热泵技术在富拉尔基热电厂应用的可行性

2015-01-25王晓红

综合智慧能源 2015年4期

关键词：佳木斯热网热电厂

王晓红

（黑龙江黑化集团有限公司热电厂，黑龙江齐齐哈尔 161041）

热泵技术在富拉尔基热电厂应用的可行性

王晓红

（黑龙江黑化集团有限公司热电厂，黑龙江齐齐哈尔 161041）

介绍了佳木斯热电厂热泵机组概况，论述了热泵技术对佳木斯热电厂运行的影响，分析了热泵技术在富拉尔基热电厂应用的可行性，阐明了热泵技术参数与富拉尔基热电厂实际状况存在的差异，提出了改进措施。

热泵原理；技术参数；存在问题；可行性分析；系统改造

0 引言

随着热泵技术的逐渐成熟及国家节能环保的需要，热泵技术作为一种新兴技术在电厂中得到了广泛应用。下面以佳木斯热电厂应用热泵技术为实例，详细分析热泵技术在富拉尔基热电厂（以下简称富热电厂）应用的可行性。

1 佳木斯热电厂热泵机组概况及技术参数

佳木斯热电厂安装8台38.38MW热泵机组，热泵机组总装机307MW。该项目计划投资12 666万元、设计增加供热130.59MW，增加供热面积225万m2。佳木斯热电厂热泵为吸收式热泵，它是以高温蒸汽的热能为驱动力，利用溴化锂溶液的特性，将汽轮机凝汽器循环水热量吸收，用来加热热网水的一种装置。它的特点是需要高温（稍有过热度）蒸汽来驱动，蒸汽的技术参数：压力，0.37MPa；温度，165℃；流量，37.5 t／h（8台合计300 t／h）。热泵对凝汽器循环水的要求：凝汽器出口温度，35℃；入口温度，25℃；压力，0.8MPa；流量，1 389 t／h（8台合计11112 t／h）。热泵对热网水的要求：热泵入口温度，60℃；出口温度，82℃；压力，1.6MPa；流量，1 500 t／h（8台合计12000 t／h）。

2 佳木斯热电厂系统改造

2.1 蒸汽系统改造

佳木斯热电厂300MW机组五抽蒸汽热泵改造前用作热网首站加热器汽源，主要技术参数如下：压力，0.4MPa；温度，266℃；流量，500 t／h。为了满足热泵驱动蒸汽达到压力为0.37MPa、温度为165℃、流量为300 t／h的要求，该厂将五抽蒸汽经过减温、减压器后达到热泵驱动蒸汽要求，向热泵供驱动蒸汽，该蒸汽母管直径为1 000mm，8台热泵采用并联方式，驱动蒸汽由该蒸汽母管经16条ø300mm管道向热泵供汽。热泵内高温驱动蒸汽产生的疏水经3台132 kW的变频疏水泵导入除氧器。由于该厂热网为二次换热网，热泵出口温度为82℃，达不到110℃的高温水要求，该厂将五抽剩余蒸汽用作提高热网水温度的汽源，调整热网水供水温度。

2.2 机组循环水系统改造

改造前，300MW机组循环水由松花江边泵站提供，属于开式循环水系统。循环水流量为12000 t／h，冬季循环水出口温度为10～15℃，真空度为97 kPa。

热泵对循环水要求：闭式循环水；热泵入口循环水温度为35℃（凝汽器循环水出口温度），热泵出口温度为25℃（凝汽器循环水入口温度）；循环水量单台热泵1389 t／h，8台共计11 112 t／h。为了满足热泵要求，该厂将原开放式循环水系统改为闭式循环水系统，具体变动为：在循环水回水沟加装闸板，水通过1根溢流管引入虹吸井，再通过2台400 kW、6000 t／h循环水泵升压至0.8MPa循环往复向凝汽器供水。为了防止热泵在运行中出现故障，该厂保留了原循环水供水系统以备用。为了防止热泵运行中凝汽器循环水流量因漏泄而减少，该厂增设3台循环水补水泵，作为虹吸井的备用补水水源。补水泵参数：流量，1250 t／h；功率，55 kW。

2.3 热网水改造

佳木斯热网为二次换热网，佳木斯热电厂作为热网首站向佳木斯热网提供高温水，温度最高为110℃。改造前，热网回水通过热网加热器加温后供出，汽源为300MW机组五抽。

改造情况。投入热泵后热网回水首先通过热泵机组，温度由60℃升高到82℃，根据室外温度情况，若达不到热网首站要求，再通过热网加热器升温后供出。热泵与热网加热器是串联系统并加装一旁路管道，当热泵温度达到热网首站要求时，热泵出口水不再经过热网加热器而直接送出。热网水改造主要是将热网压力水通过1根ø1200mm管道送入热泵厂房内，经过自动过滤器后作为8台热泵的入口热网水母管。8台热泵热网水入口管路为并联方式，分别从热网水母管引出。热网水经过热泵加热后汇入热网供水母管向外直接供出，若温度达不到要求，再经热网加热器升温后向外供出。

3 佳木斯热电厂采用热泵技术对运行的影响

由于热泵对汽轮机凝汽器循环水温度要求为出口35℃、入口25℃，所以机组在运行中真空度由97 kPa下降至89 kPa，有功负荷同比减少20MW，汽轮机汽耗量增加。

热泵对凝汽器循环水水质要求不高，循环水需要经过化学水处理，其实简单处理除掉杂质和部分氯离子即可（佳木斯热电厂目前没有对水进行处理，曾发生过热泵换热管堵塞的情况）。

4 热泵技术在富热电厂应用的可行性

从总体上来说，富热电厂基本上具备上热泵的条件，但是很多设备需要改造。另外，由于该厂在采暖期间凝汽器冷源损失已经很小，汽轮机效率已经很高，应用热泵技术后，经济性不如佳木斯电厂。

4.1 蒸汽系统分析

富热电厂目前没有压力0.37MPa、温度165℃等级的蒸汽，但可将压力0.7～1.2MPa、温度272℃等级的蒸汽通过减温减压器降至符合热泵要求的蒸汽。由于0.7～1.2MPa等级蒸汽做功能力高于佳木斯热电厂0.4MPa、温度266℃等级的蒸汽，其经济性不如佳木斯热电厂，热泵共计需要300 t／h蒸汽。富热电厂目前0.7～1.2MPa等级产蒸汽总量为600 t／h，其中＃9机组用汽160 t／h，钢厂、重机厂工业用汽80 t／h（当前值），高温水需蒸汽100 t／h，剩余260 t／h。该蒸汽经过减温减压器后，比热泵所需的蒸汽略小，若可按富热电厂现有蒸汽量设计热泵，其蒸汽可满足热泵要求。

4.2 循环水分析

热泵需要循环水量为11112 t／h，富热电厂＃1～＃6机组每台凝汽器循环水量约为3 000 t／h，其中任意4台机组总水量都能满足热泵的要求。热泵要求闭式循环，富热电厂可将4台机组的循环水汇集一起引入一新建的虹吸井，增设2台6 000（t／h）循环水泵经凝汽器向热泵供所需的循环水，但系统需要改造：该4台机组回水暗沟加装闸板，截止排水沟通道；新建一口虹吸井可将该4台机组的循环水通过暗沟（或管道）引入虹吸井作为凝汽器循环水以循环往复使用；为了防止循环水量不足，在现有循环水母管和新建虹吸井之间，设计1根联络管并加装阀门作为虹吸井补水管备用；为了防止热泵故障而影响机组运行，应保留原循环水管路。由于富热电厂机组凝汽器为铜管，设计压力0.25MPa，在选用循环水泵时，出口压力不能超过0.25MPa（佳木斯热电厂凝汽器为钢管，循环水泵出口压力0.8MPa），循环水系统改动量较大，但经过改造可以满足热泵的要求。

4.3 热网水分析

热泵对热网水参数要求：流量，12000 t／h；压力，1.6MPa；热泵入口温度，≤60℃。富热电厂回水温度为55～60℃，能够满足热网的要求。总供水流量为17000 t／h，其中高温水3 000 t／h。为了满足热泵的要求，可增设1根压力水母管，经三通调节阀进入热泵热网水流量为12000 t／h，剩余流量直接进入热水器加热。热网水量经过改造可满足热泵要求。压力母管压力为0.8MPa，不能满足热泵要求，但可按照富热电厂压力等级进行设计。

4.4 热泵泵房

热泵泵房占地面积为3000m2（60m×50m），富热电厂可以选择变电所北侧与供热水站之间的空地建设热泵泵房。

综上所述，富热电厂基本符合上热泵的条件，故热泵技术可以在富热电厂得到应用。