)水的熱量，從而實現(xiàn)把低品位熱源里所具有的熱能提取出來，并將這部分熱能轉(zhuǎn)變成中等溫度下的供熱用熱水，從而提升整個系統(tǒng)的熱效率。在此流程中，一次網(wǎng)中的水串聯(lián)的流到高溫發(fā)生裝置與低溫發(fā)生裝置中，再流經(jīng)板式換熱裝置。二次網(wǎng)中的循環(huán)水則被分成兩部分，其中一部分并聯(lián)的流至高溫段吸收裝置和低溫段吸收裝置中。而另外的一部分串聯(lián)的流至低溫發(fā)生裝置、高溫蒸發(fā)裝置以及板式換熱裝置，當此部分的水經(jīng)過溫度升高后，和冷凝裝置中的流出水匯流至一起而輸出，并供給二次網(wǎng)和熱用戶使用。溶液循環(huán)泵把吸收裝置里的溴化鋰水溶液泵出，流經(jīng)熱交換裝置而使吸收劑的溫度升高，升溫后的吸收劑再流入發(fā)生裝置，在其中又會吸收一次網(wǎng)循環(huán)水所釋放的熱量，并濃縮成相對較濃的溶液，從而形成高溫冷劑蒸汽。所形成的濃溶液流經(jīng)熱交換裝置的傳熱管之間，將管中流入發(fā)生裝置的稀溶液加熱，自身的溫度會減小，而最終又流入至吸收裝置中。發(fā)生裝置里所揮發(fā)出溫度較高的冷劑蒸汽，流向系統(tǒng)中的冷凝裝置中，并對流入的二次網(wǎng)循環(huán)水進行加熱處理，將所攜帶的熱量釋放出來后又形成冷凝液，然后通過U形管而流入蒸發(fā)裝置中。由于蒸發(fā)裝置內(nèi)部是一個低壓且真空的環(huán)境，所以流入蒸發(fā)裝置內(nèi)的溶劑，其中部分會形成蒸汽，而剩余的由于蒸發(fā)被吸收部分熱量，使得自身的溫度下降，并形成飽和溫度冷劑水，然后進入蒸發(fā)裝置里的液囊中。這部分冷劑水被泵抽至相應(yīng)的噴淋裝置，而噴淋到蒸發(fā)裝置中傳熱管之上，并吸收其管內(nèi)的二次網(wǎng)循環(huán)水中的熱量，達到沸騰而形成蒸汽。溴化鋰濃溶液可以吸收環(huán)境中的水蒸氣，而自身被逐漸的稀釋并流至下部所設(shè)置的液囊中，再經(jīng)泵送而輸送至發(fā)生裝置中。上述的流程持續(xù)的循環(huán)往復(fù)，能夠簡單地描述為：蒸發(fā)裝置持續(xù)不斷地制造冷效應(yīng)，并將低品位熱源中所具有的熱量吸收，而吸收裝置和冷凝裝置則不間斷的形成熱效應(yīng)，并對二次網(wǎng)循環(huán)水進行加熱處理。整個過程中，二次網(wǎng)循環(huán)水在吸收裝置與冷凝裝置中所吸取到的熱能和驅(qū)動熱源所釋放出的熱能是一致的。

2 溴化鋰吸收式換熱機組運行的數(shù)據(jù)分析

以我公司2221晉鑫熱力站為例，來對機組的實際運行數(shù)據(jù)進行分析。該熱力站所涉及的供熱范圍是13萬m2左右，在2015年停熱期進行了大溫差改造，加裝了12 MW吸收式換熱機組1臺，改造前和改造后的數(shù)據(jù)見表1。此熱力站采暖運行期二次網(wǎng)供水溫度為52 ℃，回水溫度為42 ℃。

表1 機組投入運行前、后的參數(shù)對比

3 溴化鋰吸收式換熱機組所具有的優(yōu)勢分析

和板換技術(shù)相同，此種換熱技術(shù)在假定無任何熱損的前提下，能達到一次水和二次水的對等換熱。采用吸收式換熱技術(shù)，能夠讓一次回水的水溫比二次回水的水溫低很多。因此，能達到下列的效果：

1)能使余熱被更加充分的利用，可使熱電廠的供熱性能提升30%左右。2)大幅降低熱電聯(lián)產(chǎn)熱源綜合供熱能耗40%左右。3)能夠有效的改善現(xiàn)有供熱管網(wǎng)自身的輸熱性能，可使其提升80%左右，從而能夠減少新的供熱管網(wǎng)構(gòu)建數(shù)量，可節(jié)約成本30%左右。4)熱用戶的相關(guān)運行參數(shù)未發(fā)生變化，同時也無須對熱力站過多的改造，可以使吸收式換熱技術(shù)得到更好的推廣使用。5)溴化鋰吸收式換熱機組所需的熱源并沒有太嚴格的要求，并且系統(tǒng)所具備的制熱量能夠?qū)崿F(xiàn)在20%～100%區(qū)間內(nèi)的無極轉(zhuǎn)變。

4 溴化鋰吸收式換熱機組運行中制熱量逐漸衰減原因

在對溴化鋰吸收式換熱機組的長期運行數(shù)據(jù)收集與分析的基礎(chǔ)上，得出其制熱量逐漸出現(xiàn)衰減的原因有下列幾方面：

1)系統(tǒng)中需要真空狀態(tài)的裝置未能保證其一直處于同一真空狀態(tài)，系統(tǒng)中個別的部位出現(xiàn)泄漏問題以及傳熱管上有點蝕問題，這些均能讓大量的空氣滲入系統(tǒng)中，從而導(dǎo)致吸收裝置的吸熱速率明顯的減弱。

2)溶劑水溢流到溶液里，導(dǎo)致溶液被嚴重的稀釋。或者是溶液溢流至冷劑水中，導(dǎo)致冷劑被嚴重的污染。以上均會使吸收換熱裝置中冷劑蒸汽的吸收性能變差。

3)由于噴頭被雜物所堵塞，導(dǎo)致噴淋裝置無法正常噴淋，從而使吸收過程以及制熱過程的效率均受到嚴重的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)的制熱量減小。

4)由于系統(tǒng)中有不凝性的氣體以及側(cè)盤管出現(xiàn)水垢問題，都可能導(dǎo)致系統(tǒng)的冷凝溫度增加，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的制熱量衰減。

5 溴化鋰吸收式換熱機組的經(jīng)濟運行

1)應(yīng)當將系統(tǒng)運行時各項管理工作加以強化，這樣才可以確保系統(tǒng)處于高效的運行狀態(tài)。

2)對水系統(tǒng)自身的參數(shù)配置進行優(yōu)化，并對水系統(tǒng)的運行進行調(diào)節(jié)。應(yīng)當保證水系統(tǒng)是處于設(shè)計溫差工況的環(huán)境下投入運行的，并且盡可能的讓系統(tǒng)在較大的溫差環(huán)境下投入運行，以實現(xiàn)降低水泵自身能源消耗的目的，也是系統(tǒng)實現(xiàn)更加經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。

3)要進行實時的運行監(jiān)測，持續(xù)的優(yōu)化系統(tǒng)控制。要想確保整個系統(tǒng)可以更加可靠和高效的運轉(zhuǎn)，就應(yīng)當對系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測，并對所檢測的信息數(shù)據(jù)及時地進行分析與梳理。要嚴密的檢測機組在運轉(zhuǎn)時的熱量瞬時數(shù)值以及累計數(shù)值，并對機組的熱源消耗總量和相關(guān)裝置耗電量的計量工作加以強化。例如，系統(tǒng)中的燃氣以及蒸汽的數(shù)量計量、熱水消耗數(shù)量的計量、系統(tǒng)總耗電量計量、冷卻水泵消耗的電量計量以及熱水泵消耗的電量計量等工作，并且也要嚴格的監(jiān)測冷卻水的補水情況。另外，也需要在以上計量工作的基礎(chǔ)之上對收集的數(shù)據(jù)加以梳理與分析，找到系統(tǒng)存在的薄弱之處，然后采取有效的措施加以完善，同時，也要按照室內(nèi)及室外環(huán)境的變化情況，而對系統(tǒng)進行智能化的控制。

6 結(jié)語

如果在換熱過程中，處于能級無法很好匹配的大溫差條件下進行，就會出現(xiàn)非常大的無法逆轉(zhuǎn)的能量損耗，也使得一些能被利用的能量被大量的浪費。而這部分能量卻能被利用在吸收式換熱機組中來，充當系統(tǒng)的驅(qū)動源。通過采取大溫差換熱工藝，可以更加有效的對余熱進行回收利用，同時也可以減少供熱管網(wǎng)的建設(shè)成本投入，提升供熱管網(wǎng)的能量輸送能力，降低能源的消耗量，改善供熱系統(tǒng)的供熱性能。另外，我們也有理由相信，在未來的技術(shù)革新中，吸收式換熱工藝定會更好的推動余熱回收技術(shù)的研究與發(fā)展。

[1] 趙 成，林元同.溴化鋰吸收式換熱機組在供熱技術(shù)中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016(4)：22-23.

[2] 孟 鋼，耿 寧.熱電企業(yè)溴化鋰吸收式熱泵應(yīng)用的優(yōu)化選型[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016(2)：57-58.

The operation analysis on lithium bromide absorption heat exchanger unit in central heating

Cao Jianqi

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030024, China)

This paper simply discussed the working principle of lithium bromide absorption heat exchanger unit, analyzed the operation data of lithium bromide absorption heat exchanger unit, elaborated the advantages of lithium bromide absorption heat exchanger unit, finally put forward the measures to ensure the economic operation of lithium bromide absorption heat exchanger unit.

heat exchange unit, central heating, heat, heat supply performance

1009-6825(2016)30-0129-02

2016-07-22

曹劍琦(1983- )，男，工程師

TU995

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