循环水余热供热项目的开发与优化

王大鹏

（大唐长春第二热电有限责任公司，吉林 长春 130031）

【摘　要】本文介绍了某热电厂采用循环水余热供暖的方法，提取机组的循环水作为溴化锂吸收式热泵的低温热源，开发建设热泵项目，提升企业的供热能力及热效率，有效缓解城市供热的紧张局面，带来良好的社会效益和经济效益。

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关键词 循环水余热；供热；吸收式热泵

某热电厂地处吉林省长春市，共有六台200MW热电联产机组，是长春市重要的冬季供热热源单位。供热周期是一般是从10月25日开始至次年4月10日。根据统计数据，供热初期供回水温度控制在80～90/55～58℃，流量比较低，在3700～5800t/h之间。供热中期供回水温度90～94/50～54℃，流量在8400～8700t/h之间。整个采暖期的回水压力比较稳定，一般在0.15MPa左右；采暖初期，供水压力在0.74MPa左右，较初期相比，中期供水压力较高，保持在0.8MPa左右。

随着长春市经济的快速发展，供热面积逐步扩大，供热市场化步伐正在不断加快，使城区供热结构布局存在的问题逐步地显现出来。尤其随着城市发展规模的不断扩大，新建的商品房住宅数量不断增加，市民对热品质的需求逐年提升，致使长春东部地区出现了较大的供热缺口。该厂供热能力已经趋近饱和，急需提高供热能力来满足日益增长的热负荷需求。据统计，火电厂低温循环水的能量损耗约占电厂耗能总量的30%左右，有效利用这部分能量可以进一步拓展供热市场，解决热源不足问题，有效的缓解企业供热压力。为此，该厂采用吸收式换热的热电联产集中供热技术，回汽轮机的循环水余热进行供热，开发建设循环水余热利用项目，即热泵项目。

1　吸收式热泵

1.1　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。

1.2　吸收式热泵特点

吸收式热泵常以溴化锂溶液作为工质，环保性高，对环境没有污染，而且具有高效节能的特点，可以有效提高一次能源的利用效率。此外，该系统运行维护简便，使用寿命长，一般可达25年以上。配备溴化锂的吸收式热泵，可以回收利用各种低品位的余热或废热，达到节能、减排、降耗的目的。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，在利用低温热能与余热方面有显著的节能效果。

2　循环水余热供热项目的应用

2.1　系统改造

循环水余热供热项目主要是通过与汽轮机冷却塔并联溴化锂蒸汽吸收式热泵机组，提取汽轮机凝汽器循环水余热，在机、炉主厂房扩建端建设溴化锂蒸汽吸收式热泵站加热热网回水，给热用户提供新的热源。采用两台200MW供热机组的其中一台循环水余热供热利用项目，余热水为一台200MW热电联产汽轮发电机组循环冷却水，另一台机组循环冷却水做为备用可切换。驱动蒸汽直接机组六段采暖抽汽抽取，驱动汽源管道由主厂房引出，经由综合管架引接到热泵站，热泵接待基础负荷。驱动热泵后剩余机组采暖抽汽量可满足加热器的二次加热需求，将热能转移到集中供热网。

在原有供热系统中，六段采暖抽汽管道连至四台热网加热器，每台主机连接两台加热器，抽汽额定压力为0.23MPa，温度为245.2℃。在供热中期（严寒期）采暖抽汽压力大约控制在0.15MPa左右，温度为210℃。另外，热网系统共装配有六台热网疏水泵，每台机组带三台热网疏水泵，热网加热器疏水通过疏水泵分别引至各机组的高压除氧器，疏水温度为120℃。在现有两台机组的六段抽汽管道至热网首站的蒸汽管道上分别增加一路蒸汽管道，分别连接到热泵房作为吸收式热泵的驱动汽源，每台机组的汽源均接带两套热泵，管路上分别安装了一道电动蝶阀和逆止阀，热泵房内每一台热泵入口都有调节阀对进入热泵的蒸汽量进行调节。

由于驱动热泵的工作汽源从饱和蒸汽变成饱和水时释放出汽化潜热，同时要求进入热泵的蒸汽的过热度不能太高，设计在10℃以内，所以在蒸汽管道上分别设置一个减温器，该减温器放置在汽机厂房内，其减温水源为主机凝结水，主机热水井40℃的凝结水经过凝结水泵升压后，与来自六抽的蒸汽（0.22MPa，210℃）混合进行热交换，考虑到有大约0.02MPa的管程损失，变成压力0.2MPa，其过热度10℃或饱和驱动蒸汽进入热泵系统。

2.2　方案优化

为保证热泵系统驱动蒸汽压力维持在0.2MPa的设计工况点，不受机组负荷波动的影响，经过方案优化后采取了压力匹配器作为汽源备用手段。分别从机组原工业抽汽处各引出一根蒸汽管道分别连接到各自压力匹配器汽侧，同时将机组去热泵系统的采暖抽汽管道上也各引出一根蒸汽管道分别连接到压力匹配器的低压汽侧，并将去减温器的减温水引出一路到压力匹配器上，使得在采暖抽汽压力不足0.2MPa时，通过压力匹配器在工业抽汽的匹配下将采暖抽汽压力提升至0.2MPa以上，以确保进入热泵系统的压力实现设计工况点。

为提高系统的可靠性，无论是作为驱动汽源的采暖抽汽还是作为低温热源的循环水两台热泵设备均独立运行，有效保证了该厂的供热可靠性。

3　结论

吸收式热泵以高温热源驱动，把低温热源的热量提高到中温，从而提高系统能源的利用效率。电厂的循环水不再依靠冷却塔降温，而是作为各级热泵的低温热源，原本白白排放掉的循环水余热资源可以回收并进入一次网，可以提高供热能力50%左右，提高综合能源利用效率20%左右。各级吸收式热泵仍采用电厂原本用于供热的蒸汽热源，这部分蒸汽的热量最终仍然进入到一次网中，而利用凝汽器提供的部分供热，减少了汽轮机的抽汽量，增加机组的发电能力，提高系统整体能效；逐级升温的一次网加热过程避免了大温差传热造成的大量不可逆传热损失；用户处二次网运行完全保持现状，使得该技术非常利于大规模的改造项目实施。

通过对系统改造后，热电厂余热回收61MW热量，可增加市区内122万平方米供热面积，最大的供热能力达到418MW。大部分循环冷却水不再经冷却水塔冷却散热，而采用闭式循环运行，因此原运行系统所产生的蒸发、风吹等冷源损失将得到做大程度降低。该工程项目投投入使用后，每年可以节约标准煤4万吨，节水42万吨，增加供热量88万吉焦，年利润相当可观。每年减少二氧化硫排放量855吨，减少二氧化碳排放量97200吨，减少烟尘排放量3550吨，减少灰渣排放16100吨。该项目的投产不但可以有效缓解城市供热的紧张局面，同时也为公司节能降耗工作奠定了坚实的基础。因此，开发和利用循环水供热泵项目不仅能为企业带来了良好的社会效益和经济效益，也为国家环保工作贡献了一份力量。

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参考文献

［１］华电电力科学研究院.200MW供热机组回收利用循环水余热供热工程技术规范[Z].2013.

［责任编辑：杨玉洁］