張曉宇 孫俏

摘 要：利用吸收式熱泵回收汽輪機廢熱，提高發(fā)電廠的供熱能力和能源效率，是大型熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能減排領域中的研究重點。在這種系統(tǒng)中，提取蒸汽和冷凝參數(shù)的選擇不僅影響系統(tǒng)的性能，而且還會影響加熱單元的安全性和經(jīng)濟性。本文基于對大型加熱裝置設計與工作機理的分析，根據(jù)運行安全性確定了基于冷凝水余熱利用的泵送和冷凝參數(shù)的選擇依據(jù)和相關性。結果表明，空氣冷卻裝置在小體積流動條件下具有比濕式冷卻裝置更好的適應性。綜合發(fā)電和發(fā)電系統(tǒng)的能源效率應通過綜合供熱和發(fā)電兩個方面進行評估。

關鍵詞：凝氣余熱；大型供熱機組；性能；影響

目前，我國大規(guī)模采用300MW以上抽凝2用機組的建設。該類型機組內(nèi)有抽汽流和抽凝2用機組：提取蒸汽流經(jīng)部分流程，工作完成后在中低壓蒸汽連接管出口，送到加熱電網(wǎng)加熱器冷凝加熱熱水達到加熱。[1]通過低壓缸保留部分冷凝水蒸汽，以避免低壓缸低于最小蒸汽體積流量時，葉片在爆炸末期由機械損壞引起，這部分排氣熱量通過冷凝釋放熱量冷凝器對環(huán)境，形成能源浪費。冷凝水的熱量占大型加熱裝置耗熱量的百分之二十以上。如果可以有效利用，可以大大提高熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱能力和能源效率。

一、吸收式熱泵的凝汽余熱利用系統(tǒng)

在發(fā)電廠設置蒸汽式熱泵時，隨著一些原有的加熱蒸汽作為熱泵驅動熱量，無需額外消耗高檔能量即可達到冷凝水余熱回收深度（圖1），能效明顯高于其他發(fā)電廠冷凝余熱利用。[2]此外，該方法不需要渦輪機體的變形，易于實施。因此，吸收式熱泵技術應該是目前電廠冷凝水廢熱的最佳途徑。

圖1基于吸收式熱泵的凝汽余熱利用系統(tǒng)

在加熱站設置吸收式換熱器單元，以高溫供水為驅動器，無需額外消耗高能量的能量即可將凈回水溫降至25℃左右，從而增加傳熱產(chǎn)能超過百分之五十用于回收發(fā)電廠的廢熱，創(chuàng)造有利條件；在發(fā)電廠建設熱水串聯(lián)加熱過程（通過冷凝水直接加熱，蒸汽吸收熱泵和蒸汽峰值剃須加熱組成），可以實現(xiàn)所有的冷凝水余熱回收，系統(tǒng)對系統(tǒng)的熱容量增加超過百分之三十，加熱能耗百分之四十以上。

由吸收式熱泵構成的新系統(tǒng)采用蒸汽輪機和冷凝熱兩種熱源作為熱源。泵送和冷凝參數(shù)（流量和壓力）的選擇不僅影響新系統(tǒng)的性能，還影響加熱單元的安全系數(shù)。[3]一方面，新系統(tǒng)的設計通常需要對單元背壓（冷凝器蒸氣壓）進行一定程度的改善，以改善吸收式熱泵的工作狀態(tài)，并且因為加熱中涉及到的冷凝液使萃取流量變化；參數(shù)的選擇由安全系數(shù)決定，如吸入管道的速度，蒸汽入口的葉片水平以及單元的最小冷卻流量。因此，需要深入分析大型加熱單元的設計和工作機制，確定安全約束，基于利用冷凝熱利用大型加熱機組抽抽和冷凝選擇的基礎和相關性。

二、凝汽余熱利用影響機組發(fā)電相關分析

在新的系統(tǒng)設計中，為提高廢熱的能力，要求適當提高單元背壓；考慮到機組的安全性，泵體積會減少。[4]兩個因素將對單位發(fā)電產(chǎn)生影響。

1、當背壓小于20KPa時，提取流量可以保持在額定值。隨著背壓增加，低壓缸的有效焓降較低，并且單元的發(fā)電功率降低。因此，當供熱基本相同時，節(jié)能。

2、由下圖可知，當背壓大于20KPa時，背壓增加了低壓缸的有效焓，從而將有效焓向下降。然而，由于冷凝物涉及加熱，所以泵送流量減少，并且低壓缸的冷凝物流量增加。提高。所以供熱情況基本相同，系統(tǒng)整合能源效率。

因此，利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的冷凝熱利用，應考慮系統(tǒng)供熱和發(fā)電因素，分析兩種熱和冷凝熱“質量”和“數(shù)量”對系統(tǒng)能源效率的影響。

三、結論

1、這受到吸入蒸汽管的蒸汽流量，蒸汽入口的葉片水平和最小冷卻流量等安全系數(shù)的限制，大的加熱單元受到最大泵送流量的限制。[5]

2、由于最終葉片的長度和強度之間的差異，空氣冷卻裝置在小體積流動條件下具有比濕式冷卻裝置更好的適應性。

3、根據(jù)安全約束條件下單位最大爆破比來確定最終背壓，并根據(jù)余熱利用率分析抽水冷凝參數(shù)的相關規(guī)律，系統(tǒng)設計目標為定義。

4、熱電聯(lián)產(chǎn)能源效率應由供熱和發(fā)電兩個方面進行評估。

參考文獻

[1]李秀云，嚴俊杰.等效熱降法確定排汽壓力變化對機組經(jīng)濟性的影響[J].熱能動力工程，2014，14（5）：353-355

[2]蔣尋寒，曹祖慶.選擇火電機組汽輪機末級葉片[J].熱力透平，2015，38（4）：226-228

[3]能源部西安熱工研究所.熱工技術手冊[M].北京：水利電力出版社.

[4]賈文姣，等.熱電廠集中供熱網(wǎng)最佳供回水溫度及運行調節(jié)的研究[J].節(jié)能，2015，（4）.

[5]付林，江億，張世鋼.Co-ah循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方法[J].清華大學學報（自然科學版），2016，48（2）：1377-1380.

（作者單位：國網(wǎng)冀北電力有限公司管理培訓中心）