大温差吸收式换热技术换热站应用案例

2021-06-25李晓

建材与装饰 2021年18期

李晓

（山西四建集团有限公司，山西太原 030012）

0 引言

目前，随着我国城市集中供热规模及用量的不断增加，传统的供热管网供热能力已经无法满足人们对于热能的需求，在该情况下一种新型的供热技术诞生了，该技术被称为“大温差吸收式换热技术”。该技术是指在二级换热站处用吸收式换热机组代替传统的板式换热机组，这样可以在不改变热力站二次网供回水温度的前提下，使一次网回水温度降低到30℃以下，这样就拉大了供网与回网水的温度，大的温差可以形成有效的能源，并作为驱动力，从而产生热泵效益。同时，在保证水流量稳定的基础上可以大大增强换热站的换热量，可以充分利用一次管网实现更大的热负荷需要。对于换热站来说，吸收式换热机组是最为主要的构成之一，可以实现热网一次以及二次水之间的换热，其主要结构以及具体工作流程可以通过图1进行表示。

图1 吸收式热泵工作原理

从图1中可知，在发生器中存在较高温度的水体，其作为主体驱动热源能够加热溶液，在经过必要的浓缩之后会进入到吸收器当中，会形成冷剂蒸汽流入到冷凝器中发生冷凝作用，在此过程中蒸汽会将释放的热量传导给二次水，使其温度有所上升。冷剂水在经过必要的冷凝之后会重新进入到蒸发器当中，与此同时已经进行了热量释放的一次水会进入到蒸发器当中，冷剂会在低压环境之下进行蒸发，同时会再次从一次水当中吸收热量，从而进一步造成一次水的水温下降，这些温度下降的一次水会再次输送到热电厂进行循环利用。除此之外，蒸发器中会形成冷剂蒸汽，这些蒸汽会进入到吸收器当中，会被发生器当中的浓溶液进行中和，同时在吸收时会进行一定程度的热量释放，这些热量会向二次水进行传递。

1 案例基本概况

某换热站主要服务某区域共38.5万m2，主要包括20万m2的高区以及18.5万m2的低区。为了确保更好的供热效果，该换热站积极引入大温差换热技术，采取AHE160T-II-S型号的吸收式换热机组。自从2018年该机组投入使用以来始终运行良好，得到了较好的换热效果。

2 大温差吸收式换热技术的相关内容

2.1 大温差吸收式换热技术的概述

大温差吸收式换热技术主要就是通过吸收式换热机组取代传统水换热器，将其设置于热力站能够在保证二次网供回水温度的基础上，可以充分应用一次热网和二次热网之间的大温差消能，能够有效降低一次网回水温度，进一步提升热力站换热量，能够很好地满足不断增长的热负荷需求。

对于换热站来说，大温差吸收式换热机组是非常关键的构件，其可以实现热网的一二次水换热。对于吸收式换热机组来说，吸收式热泵是最主要的构件之一，在吸收式热泵的发生器中，高温水受到加热溶液影响会形成冷剂蒸汽，在经过必要的浓缩之后会进入到吸收器当中，会形成冷剂蒸汽流入到冷凝器中发生冷凝作用，在此过程中蒸汽会将释放的热量传导给二次水，使其温度有所上升。冷剂水在经过必要的冷凝之后会重新进入到蒸发器当中，与此同时已经进行了热量释放的一次水会进入到蒸发器当中，冷剂会在低压环境之下进行蒸发，同时会再次从一次水当中进行热量吸收，从而进一步造成一次水的水温下降，这些温度下降的一次水会再次输送到热电厂进行循环利用。除此之外，蒸发器中会形成冷剂蒸汽，这些蒸汽会进入到吸收器当中，会被发生器当中的浓溶液进行中和，同时在吸收时会进行一定程度的热量释放，这些热量会向二次水进行传递。

2.2 大温差吸收式换热技术的优势分析

相对于传统的换热技术来说，大温差吸收式换热技术具有如下几方面的优势：

（1）大温差吸收式换热技术的应用能够有效降低一次网的供回水温度，可以从70℃降低到30℃，可以将温差从40℃提升到80℃，能够大大提升管网的热量传输性能（实现100%的提升）。

（2）相对于传统板式换热器来说，大温差吸收式换热技术的有效应用能够大大降低新建管道的规格型号，能够大大降低管网建设的相关费用。

（3）大温差吸收式换热机组的有效应用可以一定程度上增加热量的利用率，可以将热量传导到全新建设的项目中作为补充性能源，能够有效提升热网的可调性能。

（4）能够为低品位余热的回收建立起更加有利的条件。采用大温差吸收式换热技术能够将热网回水温度控制在30℃之下，能够进一步提升电厂凝汽器余热的利用率，可以大大增强能源利用率。近些年社会各方对于余热的利用率越来越重视，特别是对于高温烟气等高品位余热更加关注。但是从目前来看，较低品位的余热（例如电厂循环冷却水余热、烟气冷凝热等）的高效利用还有所欠缺。造成此问题的主要原因在于余热和供热的品位要求存在偏差，在进行低品位余热提升时也容易受到多方面（例如费用投入、技术等）因素的影响。而利用大温差吸收式换热技术可以有效降低热力管网回路的热媒温度，能够确保管网热媒和低温余热之间的有效匹配，从而更加有效地对低温余热进行回收以及应用。

3 大温差吸收式换热技术换热站应用分析

吸收式换热机组在实际工作时会产生吸收发生和蒸发等过程，此种换热方式相对于一般性循环情况来说，可以进一步提升一次水进出口的温差，实现更好的换热效果。

3.1 在一次侧采取直燃型吸收式换热机组实施换热

在换热站设置直燃型吸收式换热机组（其功率达到21MW，和其匹配的天然气供应量达到max1300m3/h）可以进一步提升换热站供热调峰性能。对于一次管网来说，需要将50℃的回水按照两路来设置（最终都要归入直燃型吸收式热泵），一路主要是通过低温热源进入到蒸发器当中而实现热量的释放，实现温度的再次下降，一旦温度降低50%（水温达到25℃情况下）就回归到热源；一路水会进入到冷凝器以及吸收器，对其进行进一步升温（达到100℃），能够为一次网下游提供高温水。该种换热技术主要是通过天然气燃烧形成热力源，能够实现水体的整个流动过程。为了确保该种换热方式的有效进行，可以通过设置天然气烟气深度热量提取装置来减少排烟温度情况。该换热站的总体回水流量预设为350t/h，在通过直燃型换热机组之后其回水流量总体上达到210t/h，并且水温也从原有的46.4℃上升到90.7℃。但是在实施一网供水（剩余流量完成换热之后）之后水温没有按照预期实现下降（并未达到25℃），而是从46.4℃降低到30.6℃。

3.2 在一次侧和二次侧之间设置补燃型吸收式换热机组实施换热

按照工程的具体情况在A站设立补燃型吸收式换热机组（其功率达到12MW），按照此换热机组设定相匹配的天然气供应量具体为max400m3/h。所设立的补燃机组主要是建立在普通吸收式换热机组基础上进行必要的改进，额外设置发生器补燃装置，将一次高温水作为主要热驱动力驱动系统运行。随着外部环境温度的下降，若是需要热量增加还可增设天然气作为辅助性驱动热源，通过一次水热量+天然气燃烧热量的方式实现二次水加热的目的，这样就可以实现一次水降温、二次水升温的操作。若是在进行调试时进行燃气作用，那么发生器中流入一次供水温度达到90.4℃，而一次回水从蒸发器流出时的水温会降到27.8℃。在不启动燃气的情况下发生器流入一次供水温度达到85.4℃，而一次回水自蒸发器流出时的水温会下降到32.2℃。