基于吸收式热泵余热利用技术在热电联产供热系统中的应用

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基于吸收式热泵余热利用技术在热电联产供热系统中的应用

李庆贺 王金龙

内蒙古锡林郭勒白音华煤电有限责任公司赤峰新城热电分公司，内蒙 古赤峰市 024000

摘要：热电联产机组的循环冷却水余热能量巨大，但其温度较低，达不到直接供热的品质要求，吸收式热泵可以将其由低温热能提升为高温热能。本文介绍了蒸汽驱动型溴化锂吸收式热泵机组在赤峰热电厂的应用情况，并通过供热运行中监测的数据对其效益进行了分析计算。测试分析表明，吸收式热泵循环水余热利用技术在赤峰热电厂的应用具有一定的环保效益和社会效益，其经济效益甚微。

关键词：吸收式热泵；循环水国；温余热；经济效益；社会效益 中图分类号：TM611 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）39-0151-04

引言

赤峰热电厂现有2台135MW双轴中间再热冷凝式汽轮发电机组，汽轮机型号

CC100/N135—13.24/535/535/0.981/0.294。机组蒸汽初参数：压力13.24Mpa、温度535℃、流量440t/h。两台机

组高温直供面积400×104m2

。在冬季额定供热工况下，每台机组有相当一部分热量由循环水排放到环境中。单台机采暖抽汽200t/h工况时，排汽量约为105t/h，可利用的循环水余热资源量达70MW左右，两台机对应循环水余热损失140MW左右，此部分热均以废热的方式排至大气。采用吸收式热泵即是在采暖期回收这部分热量，增加对外供热量。

每台机组热网首站配置两台热网循环水泵，每台循环水泵额定流量2160t/h，两台机组热网循环水供回水母管管径为Φ1020×12。鉴于热网改造难度较大，受热网水流量所限，综合考虑汽轮发电机组的性能与吸收式热泵的性能后决定将其中一台机组的循环冷却水余热通过吸收式热泵技术加以回收利用，项目实施后可增加城区供热面积，可改善热源紧张局面。

1 热电联产机组应用吸收式热泵的必要性

1.1 热电联产是城市集中供热的有效途径，也是未来城市供热发展的主要方向，其集中供热系统具有较大的节能潜力，但也存在以下两方面的问题

（1）巨大的传热不可逆损失来源于较大的传热温差。 大容量热电厂采用大型供热汽轮机的中压缸排汽抽汽作为一次热网的加热热源，在此过程中一次网回水由70℃加热至130℃，管壳式汽水换热器的换热温差较大，不可逆损失较大。（2）大量的汽轮机凝汽器余热通过冷却塔排放掉，冷端损失较大。

采用抽汽式汽轮机供热系统的热电厂，即使在冬季最大供热工况下也必须有相当一部分热量由循环水（一般通过冷却塔）排放到环境中，造成较大的环境热污染。

1.2 应用吸收式热泵技术可解决以下问题。

循环水可作为各级热泵的低温热源，循环水余热回收后进入一次网。

吸收式热泵采用蒸汽热源的热量最终进入到一次网中，可以提高系统能效，实现大规模节能。

一次网在加热中是逐级升温的，避免了大温差传热造成的不可逆传热损失。

因赤峰市区供热面积的不断剧增，城市集中供热面临着严重不足的问题，新增热源的建设不能及时跟进也制约着城市集中供热的条件。相对于新建热源点来说，吸收式热泵项目有着效率高、投资省、建设周期短等诸多优点。

2 吸收式热泵原理简述

赤峰热电厂应用的溴化锂吸收式热泵也称为增热型热泵。增热型热泵机组是一种以高温热源为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，回收利用低温热源的热能，实现从低温向高温输送热能的设备。热泵由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等主要部件及抽气装置组成。用于赤峰热电厂循环水余热回收的热泵，其实质就是循环水的制冷设备，将循环水热量提取后加热热网水回水用于城市供

热。

在吸收器内，从蒸发器内流出的循环工质蒸汽被从溶液换热器中降温后的浓溶液吸收并放热。放出的热量被流经吸收器的55℃一次热网水所吸收，热网水温升至80℃。在此过程中，溴化锂浓溶液变为稀溶液进入溶液换热器升温。在发生器内，来自汽轮机高温驱动蒸汽释放的热量被升温后的溴化锂稀溶液所吸收，高温蒸汽降温凝结后返回锅炉，溴化锂稀溶液吸收蒸汽热量后不断沸腾并产生循环工质蒸汽，同时溴化锂稀溶液变为浓溶液流出发生器进入溶液换热器降温。在冷凝器内，由发生器产生的循环工质蒸汽加热流经冷凝器传热管的一次网供热回水（80℃）后，冷凝成为循环工质液体。在蒸发器内，冷凝器内产生的循环工质液体被喷淋到蒸发器传热管表面，吸收传热管内低温热源水（电厂循环水）的热量后汽化成循环工质蒸汽，此蒸汽进入吸收器。被吸收器稀释后的稀溶液进入换热器升温后被溶液泵送入发生器，与此同时，产生循环工质蒸汽的浓溶液经热交换器降温后被不断地吸入吸收器内。上述过程往复进行，实现热泵机组连续制热的功能。

3 吸收式热泵机组在供热系统中的应用

目前我国吸收式热泵发展较快，我国多家企业引进了以溴化锂溶液为介质的吸收式热泵。应用于赤峰热电厂的4×30兆瓦RB0.17-30-40/34-55/80蒸汽驱动型吸收式热泵机组是中国市场最大体量单体吸收式热泵机组，机组长10.82米，宽4.62米，高5.96米，总重量116.6吨。本工程通过对2#机循环冷却水系统进行局部的改造，利用吸收式热泵回收其凝汽器循环水排水中的热量，提高机组对外的供热负荷。

3.1 用热需求

赤峰热电厂单台135MW汽轮机组实际运行工况抽汽量170t/h，两台机组外供约265.1MW热量，供热参数为120℃/60℃，外供最大流量为5500T/H，2011年两台机组总的供热面积约400×104m2。随着建筑物不断增加，作为中心城区骨干热源单位的赤峰热电厂已满负荷运行，供需矛盾日益突出。

3.2 2×135MW供热机组基本参数 汽轮机型号：

CC100/N135—13.24/535/535/0.981/0.294

汽轮机型式：单轴、超高压、一次中间再热、双缸双抽汽凝汽式供热机组

冬季额定采暖时功率：

106.09MW；主蒸汽压力： 13.24MPa（a） 主蒸汽温度：

535℃；最大进汽量： 440t/h 再热蒸汽压力： 2.49MPa（a）；再热蒸汽温度： 535℃ 采暖抽汽压力： 0.294MPa（a）；采暖抽汽温度： 247.1℃ 3.3 实施方案 （1）系统流程

余热循环水系统流程：热泵加热器利用汽轮机抽汽作为高温驱动能源，来自凝汽器的循环水一部分送入冷却塔，完

2015年39期 151

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