淺談循環(huán)水余熱供熱項(xiàng)目的開發(fā)與優(yōu)化的策略

　　【摘 要】本文介紹了某熱電廠采用循環(huán)水余熱供暖的方法，提取機(jī)組的循環(huán)水作為溴化鋰吸收式熱泵的低溫?zé)嵩矗_發(fā)建設(shè)熱泵項(xiàng)目，提升企業(yè)的供熱能力及熱效率，有效緩解城市供熱的緊張局面，帶來良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　【關(guān)鍵詞】循環(huán)水余熱;供熱;吸收式熱泵

　　某熱電廠地處吉林省長春市，共有六臺(tái)200MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，是長春市重要的冬季供熱熱源單位。供熱周期是一般是從10月25日開始至次年4月10日。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，供熱初期供回水溫度控制在80～90/55～58℃，流量比較低，在3700～5800t/h之間。供熱中期供回水溫度90～94/50～54℃，流量在8400～8700t/h之間。整個(gè)采暖期的回水壓力比較穩(wěn)定，一般在0.15MPa左右;采暖初期，供水壓力在0.74MPa左右，較初期相比，中期供水壓力較高，保持在0.8MPa左右。

　　隨著長春市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，供熱面積逐步擴(kuò)大，供熱市場化步伐正在不斷加快，使城區(qū)供熱結(jié)構(gòu)布局存在的問題逐步地顯現(xiàn)出來。尤其隨著城市發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，新建的商品房住宅數(shù)量不斷增加，市民對熱品質(zhì)的需求逐年提升，致使長春東部地區(qū)出現(xiàn)了較大的供熱缺口。該廠供熱能力已經(jīng)趨近飽和，急需提高供熱能力來滿足日益增長的熱負(fù)荷需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火電廠低溫循環(huán)水的能量損耗約占電廠耗能總量的30%左右，有效利用這部分能量可以進(jìn)一步拓展供熱市場，解決熱源不足問題，有效的緩解企業(yè)供熱壓力。為此，該廠采用吸收式換熱的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù)，回汽輪機(jī)的循環(huán)水余熱進(jìn)行供熱，開發(fā)建設(shè)循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目，即熱泵項(xiàng)目。

　　1 吸收式熱泵

　　1.1 吸收式熱泵原理

　　溴化鋰吸收式熱泵包括蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、發(fā)生器、熱交換器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源，在發(fā)生器內(nèi)釋放熱量Qg，加熱溴化鋰稀溶液并產(chǎn)生冷劑蒸汽。冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，釋放冷凝熱Qc加熱流經(jīng)冷凝器傳熱管內(nèi)的熱水，自身冷凝成液體后節(jié)流進(jìn)入蒸發(fā)器。冷劑水經(jīng)冷劑泵噴淋到蒸發(fā)器傳熱管表面，吸收流經(jīng)傳熱管內(nèi)低溫?zé)嵩此臒崃縌e，使熱源水溫度降低后流出機(jī)組，冷劑水吸收熱量后汽化成冷劑蒸汽，進(jìn)入吸收器。被發(fā)生器濃縮后的溴化鋰溶液返回吸收器后噴淋，吸收從蒸發(fā)器過來的冷劑蒸汽，并放出吸收熱Qa，加熱流經(jīng)吸收器傳熱管的熱水。 熱水流經(jīng)吸收器、冷凝器升溫后，輸送給熱用戶。

　　1.2 吸收式熱泵特點(diǎn)

　　吸收式熱泵常以溴化鋰溶液作為工質(zhì)，環(huán)保性高，對環(huán)境沒有污染，而且具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，可以有效提高一次能源的利用效率。此外，該系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)簡便，使用壽命長，一般可達(dá)25年以上。配備溴化鋰的吸收式熱泵，可以回收利用各種低品位的余熱或廢熱，達(dá)到節(jié)能、減排、降耗的目的。它具有耗電少、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)、能量調(diào)節(jié)范圍廣、自動(dòng)化程度高、安裝維修操作簡便等特點(diǎn)，在利用低溫?zé)崮芘c余熱方面有顯著的節(jié)能效果。

　　2 循環(huán)水余熱供熱項(xiàng)目的應(yīng)用

　　2.1 系統(tǒng)改造

　　循環(huán)水余熱供熱項(xiàng)目主要是通過與汽輪機(jī)冷卻塔并聯(lián)溴化鋰蒸汽吸收式熱泵機(jī)組，提取汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水余熱，在機(jī)、爐主廠房擴(kuò)建端建設(shè)溴化鋰蒸汽吸收式熱泵站加熱熱網(wǎng)回水，給熱用戶提供新的熱源。采用兩臺(tái)200MW供熱機(jī)組的其中一臺(tái)循環(huán)水余熱供熱利用項(xiàng)目，余熱水為一臺(tái)200MW熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪發(fā)電機(jī)組循環(huán)冷卻水，另一臺(tái)機(jī)組循環(huán)冷卻水做為備用可切換。驅(qū)動(dòng)蒸汽直接機(jī)組六段采暖抽汽抽取，驅(qū)動(dòng)汽源管道由主廠房引出，經(jīng)由綜合管架引接到熱泵站，熱泵接待基礎(chǔ)負(fù)荷。驅(qū)動(dòng)熱泵后剩余機(jī)組采暖抽汽量可滿足加熱器的二次加熱需求，將熱能轉(zhuǎn)移到集中供熱網(wǎng)。

　　在原有供熱系統(tǒng)中，六段采暖抽汽管道連至四臺(tái)熱網(wǎng)加熱器，每臺(tái)主機(jī)連接兩臺(tái)加熱器，抽汽額定壓力為0.23MPa，溫度為245.2℃。在供熱中期(嚴(yán)寒期)采暖抽汽壓力大約控制在0.15MPa左右，溫度為210℃。另外，熱網(wǎng)系統(tǒng)共裝配有六臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵，每臺(tái)機(jī)組帶三臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵，熱網(wǎng)加熱器疏水通過疏水泵分別引至各機(jī)組的高壓除氧器，疏水溫度為120℃。在現(xiàn)有兩臺(tái)機(jī)組的六段抽汽管道至熱網(wǎng)首站的蒸汽管道上分別增加一路蒸汽管道，分別連接到熱泵房作為吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)汽源，每臺(tái)機(jī)組的汽源均接帶兩套熱泵，管路上分別安裝了一道電動(dòng)蝶閥和逆止閥，熱泵房內(nèi)每一臺(tái)熱泵入口都有調(diào)節(jié)閥對進(jìn)入熱泵的蒸汽量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　由于驅(qū)動(dòng)熱泵的工作汽源從飽和蒸汽變成飽和水時(shí)釋放出汽化潛熱，同時(shí)要求進(jìn)入熱泵的蒸汽的過熱度不能太高，設(shè)計(jì)在10℃以內(nèi)，所以在蒸汽管道上分別設(shè)置一個(gè)減溫器，該減溫器放置在汽機(jī)廠房內(nèi)，其減溫水源為主機(jī)凝結(jié)水，主機(jī)熱水井40℃的凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵升壓后，與來自六抽的蒸汽(0.22MPa，210℃)混合進(jìn)行熱交換，考慮到有大約0.02MPa的管程損失，變成壓力0.2MPa，其過熱度10℃或飽和驅(qū)動(dòng)蒸汽進(jìn)入熱泵系統(tǒng)。

　　2.2 方案優(yōu)化

　　為保證熱泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力維持在0.2MPa的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，不受機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)的影響，經(jīng)過方案優(yōu)化后采取了壓力匹配器作為汽源備用手段。分別從機(jī)組原工業(yè)抽汽處各引出一根蒸汽管道分別連接到各自壓力匹配器汽側(cè)，同時(shí)將機(jī)組去熱泵系統(tǒng)的采暖抽汽管道上也各引出一根蒸汽管道分別連接到壓力匹配器的低壓汽側(cè)，并將去減溫器的減溫水引出一路到壓力匹配器上，使得在采暖抽汽壓力不足0.2MPa時(shí)，通過壓力匹配器在工業(yè)抽汽的匹配下將采暖抽汽壓力提升至0.2MPa以上，以確保進(jìn)入熱泵系統(tǒng)的壓力實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。

　　為提高系統(tǒng)的可靠性，無論是作為驅(qū)動(dòng)汽源的采暖抽汽還是作為低溫?zé)嵩吹难h(huán)水兩臺(tái)熱泵設(shè)備均獨(dú)立運(yùn)行，有效保證了該廠的供熱可靠性。

　　3 結(jié)論

　　吸收式熱泵以高溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，把低溫?zé)嵩吹臒崃刻岣叩街袦?，從而提高系統(tǒng)能源的利用效率。電廠的循環(huán)水不再依靠冷卻塔降溫，而是作為各級熱泵的低溫?zé)嵩?，原本白白排放掉的循環(huán)水余熱資源可以回收并進(jìn)入一次網(wǎng)，可以提高供熱能力50%左右，提高綜合能源利用效率20%左右。各級吸收式熱泵仍采用電廠原本用于供熱的蒸汽熱源，這部分蒸汽的熱量最終仍然進(jìn)入到一次網(wǎng)中，而利用凝汽器提供的部分供熱，減少了汽輪機(jī)的抽汽量，增加機(jī)組的發(fā)電能力，提高系統(tǒng)整體能效;逐級升溫的一次網(wǎng)加熱過程避免了大溫差傳熱造成的大量不可逆?zhèn)鳠釗p失;用戶處二次網(wǎng)運(yùn)行完全保持現(xiàn)狀，使得該技術(shù)非常利于大規(guī)模的改造項(xiàng)目實(shí)施。

　　通過對系統(tǒng)改造后，熱電廠余熱回收61MW熱量，可增加市區(qū)內(nèi)122萬平方米供熱面積，最大的供熱能力達(dá)到418MW。大部分循環(huán)冷卻水不再經(jīng)冷卻水塔冷卻散熱，而采用閉式循環(huán)運(yùn)行，因此原運(yùn)行系統(tǒng)所產(chǎn)生的蒸發(fā)、風(fēng)吹等冷源損失將得到做大程度降低。該工程項(xiàng)目投投入使用后，每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4萬噸，節(jié)水42萬噸，增加供熱量88萬吉焦，年利潤相當(dāng)可觀。每年減少二氧化硫排放量855噸，減少二氧化碳排放量97200噸，減少煙塵排放量3550噸，減少灰渣排放16100噸。該項(xiàng)目的投產(chǎn)不但可以有效緩解城市供熱的緊張局面，同時(shí)也為公司節(jié)能降耗工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，開發(fā)和利用循環(huán)水供熱泵項(xiàng)目不僅能為企業(yè)帶來了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，也為國家環(huán)保工作貢獻(xiàn)了一份力量。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]華電電力科學(xué)研究院.200MW供熱機(jī)組回收利用循環(huán)水余熱供熱工程技術(shù)規(guī)范[Z].2013.