李振江
（山西漳电大唐热电有限公司，山西 大同 037003）
摘要：简单介绍了溴化锂吸收式热泵的工作原理，以50 MW直接空冷供热机组为例，分析了在集中供热电厂采用吸收式热泵，回收汽轮机乏汽余热的经济效益和社会效益。
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关键词 ：溴化锂吸收式热泵；集中供热；热电联产；效益
0引言
近年来，随着我国热泵技术的发展，利用热泵技术回收汽轮机排汽余热来供热，能大大提高电厂的热能利用率。山西漳电大唐热电公司4台抽汽式供热机组于2012年安装吸收式热泵，回收汽轮机排汽废热用于集中供热，高效节能，取得了显著的经济效益和社会效益。
1山西漳电大唐热电有限公司机组概况
山西漳电大唐热电有限公司配备4台50 MW空冷抽汽式供热汽轮发电机组，设计供热面积550万m2。近年来，随着旧区改造工程的推进，供热面积已达到650万m2，已远远超出电厂实际供热能力。为了缓解供热压力，该公司于2012年改造安装4台热泵机组，利用汽轮机的乏汽将热网回水温度从37 ℃提高到73 ℃，之后再进入原有的加热器加热到120 ℃。同时，对27个居民小区二次换热站进行大温差机组改造，将热网回水温度由原来的60 ℃降低到37 ℃，从而提高热泵机组整体的综合热能利用效率。
2溴化锂吸收式热泵的特点与工作原理
吸收式热泵以溴化锂溶液为工质，回收低品位的余热或废热，达到节能、减排、降耗的目的，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层［1］。
吸收式热泵以高温热源做驱动，最大限度吸收低温热源热量，从而提高系统能源的利用效率。图1为溴化锂吸收式热泵的工作原理图，热泵由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵、冷剂泵等组成［2］。
溴化锂吸收式热泵工作原理为：当溴化锂水溶液在发生器内受到驱动热源加热后，溶液中的水不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器，水蒸气进入冷凝器，加热热网回水后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内的乏汽热量，从而达到吸收低位热量的目的。
3余热回收工艺流程［3］
该公司余热回收机组以采暖抽汽为高温驱动热源，设置有热泵主机、驱动蒸汽及疏水系统、乏汽及凝结水系统、热网水系统、抽真空系统、自动控制系统六部分。余热回收系统的工艺流程如图2所示。
热泵机组运行时，全部热网回水先进入热泵机组进行基本加热，然后通过既有的热网循环泵进入原热网加热系统进行尖峰加热。由于增加4台热泵机组，热网回水管道阻力增加0.4 MPa，使热网循环泵入口压力降低至0.1 MPa以下，低于循环泵最低必须汽蚀余量，4台热泵只能投运2台。2014年，该公司投资603万元，在#2和#3热泵之间增加3台升压泵（两用一备），克服了增加热泵机组造成的管道阻力，4台热泵在当年10月份全部投运。
4经济性分析
4.1相同供热工况下的主要指标对比
该厂是4机5炉，母管制运行，只能以全厂主要指标进行对比。在计算供电煤耗时，按照好处归电的原则，把热泵的节能效果计入供电煤耗内。从表1可以看出，投入热泵机组后，在同样的发电负荷下，4台机组增加供热蒸汽（乏汽）120 t/h，每年采暖期节约供热蒸汽51.84万t，机组热耗、供电煤耗下降，节能效果明显。
4.2回收汽轮机排汽余热的总功率、供热面积、供热量［4］
冬季供热时的汽轮机排汽背压为40 kPa，温度75 ℃，其汽化潜热为2 318.5 kJ/kg，所回收热量折算成采暖热负荷Qk：
Qk=Qpr/3 600=120×103×2 318.5/3 600≈77.28 MW
式中，Qp为实际可利用排汽量（kg/h），Qp=120×103 kg/h；r为汽轮机排汽的汽化潜热（kJ/kg）。
按照77.28 MW的采暖热负荷计算，则增加的供热面积为：
A=Qk/qk=77.28×103/68≈113×104 m2
式中，Qk为采暖热负荷（kW）；qk为采暖热指标（W/m2），取qk=68 W/m2［5］。
整个采暖季新增供热量为：
Q=3 600QkTN=3 600×77.28×103×24×180≈120×104 GJ
式中，T为每日小时数（h），取24；N为采暖期天数（天），取180。
在不新增供热机组的情况下，回收电厂空冷机组凝汽的热量，全年可增加供热量120万GJ，可以新增采暖面积113万m2。
从表2可以看出，该项目投资为5 103万元，每年新增收益2 316.38万元，投资回收期为2.2 a。
5社会效益
在不增加供热机组和不改造供热管网的情况下，增加热泵机组可以新增采暖面积113万m2，满足居民冬季供热需要，同时取缔20 t/h供热小锅炉两台。
回收乏汽折合节约标煤总量（标煤收到基低位发热量为29 307 kJ/kg［5］）：
B=QpTNr/29 307=120×103×24×180×2 318.5/29 307
≈4.1万t
式中，B为节约标煤总量；Qp为实际可利用排汽量（kg/h）。
按照该公司锅炉实际效率83%计算，每年节约4.94万t标准煤，则大气污染物减排量如表3所示，环保效益显著，是典型的低碳经济，具有良好的社会效益。
6结语
溴化锂吸收式热泵技术在该热电厂的应用，充分利用了现有的热网系统，较好地解决了电厂供热能力不足的问题，是一项涉及民生的工程。4台热泵机组可回收汽轮机排汽余热的功率为77.28 MW，在不新建热源、不改变供热管网、不增加燃料的情况下，可新增供热能力77.28 MW、供热面积113万m2，同时实现节能减排，取得了良好的经济效益和社会效益。
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参考文献］
［1］戴永庆.溴化锂吸收式制冷空调技术实用手册［M］.北京：机械工业出版社，1999.
［2］马最良，姚杨，姜益强，等.热泵技术应用理论基础与实践［M］.北京：中国建筑工业出版社，2010.
［3］刘全壮，张世钢，等.山西漳电大唐热电乏汽利用工程可行性研究报告说明书［Z］，2012.
［4］CJJ34—2002城市热力网设计规范［S］.
［5］GB/T2589—2008综合能耗计算通则［S］.
收稿日期：2015-09-06
作者简介：李振江（1971—），男，山西大同人，助理工程师，主要从事发电厂发电运行管理工作。