200MW供热机组循环水余热利用研究

张峰

摘要：本文主要通过对溴化锂吸收式热泵在200MW机组中的应用情况的研究分析，具体对热泵的工作原理、主要类型及特点、余热回收方案以及热泵的改进建议进行介绍，基于吸收式热泵的循环水利用供热技术，增加200MW供热机组循环水余热，提高现有机组的供热能力和经济性。

关键词：溴化锂吸收式热泵;200WM供热机组;余热回收

一、吸收式热泵介绍

吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称AHP（absorption heat pump），它以蒸汽、废热水为驱动热源，把低温热源的热量提高到中、高温，从而提高了能源的品质和利用效率。

吸收式热泵原理，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，产生制冷效应，回收循环水余热Q2，加热热网回水。得到的有用热量（热网供热量）为消耗的蒸汽热量与回收的循环水余热量之和Q1+Q2。

二、溴化锂吸收式热泵原理

溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽为驱动热源，在发生器内释放热量Qg，加热溴化锂稀溶液并产生冷剂蒸汽。冷剂蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热Qc加热流经冷凝器传热管内的热水，自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内低温热源水的热量Qe，使热源水温度降低后流出机组，冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器。被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热Qa，加热流经吸收器传热管的热水。 热水流经吸收器、冷凝器升温后，输送给热用户。

屏蔽泵的做功与以上几种热量相比，基本上可以不用考虑，因此可以列出以下平衡式：

供热量始终大于消耗的高品位热源的热量（COP>1），故称为增热型热泵。根据不同的工况条件，COP一般在1.60～1.85左右。由此可见，溴化锂吸收式热泵具有较大的节能优势。

低温余热的温度≥15℃即可利用，一般情况下，余热热水的温度越高，热泵能提供的热水温度也越高。

蒸汽型吸收式热泵的单机容量最大可达50MW以上，由此可见其应用范围是比较广泛的。

三、溴化锂吸收式热泵的主要特点

溴化锂吸收式热泵是一种以蒸汽、热水、燃油、燃气和各种余热为热源，制热供暖或升温的节电型设备。它具有耗电少、噪声低、运行平稳、能量调节范围广、自动化程度高、安装维修操作简便等特点，在利用低势热能与余热方面有显著的节能效果。同时，它还有无环境污染、对大气臭氧层无破坏作用的独特优势。因此，溴化锂吸收式热泵被广泛应用于纺织、化工、医药、冶金、机械制造、石油化工等行业。

溴化锂吸收式热泵可分为第一类和第二类两种形式。

1.第一类吸收式热泵

第一类吸收式热泵的发生器和冷凝器处于高压区，而吸收器和蒸发器处于低压区。在蒸发器中输入低温热源，发生器中输入驱动热源，从吸收器和冷凝器中输出中高温热水。因以增加热量为目的，故而又称增热型吸收式热泵。

2.第二类吸收式热泵

第二类热泵与第一类热泵相反，发生器和冷凝器处于低压区，而吸收器和蒸发器处于高压区。热源介质并联进入发生器和蒸发器。在吸收器中利用溶液的吸收作用，使流经管内的热水升温。单级吸收式热泵能使热水温度提高30℃左右。若要获得更高的温升，则可采用二级、多级吸收式热泵或吸收压缩式热泵。这种热泵以升温为目的，故而又称热交换器。

本文着重关注第一类吸收式熱泵的主要特点：

1.可以利用各种热能，以蒸汽、热水和燃料燃烧产生的烟气为驱动热源;以各种低品位热源，如余热、排热、太阳能、地下热能、大气和河湖水等为低温热源。

2.经济性好、能源利用率高，用于采暖供热，与传统使用的锅炉相比有热效率高、节能效果好等优点。

3.维护管理简便，运转部件少，振动和噪声低，结构简单，维修方便。

4.有助于能耗的季节平衡，在能耗高的季节，热泵所利用的低品位热能也增多，有助于减少能源的消耗。

5.有助于减少二氧化碳的排放，降低温室效应。

四、 电厂应用实例

吸收式热泵在电厂回收余热的应用。汽轮机凝汽器的乏汽原来通过循环水经双曲线冷却塔冷却后排放掉，造成乏汽余热损失，现采用吸收式热泵，而循环水由25℃经凝汽器后温度升为33℃，以33℃的冷却水作为低温热源，以0.25MPa的抽汽作为驱动热源，加热50-60℃左右的采暖用热网回水，循环冷却水降至25℃后再去凝汽器循环利用，这样可回收循环水余热，提高电厂供热量，即提高了电厂总的热效率。

五、循环水余热全回收方案

循环水余热利用系统对循环水余热量的回收，主要取决于两个方面，一个是系统回收循环水余热的能力，一个是系统输送热量的能力。前者主要体现在驱动蒸汽的压力和循环水进口温度上，后者主要体现在热网水的流量和温差上，两者缺一不可。驱动蒸汽压力越高，循环水的进口温度越高，热泵侧的热网水出口温度越高，热泵提取余热的能力越强;而当热网水回水温度较低时，热泵侧热网水的温差越大，同时热网水流量越大，所能输送的热量越多。

六、热泵改造建议

1.对改造方案要进行充分论证，确保改造方案的科学性、实用性和经济性。方案要结合现场的实际情况，不能简单的以设计参数为依据。

2.严格控制施工质量和设备验收工作，避免因施工质量问题而发生返工、消缺等问题而影响设备投运。

3.要做好大型物件运输路径的勘踏工作，防止因设备超高超宽等因素影响设备运输。双热公司热泵在运输途中因双鸭山收费站收费岗亭之间的距离小，热泵超宽无法通过，最终不得不拆除一个收费岗亭才将设备运抵，设备运输受阻对工期也产生了影响。

4.合理安排施工工序，做好应对极端天气的事故预想工作，防止因雨雪天气的影响造成施工全部停止的情况发生。

5.开展经济性评价。热泵系统投运后，要及时进行效果评价，对照设计标准和一流标准查找系统中存在的问题，认真探索和总结最安全、最经济的运行方式，确保热泵技术的经济价值达到全面释放。

结束语：循环水余热利用系统对循环水余热量的回收，主要取决于系统回收循环水余热的能力和系统输送热量的能力。溴化锂吸收式热泵具有节能减排、经济性好等特点，加强应用会极大地增加余热的回收。