溴化锂吸收式热泵在热电联产机组中的应用

郝相俊，耿卫众

（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院，山西太原030001；2.西山煤电集团山西兴能发电有限责任公司，山西古交030206）

溴化锂吸收式热泵在热电联产机组中的应用

郝相俊1，耿卫众2

（1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院，山西太原030001；2.西山煤电集团山西兴能发电有限责任公司，山西古交030206）

介绍了溴化锂吸收式热泵在热电联产机组中应用的背景，并以某工程的供热改造为实例，阐述了溴化锂吸收式热泵在热电联产机组中应用的系统参数及系统流程，包括驱动蒸汽系统、余热系统以及供热介质系统，并分析了溴化锂吸收式热泵技术在热电联产机组中应用取得的社会效益、经济效益。

溴化锂；吸收式热泵；热电联产；乏汽余热

0 引言

溴化锂吸收式热泵是利用溴化锂吸水放热的特性，以一定数量的高品位热能作为驱动能量提取低品位能量向外供中品位能量的一种装置[1]。在热电联产机组中的利用主要是：以汽轮机的一定数量的抽汽作为驱动蒸汽，利用溴化锂吸收式热泵提取汽轮机乏汽余热或者其他低温热源的热量，向外供中温热量。

随着城市的不断扩大，供热需求量也在不断地增加，以及原来建设的一些效率比较低的区域供热锅炉的拆除，使得高效率、大容量的热电联产机组的供热负荷不断的增加。但是由于热电联产机组原设计供热负荷小，热电联产机组的供热抽汽不能满足新增的供热负荷。在不增加原热电联产机组供热抽汽的情况下，如何增加热电联产机组的供热能力的问题越来越突出。而且国家在"十二五"规划中指出：“以节能减排为重点，健全激励和约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式。”

在这种情况下，能够利用部分余热向外供热的溴化锂吸收式热泵技术在热电联产机组中得到了广泛的应用。本文将以某电厂供热改造工程为实例介绍溴化锂吸收式热泵在热电联产机组中的应用。

1 某电厂供热改造概况

某热电联产机组承担的集中供热范围内的面积为：700万m2建筑物的热负荷，采用常规热网加热器进行加热热媒向外供热，额定工况耗汽量为472.1 t/h，机组最大供热抽汽量为600 t/h。随着城市的不断扩大以及低效率区域供热锅炉的拆除，本工程供热范围内新增供热面积为500万m2建筑的热负荷，由原来的700万m2增加到1 200万m2，这超出了原热电联产机组的供热能力。1 200万m2供热负荷需要的供热抽汽量为809.4 t/h，但是本工程原设计的汽轮发电机组能力供热抽汽量为600 t/h，不能满足新增的供热负荷，所以本工程采用基于吸收式热泵技术，利用供热抽汽中的部分蒸汽作为高品位热能提取汽轮机排汽中的部分低位热能向外供热，以达到机组在能力供热抽汽工况下，满足一部分新增建筑物供热负荷。

2 某电厂供热改造工程条件

2.1 环境条件

采暖期天数，180 d；采暖室外计算温度，-16℃；采暖室内计算温度，18℃；采暖期平均室外外温度，-6.5℃。

根据中华人民共和国行业标准《城镇供热管网设计规范》（CJJ34—2010）计算公式，一个采暖季供热量计算如下。

式中：

Qh——采暖设计热负荷，kW；

N——采暖期天数，d，取180 d；

to.h——采暖室外计算温度，℃，取-19℃；

ti——采暖室内计算温度，℃，取18℃；

ta——采暖期平均室外温度，℃，取-6.5℃；0.086 4——公式简化和单位换算后的数值。

2.2 供热负荷

根据中华人民共和国行业标准《城镇供热管网设计规范》（CJJ34—2010）中表2.1各类建筑物采暖热指标推荐值，确定建筑物采暖热指标值见表1。

表1 本工程各类建筑采暖指标

根据目前电厂供热面积内的建筑物的类型和建筑面积，以及电厂多年的供热经验，采暖综合指标采用50W/m2。

电厂原供热负荷为：700×104×50=350MW。

电厂现需热负荷为：（700+500）×104×50= 600MW。

电厂新增供热负荷为：500×104×50=250MW。

2.3 供热介质

本工程供热介质为热水。一次网循环水设计供回水温度为：100℃/50℃。

热负荷采用定流量质调节，一次网循环水量为：10 335 t/h。热泵组其他参数见表2。

2.4 驱动蒸汽及余热蒸汽

本工程驱动蒸汽采用原供热抽汽，蒸汽参数：工作压力为0.4MPa；工作温度为258.9℃；余热为汽轮机排汽，排汽绝压为15 kPa；饱和温度为53.9℃。

本工程设2台180MW热泵组，热泵组内包括2台90MW的热泵，利用原热网加热器作为尖峰加热器，其参数见表3。

3 供热系统介绍

本工程的原则性热力系统图见图1所示。

3.1 热网循环水系统

表2 热泵组参数

表3 尖峰加热器参数

热泵组的热网循环水从原热网站循环水泵前的热网循环水回水母管上新增的隔离门前接出，分别接至2台热泵组。经热泵组加热后，再接入原热网循环水回水管道新增的隔离门后，进入热网循环水泵，经热网循环水泵加压后，进入热网加热器二级加热，经过加热后的热网循环水向城市供热。

图1 某电厂供热改造工程原则性热力系统图

3.2 驱动蒸汽系统

每台热泵组的驱动蒸汽分别接自原供热蒸汽管道。驱动蒸汽经过减温器减温后达到热泵组所需的温度，进入热泵组，在热泵内完成回收乏汽余热，与乏汽一并加热热网循环水。

3.3 驱动蒸汽凝结水系统

经过在热泵组里交换热量后的驱动蒸汽凝结成水，驱动蒸汽凝结水通过蒸汽系统与排汽装置的压差自流至排汽装置。在排汽装置入口设多级水封。

3.4 乏汽凝结水系统

乏汽在热泵组里放热后凝结成水，利用乏汽系统的高差自流至排汽装置。

4 改造后的效益

4.1 改造后的供热量

表4 某电厂供热改造后一个采暖季总供热量

本工程改造后一个采暖季供热量见表4所示。

一个采暖季本工程向外供热619.0万GJ，其中吸收式热泵余热回收机组一个采暖季的供热量为509.7万GJ；尖峰加热器供热量为109.3万GJ；吸收式热泵余热回收机组利用乏汽供热量为226.5万GJ；驱动蒸汽供热量为283.2万GJ。

4.2 各部分的供热贡献

一个采暖季各部分对供热的贡献见表5所示。

表5 各部分供热贡献

从表5可以看出，采用吸收式热泵可利用汽轮机乏汽向外供热量占到一个采暖季供热量的36.6%，这部分热量是由汽轮机的乏汽来实现的，若不采用吸收式热泵提取这部分余热，这部分余热是要排掉的，采用了此种技术后，有三方面的收益。

a）在机组供热抽汽量一定的工况下，能再增加一定量供热负荷。

b）利用汽轮机的乏汽向外供热为电厂提高了经济收益。

c）此部分供热代替原来的余热锅炉供热，减少了污染物排放。

所以采用此种技术，不但满足社会对供热、环境的要求，而且也达到了电厂利用余热增加收益的需求。

5 结论

溴化锂吸收式热泵技术特别适用在热电联产机组不能再扩大供热负荷的情况下使用，采用此种技术满足一部分新增供热负荷的同时，为电厂提高了经济效益并减少污染物的排放，具有一定的社会效益。本文对其他同类供热机组的改造有一定参考意义。

［1］吴佐莲，刘小春，王萌，等.利用热泵技术回收热电厂余热的可行性与经济性分析［J］.山东农业大学学报（自然科学版），2008，39（1）：62-68.

The Application of Lithium Brom ide Absorption Heat Pum p in Cogeneration Units

HAO Xiang-jun1，GENGW ei-zhong2
（1.Shanxi Electric Power Exploration&Design Institute of China Energy Engineering Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.Xishan Coal Electricity Group Shanxi Xingneng Power Generation Co.，Ltd.，Gujiao，Shanxi 030206，China）

The application situation of lithium bromide absorption heat pump in cogeneration units is described in this article. Taking a projectofheating system reformation asan example,the parametersand processesof lithium bromide absorption heatpump being applied in cogeneration units are elaborated，including steam systems，exhausted steam heating system and heating supply medium system.The socialand economic benefitsobtained due to theapplication of lithium bromideabsorption heatpump are introduced also.

lithium bromide；absorption heatpump；cogeneration；heat recovered from exhausted steam

TK123；TM611

B

1671-0320（2014）04-0069-04

2014-04-28，

2014-06-12

郝相俊（1978-），女，山东济南人，2005年毕业于重庆大学动力工程专业，工程师，从事火力发电厂设计工作；

耿卫众（1980-），男，山西昔阳人，2004年毕业于山西大学工程学院热能与动力工程专业，工程师，从事火力发电厂运行工作。