热电企业溴化锂吸收式热泵改造系统设计

耿宁 孟钢

摘要：在节能降耗深挖企业内部潜力和节能减排的倒逼机制下，我国热电企业都面临着完成国家节能减排的重任，溴化锂吸收式热泵的应用为传统的热电企业带来了生机。如何在节能减排改造过程中，兼顾各系统的安全稳定运行，是节能改造工作的前提。文章对热电企业溴化锂吸收式热泵改造系统设计进行了探讨。

关键词：溴化锂吸收式热泵；热电企业；节能改造；汽轮机；安全运行 文献标识码：A

中图分类号：TK11 文章编号：1009-2374（2016）10-0014-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.006

1 概述

随着社会对城市雾霾恶劣天气的关注不断增强，全国范围的节能减排工作正在如火如荼进行中。我国作为一次能源消耗大国，节能减排压力巨大。国家为此制定了“十三五”、“十四五”节能减排总目标，并配合国家和各省两级节能减排奖励资金，根据各省市地区原有的实际能源消耗量，分解到各省市地区节能减排任务计划，力求保证企业顺利完成节能减排目标。热电企业作为一次能源消耗大户，肩负着节能减排的重要责任。虽然热电联产这种运行模式相对于纯发电企业或者单纯供暖企业，一次燃料的利用率更高，但仍然存在着两大冷源损失，即锅炉的排烟损失和汽轮机凉水塔的散热损失。因此，目前许多热电企业已经或正在积极筹划应用溴化锂吸收式热泵技术，回收热电厂冷源损失，提升热电企业整体热效率，达到节能减排的目的。热电企业在应用溴化锂吸收式热泵节能减排的系统改造中，存在诸多系统安全隐患，只有在改造初期，对于各方面的问题有了清楚的认识，才能根据热电企业的实际情况，因地制宜的寻求解决方案，确保改造项目的成功。

2 热电企业应用溴化锂吸收式热泵技术的必然性

相对于锅炉烟气存在腐蚀性气体的问题，应用溴化锂吸收式热泵技术回收凉水塔这部分散热损失，显得更加现实可行。其实，对于热电企业汽轮机这一侧的冷源损失，工程理论方面早有研究，例如采用“低真空供暖技术”减少汽轮机凝汽器循环水冷源损失，用于居民采暖的技术。这种技术从原理上就限制了其不能在同一个热电企业中全面改造推广。因为该技术的原理是人为增加汽轮机进汽量，降低凝汽器真空度，从而提升凝汽器循环水出口温度，达到可以应用的品质。而对于已经建设完成的热电厂，热电厂整体设计的富裕度不能支持一台以上的汽轮机进行“低真空供暖技术”的改造，将会受到锅炉容量、输煤系统、除尘系统、给水系统等方方面面的制约。所以，在这种情况下，采用溴化锂吸收式热泵技术回收热电企业这部分冷源损失就可以避免上述瓶颈。

3 系统改造安全保障的重要性

热电企业溴化锂吸收式热泵系统改造，相当于将溴化锂吸收式热泵嵌入到已经形成的热电厂与配套热网系统中。需要全面评估嵌入的溴化锂吸收式热泵系统，对于原热电厂汽轮机相关系统的安全风险，以及对原有热网运行存在的潜在风险。这其中以溴化锂吸收式热泵作为中心：一方面承担着汽轮机凝汽器循环水连续冷却的任务，同时接受汽轮机抽汽提供的驱动蒸汽，疏水返回至除氧器，任一方面出现异常都会对汽轮机的正常运行产生影响；另一方面，溴化锂吸收式热泵将回收的热能“搬运”至热网中，改造后系统运行的稳定性对热网的运行产生关联。所以，在项目建设设计前，应将各方面安全影响分析全面，汇同施工设计单位、设备制造单位、控制编程单位一起，从保证三方安全稳定运行的高度，通盘考虑施工设计方案，才能保证项目建设完成后，能够长周期安全稳定运行。

4 溴化锂吸收式热泵在热电企业中的典型应用

溴化锂吸收热泵在热电厂主要应用有两种：一种是溴化锂吸收式热泵只承担回收冷却水塔散失热量的作用，不负责热网运行参数的调节；另一种是溴化锂吸收式热泵不但承担回收冷却水塔散失热量的作用，而且要承担热网参数调节的作用。在热电厂改造过程中，通常第一种情况比较普遍。这种嵌入模式将循环水中回收的热量与驱动蒸汽的热量一并补入热网回水中，再经过换热器二次加热至热用户所需的供暖参数。

图1 溴化锂吸收式热泵在热电企业中应用示意图

5 系统改造各方面安全性保障分析

5.1 循环水系统必须保证联系运行

各热电企业在改造前应充分考虑循环水泵的参数、水塔的冷却形式、凝汽器循环水的入出口压力等因素。通常情况在循环水泵或水塔没有改造的前提下，循环水泵的选型已经充分考虑水塔分水槽的高度阻力和循环水管道的沿程阻力。这种情况下，在循环水冷却水塔竖井前管道抽头，利用循环水立管的静压力，保持溴化锂吸收式热泵循环水增压泵的入口压力，当溴化锂吸收式热泵循环水增压泵运行异常停止或溴化锂吸收式热泵保护动作稀释运转完成后，保护动作减少或中断循环水后，循环水克服水塔竖井压力，自动导入水塔分水槽，保证汽轮机组凝汽器循环水连续供给和保证循环水温度在可控制范围内。

对于系统进行过改造，凝汽器循环水出口压力比较高的强制循环水冷却水塔，应增加循环水上塔总门，保证溴化锂改造项目正常运行循环水增压泵入口压力。并且，在溴化锂吸收式热泵PLC中设计与溴化锂吸收式热泵保护相关联的动作值，确认当溴化锂热泵保护动作或循环水增压泵运行中跳泵后，循环水上塔总门能够及时开启，切换至循环水上塔运行。

5.2 蒸汽系统安全设计重点考虑蒸汽管道安全门的选取

当溴化锂吸收式热泵保护动作突然停止蒸汽使用时，确保设计的安全门应顺利动作，泄掉超高压力，保护蒸汽母管和汽轮机组安全运行。安全阀的选择应考虑溴化锂吸收式热泵的工作压力、汽轮机抽汽的额定压力和调节运行时蒸汽母管压力波动的迟滞性等因素。本项目溴化锂吸收式热泵进汽额定压力为0.3MPa，汽轮机一抽额定压力为0.98MPa，一抽母管工作压力范围在0.45～0.8MPa之间。最终完善后安全门动作压力为溴化锂吸收式热泵额定压力的2.15倍，即0.64MPa。低于汽轮机一抽额定压力的33%，确保异常工况时保证汽轮机组安全。

5.3 疏水系统安全性设计应考虑的问题

首先，测算溴化锂吸收式热泵书水量以及除氧器工作能力相匹配。当热泵疏水量大于除氧器工作能力时应考虑分流接入其他除氧器内，保证除氧器不超负荷运行，满足除氧器含氧量指标；其次，在新建疏水管路末端设置化学取样点和排放疏水点，确保管道冲洗或首次启动时的疏水排放。

5.4 热网水系统安全性设计

改造项目对于热网系统最大的影响是防止，因为溴化锂吸收式热泵的保护动作，致使热网侧管道、换热器超压或热网水中断，为此在溴化锂热网水增加泵侧设计防止水锤逆止门时，应提升逆止门及管径等级于母管等径。充分保证在热网增加泵运行中跳泵后，不引起原热网管道超压等情况。

6 结语

我国热电企业众多，企业间机组容量、机组类型千差万别，而且因为地域不同配套热网规模、运行参数也各不相同。当系统改造中务必抓住各系统运行的主要矛盾，厘清各系统运行的内部参数之间的关系，通盘考量，防止各系统保护逻辑相互冲突的地方。在异常发生时，按照既定逻辑有序地保护各系统设备安全，这甚至是比节能减排改造更为重要的目标。

参考文献

[1] 戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2] 龙惟定.民用建筑怎样降低20%能耗的目标[J].暖通空调，2006，36（6）.

作者简介：耿宁（1974-），男，河南滑县人，沈阳皇姑热电有限公司工程师，研究方向：热能动力工程；孟钢（1968-），男，辽宁大连人，沈阳皇姑热电有限公司高级工程师，研究方向：城市集中供暖。

（责任编辑：秦逊玉）