热电厂吸收式热泵技术应用分析
2012-10-14段长增
段长增
石家庄良村热电有限公司，河北石家庄 050031
0 引言
热电联产是我国北方普遍采用的主要供热方式，也是我国城市化发展过程当中居民供热问题的首要解决方案。其工作原理是通过抽凝机组的抽汽或背压机组的排汽为热源加热循环水，然后利用循环泵将循环水的热量送到热用户。在这种供热方式中，由于依然有大量的冷却水低温余热通过冷却塔排向大气，形成了热电厂的冷源损失。如何减少冷源损失，提高电厂热效率，是摆在众多电厂从业人员面前的重大课题。
1 吸收式热泵
经过能源领域的专家多年的潜心研究，根据吸收式制冷机的工作原理，提出了回收热电厂余热的吸收式热泵供热技术。此技术利用吸收式热泵回收余热等低级能源，可提高一次能源利用率，同时还可以减少因燃料燃烧产生SO2、NOX、烟尘等所造成的环境污染。
1.1 吸收式热泵的工作原理
吸收式热泵工作原理和吸收式制冷机基本相同，不同在于：蒸发器用于余热水热量的吸收，吸收器和冷凝器作为用户热水循环系统。吸收式热泵机组原理如图所示：
1.2 吸收式热泵机组的特点
吸收式热泵机组通过消耗部分蒸汽，回收余热水的余热，将蒸汽和余热转化为用户所需热量，故它的制热系数永远大于1。
实际上，根据低温侧和用户侧参数的不同，机组的运行工况将有所改变，吸收式热泵的制热系数一般在1.8～2.1之间。与其他方式相比，相当于机组的制热效率为180%～200%，远高于传统方式60%-95%的制热效率，吸收式热泵有明显的优势。
主要有以下特点：
1）适用范围广。适用的余热热水温度为20℃～50℃，可制取的水温为45℃～90℃；
2）高效节能。它所提供的热量中有很大部分是从低温侧无偿获得；
3）运行工况稳定可靠。余热水温度相对稳定，使得机组运行可靠、稳定；
4）环境效益显著。热泵供热时，没有燃烧过程，避免了有害烟尘和物质的排放；
5）一机多用，应用范围广。吸收式热泵系统可供暖、制冷、提供生活热水，可做到一机多用；
6）自动运行。吸收式热泵系统简单，部件少，运行简单可靠，自动化控制程度高。
2 吸收式热泵应用实例
2.1 项目概况
某热电厂属于大型煤矿的自备电厂，燃料以煤矸石为主。现装有75T/h、35T/h、65T/h循环流化床锅炉各一台，配备三台6mW抽凝机组，年发电能力1亿KW h，年供热量723000GJ。循环冷却水量约为4000m3/ h，冬季冷却塔进口水温35℃～40℃，冷却塔出口水温25℃～30℃，PH值=9.0。为确保井口通风温度不低于2℃，地下矿井需通过主、副井常年送风；矿区办公楼、住宅楼建筑面积共计55万m2，有供暖需求。原供热方式通过机组抽汽提供。
2.2 设计参数条件
余热水温度：35/25℃；采暖室外计算温度：-8℃。
矿井通风室外计算温度：-15℃；室内计算温度：18℃。
机组循环热水温度：70/50℃。
2.3 经济效益分析
2.3.1 吸收式热泵系统投资估算
投资约2178万元，包含：4台吸收式热泵、1套机房电气及自控装置、1套机房安装工程。
2.3.2 项目运行费用分析
计算依据：电价0.406元/度；采暖120天；井口通风（制热）4个月；蒸汽90元/t；系统负荷52000kW。传统方式运行费用1458万元，吸收式热泵系统投资2178万元，运行费用700万元/年，每年可节约776万元。运行费用减少的原因在于，吸收式热泵仅消耗部分蒸汽，50%左右的热量从低温热源无偿获得，属于国家大力提倡的节能环保技术。
2.3.3 项目环境效益分析
吸收式热泵无需锅炉，没有燃烧过程，不存在固体废弃物、有毒有害气体及烟尘排放等问题，不消耗水资源，不污染地下水质，是环保的供热方式。
现将传统供热方式和吸收式热泵的蒸汽耗量换算为标煤，则年节约标煤6200t，节能减排量如下表所示：
CO2（吨）CO（吨）SO2（吨）NOX（吨）H2S（吨）粉尘（吨）每吨标煤减少量 2.6 0.001399 0.0085 0.0074 0.0005 0.011 1300吨标煤减少量16120 8.7 52.7 45.8 3.1 68.2
3 结论
系统投资2178万元，年节约776万元，投资回收期为2.8年；系统简单、供热稳定可靠、操作管理方便、维护费用低、设备寿命长；废热利用、经济节能，投入1GJ的蒸汽热能，回收0.8-1GJ的低温余热资源，可以得到1.8-2GJ的高品位热能；绿色环保、效益显著，每年可比常规系统节约6200t标煤，同时可大量减少CO2、CO、SO2、NOX、粉尘等污染物的排放。该技术符合国家大力推进节能技术进步，全面实施区域热电联产、余热余压利用等重点节能工程的方针政策。
[1]马最良，等.热泵技术应用理论基础与实践[M].中国建筑工业出版社，2011.
[2]付林.吸收式热泵联合循环在集中供热中的应用[R].暖通空调在线，2010.
