乏汽余热回收在供热电厂的应用

张晓静　于利宏　史敬杰

摘 要：包头第二热电厂利用溴化锂吸收式热泵技术（以下简称热泵技术）吸收30万机组乏汽余热，提高热网循环水温度，增加供热能力。文章分析了热泵技术工作原理及在节能减排中的作用，并针对热泵实际应用中出现的问题提出解决的建议。

关键词：乏汽余热回收；吸收式热泵；热泵的应用

中图分类号：TK115 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0038-02

随着包头市城市建设飞速发展，集中供热面积快速增加。包头第二热电厂作为城市三大热源之一，供热能力日趋饱和。且近年来包头市环保要求取缔小锅炉，热源压力越来越大。我们利用乏汽余热回收采用溴化锂吸收式热泵技术，在不扩建原有热电联产机组的基础上，可增加供热能力，有利于缓解城市采暖供热用能的矛盾。

1 热泵技术简介

热泵的核心设备是溴化锂吸收式冷热水机组。它是一种余热回收的有效设备，以热能为动力，通过溴化锂水溶液的状态变化，以达到制冷、采暖、或提升热源温度为目的热能设备。该设备由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器等换热部件组成，如图1所示。

2 包头第二热电厂“热泵”机组实施情况分析

2.1 项目简介

包头第二热电厂位于包头市青山区，是内蒙西部电网的主力火电厂，我厂不仅担负着包头市青山区供热的重任，而且还向内国家重点军工企业一机集团、北重集团等提供工业用汽。目前电厂总装机容量为1 000 MW（2×200 MW+2×300 MW）。

近年来，由于供热发展迅速，热源能力已满足不了用热需求。2010～2011年采暖期，电厂实际供热能力为1 421万m2，且供热能力已到极限。2012年在不增加电厂供热抽汽的蒸汽量和维持原换热首站不改动的前提下，采用吸收式换热技术，提取2×300 MW机组的汽轮机乏汽潜热，加大供热面积，提高供热品质。

本次改造所增加的吸收式热泵系统，不会对汽轮机系统在安全、经济运行方面产生任何不利的影响。同时热泵系统要求适应机组负荷变化和热网送出水温度调节需求，能够保证乏汽在热泵和空冷岛之间正常切换，机组在变工况运行时，任意一台热泵运转、停止对机组安全和经济不能造成任何影响。

根据包头二电厂实际情况并考虑长远供热情况设计，吸收式热泵设置前置湿冷凝汽器。前置湿冷凝汽器与热泵集成为一个整体设备。前置湿冷凝汽器考虑热网回水温度降低时，供热抽汽流量增加时，回收更多的乏汽量。

2.2 热泵技术参数

①热网循环水部分：机组进口温度46 ℃；湿冷凝汽器出口温度51.1 ℃；机组出口温度81.1 ℃；流量2 000 t/h；压力降0.12 MPa；接管直径DN500 mm。

②乏汽部分：主机背压15 kPa（a）；饱和温度53.9 ℃；流量50 t/h；接管直径（DN）2×1 100 mm。③驱动蒸汽部分：进口压力0.2 MPa（g）；进口温度230 ℃；蒸汽品质为过热蒸汽；流量57.3 t/h；凝结水温度过冷度≤15 ℃；蒸汽管接口直径（DN）2×400 mm；凝结水管接口直径（DN） 2×150 mm。④所需电源电压等级380 V；功率容量50 kW。⑤每台热泵长10 300 mm；宽9 000 mm；高7 200 mm。

2.3 供热系统技术参数

回收余热制热量173.6 MW；热泵驱动蒸汽供热量154 MW；热泵总制热量327.6 MW；热网首站抽汽供热量130.4 MW；300 MW机组总供热量458 MW；热网循环水回水温度46 ℃；湿冷凝汽器后循环水温度51.1 ℃；热泵出口循环水温度81.1 ℃；热网首站出口循环水温度95 ℃；热网循环水量8 000 t/h；至热泵的抽汽量229.2 t/h；至热网首站的抽汽量195.2 t/h；湿冷凝汽器回收的乏汽量75.6 t/h；热泵回收的乏汽量200 t/h；至空冷平台的乏汽量100 t/h。

2.4 热泵系统

热泵系统包含前置湿冷凝汽器及吸收式热泵两部分。

2.5 热网循环水系统为串联方式

热网循环水进入热泵系统，先进入前置湿冷凝汽器后，再进入吸收式热泵。

2.6 乏汽系统为并联方式

乏汽进入热泵系统，分别连接至前置湿冷凝汽器、吸收式热泵，当热网循环水回水温度≥51.1 ℃时（乏汽温度53.9 ℃，凝汽器端差2.8 ℃），前置湿冷凝汽器解列。

2.7 驱动蒸汽系统

驱动蒸汽系统只进入吸收式热泵。

2.8 汽轮机乏汽余热回收系统方案

汽轮机乏汽余热回收系统方案，如图2所示。

增加余热回收系统前，两台机组的供热抽汽热量只能将8 000 t/h热网水由53 ℃加热到82 ℃。增加余热回收系统后，两台机组的供热抽汽热量和回收的乏汽热量能将8 000 t/h热网水由46 ℃加热到95 ℃，相当于五段供热抽汽量增加259 t/h，节能效果显著。

3 热泵安装时应注意的问题

3.1 管道的敷设方式

对于压力管道不存在问题但是对于靠高差自流和压差较小的管道（疏水管道、抽真空管道），必须考虑管道的安装位置，不能存在较大的阻力和向下U型弯，同时要考虑管道的阻力。

3.2 前置凝汽器的配置

如果热网循环水的回水温度低于乏汽压力对应的饱和温度5 ？觷时，应考虑在热泵前设置前置加热器，充分利用温差加热循环水，提高热泵的效率。对应的考虑主机背压对热泵和前置凝汽器的影响。

3.3 各系统滤网的配置

由于热泵对进入热泵的水汽有一定的要求，因此考虑不符合进入热泵的水汽管道上加装滤网，并考虑加装滤网对系统的影响和运行清洗。

3.4 改造项目

因热泵工程属于改造项目，在原有厂区内进行施工，在平面和空间上均受到很大的局限性，地下、地上障碍物，管线，沟道众多，情况复杂；设计和施工时应充分考虑原有设备的基础避让；能迁移切改的设施尽可能的迁移切改；对既不能避让，也不能迁移改造的，要想尽一切办法，进行强有力的保护支护措施（如电缆隧道）。

3.5 保证设备的安全运行

为保证设备的安全运行，电源应采用双电源供电；控制系统考虑与主机原有控制系统的协调和一致，同时考虑控制、操作的便易。

4 结 语

随着我国电力等工业的快速发展，节能与环保要求日益迫切，为了满足可持续发展的需要，吸收式热泵技术可以有效回收各行业的工艺余热，将低品位余热提高到中高品位，具有技术成熟、运行可靠、节能潜力巨大等优点。特别是在热电联产的热电厂，在不增加燃煤量、环保排放量的基础上，回收乏汽和循环水的余热向城市供热或制冷，变废为宝。有利于实现节能降耗与保护环境目的，符合我国低碳环保的发展需要，具有巨大的发展潜力。

参考文献：

[1] 何卫军.方山发电厂连排乏汽热能回收技术的应用[J].山西焦煤科技，2009，（S1）.