热泵技术及其在热电厂中的应用研究

许建展

（福建省能源集团龙安热电厂，福建 宁德 352000）

随着社会经济的快速发展，人们对新能源技术的认识与发掘也在不断加深。在众多新能源技术中，热泵技术无疑尤为引人关注。业内人士均明晰，泵为一种提升流体增压进而提升其品味的一种设备。热泵技术则为从土壤、水亦或是空气中吸收低品味热能从而将其转换至高品味热能并加以利用的一种技术。热泵的运行原理和水泵极为相似。众所周知，水泵是将水由低位输送至高位。热泵则是将低热源向高热源转变，是一种实现热量转移的技术设备。热泵在实施热量转移过程中虽会损耗一定热量，但却可有效提升低温余热作用。正因如此，目前热泵技术在热电厂中亦得到广泛应用。如今，国内关于热泵技术在热电厂应用的研究越来越多，为深化研究，本文主要针对热泵技术及其在热电厂中的应用展开研究。

1 热泵的分类及基本工作原理

1.1 热泵的基本种类

如图1所示，由热源来源进行种类划分，热泵主要可分为如下几类：（1）水源热泵。所利用的水源主要包括自然水源和人工排水源。自然水源主要为地下水、河川水及海洋水。人工排水源主要为城市生活污水、工业废水及热电冷却水。（2）地源热泵。（3）空气源热泵。具体至当前普遍应用于热电厂的热泵，我们具体又可将其划分为两大类：（1）压缩式热泵，包括蒸汽驱动压缩式热泵和电驱动压缩式热泵。（2）吸收式热泵[1]。

图1 热泵的基本种类结构示意

1.2 热泵技术的基本工作原理

从本质上而言，热泵显然为一种热量提升装置。热泵主要从周围环境中吸收热量，并将其有效传递给被加热对象，也即是温度较高的物体。热泵的工作原理和制冷机类似。一般情况下，热泵主要有如下几个重要部分构成：（1）压缩机；（2）蒸发器；（3）冷凝器；（4）膨胀节流阀等。具体如图2所示。

图2 热泵技术的基本工作原理示意

（1）压缩机为热泵机组的心脏，压缩机起到的作用主要为：压缩并输送循环工质，将其由低温、低压转变为高温、高压。蒸发器为热泵机组的输出冷量设备。（2）蒸发器可使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，进而吸收被冷却物体的热量，最终切实实现制冷的目的。（3）冷凝器为热泵机组输出热量的设备。压缩机消耗功转化的热量以及蒸发器中吸收的热量传输至冷凝器中之后，会被冷却介质带走，从而实现制热的基本目的。（4）热泵机组的膨胀阀亦或是节流阀可以对循环工质起到较好的节流降压作用，在此基础上还可起到对进入蒸发器的循环工质流量进行调节的重要作用。研究表明，采用热泵技术能够节约大量的电能[2-3]。

2 热泵技术在热电厂应用中应注意把握的几点问题

研究表明，目前我国热电厂已普遍采用热泵技术。为提升热泵技术的应用成效，认为热泵技术在热电厂应用中应注意把握好如下几点问题[4-6]。

2.1 实施气密性检查

一般而言，热泵系统在正式出厂之前均会有工程师对其实施气密性检查。不过，出厂到安装这一阶段，热泵系统由于振动及碰撞等多方面原因，极容易造成部分部件泄露。所以，热泵系统正式运行之前，热电厂相关工作人员还应对热泵系统的气密性实施严格检查。通常情况下，可采用真空检查的方式对热泵系统实施气密性检查。通过检查如若发现不合格，则需要实施压力查找泄漏点。找到泄露点并对其实施修补之后，需再次进行真空检验。如此做法可反复多次运用，一直到真空检验合格之后方结束。真空检查的方法一般如下：（1）全部关闭热泵系统的大气阀门，对热泵机组在各个时段的真空压力进行测量，如若压力差额在5 Pa范围内，视之为合格。（2）针对业已调试过的热泵系统，可采用气泡法对其实施气密性测试。待热泵机组的气密性检查合格后，方能正式投入运行。需要注意的是，在热泵机组的具体运行过程中，需定期或不定期对其气密性进行检查。

2.2 运行观察与检查

在热泵机组的具体运行过程中，相关工作人员还应切实做好观察和检查工作。具体可从如下几个方面入手。

2.2.1 热媒水观察

需对热泵机组出口处热媒水温度的变化进行认真观察。观察过程中如若发现热媒水出口温度出现下降状况，并排除外界环境变化的干扰，则可判定为是热泵机组的性能出现下降。需对热泵机组的内因进行认真查找。除此之外，热泵机组具体运行过程中，还应对热媒水进出口压差变化进行认真观察。观察过程中如若发现压差存在大幅变化，需及时分析原因并进行有效处理。

2.2.2 对屏蔽泵运转声音及电流值进行检查

如若发现热泵机组在运行时上述两个指标出现异常，需及时和热泵生产服务公司取得联系，让公司派遣工程师到现场查看情况，分析原因并对其进行及时处理。

2.2.3 偏差调整

在热泵机组的具体运行过程中，需定期或不定期对机组触摸屏上的温度显示与温度计所测数值实施对比，观察其是否保持一致。如若发现数值出现较大偏差，需及时实施偏差调整，从而使得数据的采集更加可靠、真实。

2.2.4 其他检查

除上述之外，还应对如下几个方面进行重点检查：（1）对机组真空泵的转机润滑油状况进行检查，检查过程中如若发现润滑油出现乳化或脏污需及时更换。（2）对机组水泵进行检查，检查过程中如若发现水泵有异样声音或出现振动，需检查电机是否过热，是否存在电流过大的现象。（3）对冷剂水密度进行定期或不定期检查，每次检查结果均需记录下来，以备参考。（4）对热泵机组每年应至少实施一次以上的安全保护装置检查。检查过程中，应重点检查安全保护装置的安全性和稳定性。如若发现安全保护装置出现安全保护失灵现象，需及时进行修复。

2.3 做好保养和维护

热泵机组性能能否长期保持良好状态，热泵机组的寿命长短如何，这些和机组调试和具体的运行管理之间存在密切关系，这一点毋庸置疑。除此之外，还和热泵机组的维护保养之间存在紧密联系。业内人士均明晰，热泵机组保养并不复杂，因此，我们应制定科学的热泵机组维护及保养计划。从而切实保障热泵机组的可靠、稳定及安全运行，切实杜绝生产事故的发生，最大程度上对热泵机组的使用寿命进行延长。对热泵机组每月检查内容应包括如下内容：溶液、冷剂水、热媒水、外部系统、真空泵、控制元件及安全保护装置。每年检查内容应包括主机、溶液、泵、电气方面。其他方面的定期检查内容应包括外部系统、屏蔽泵、真空泵、电动调节阀、压力表、蜂鸣器、PLC电池、继电器、交流接触器、截止阀及真空蝶阀。

对热泵机组进行保养可采取如下两种方式：（1）短期停机保养。短期停机保养的时间一般维持在两周内。短期保养过程中需切实做好如下几个方面：①将机组内的浓溶液充分稀释；②注意查看并保持机组内的真空度；③假如热泵机组在停机期间出现绝对压力迅速上升的不良情况，需对机组气密性实施彻底检查；④停机期间，如若当地气温会降到零度以下，需采取有效防冻措施，确保设备不会因受冻出现故障；⑤工作人员在停机期间更换、检修泵或阀门时，不应将热泵机组长时间暴露于大气下。（2）长期停机保养。长期停机保养需对热泵机组的各个方面进行检查和保养。长期停机保养的时长不确定，但至少在两周以上。长期保养过程中，需注意将机组运转过程中在水系统中的流通水全部排出。

2.4 适时开启增压泵

发展至目前为止，国内热电厂普遍注重节能，这一点毋庸置疑。但在现实实践中，部分工作人员无论在供热低峰期亦或高峰期，均会开启增压泵，这样的做法显然是对能源的一种极大浪费。在具体工作实践中发现，在供热低峰期，如若热泵入口的压力能够满足汽蚀余量的基本要求，则不需要启动增压泵。但是随着热网水流量的不断增加，系统存在的阻力也会稳步提升。当热泵入口的压力快达到允许下限的时候，可按照具体需求逐步开启增压泵，这样的做法不仅可切实保证热泵的安全运行，还可帮助热电厂节省能源。

3 结语

总而言之，热泵技术在当前的热电厂中已然得到深入、有效应用。热泵技术的应用帮助热电厂提高了生产效能，是一种极为重要的新能源技术。因此，我们在未来需对热泵技术及其在热电厂中的应用进行持续且深入的研究，让热泵技术在热电厂的具体生产运营过程中发挥出更高效能。

[参考文献]

[1]高静轩.解析热泵技术在热电厂的节能应用[J].能源与节能，2017（4）：75-76.

[2]贾慧，郄建昆，郭建丽.基于吸收式热泵回收利用4×50 MW热电厂循环水余热的优化设计[J].节能，2016（11）：51-53.

[3]刘启军.溴化锂Ⅰ类吸收式热泵在热电厂中的应用[J].吉林电力，2015（1）：27-31.

[4]吕林昌，刘晶，苏强，等.一种烟气余热深度回收型吸收式热泵[J].机电信息，2014（22）：88-90.

[5]柳立慧.吸收式热泵余热回收技术原理及在热电厂中的应用[J].新疆电力技术，2011（2）：64-65.

[6]张世钢，付林，李世一，等.赤峰市基于吸收式换热的热电联产集中供热示范工程[J].暖通空调，2010（11）：71-75.