熱電廠吸收式熱泵技術(shù)應(yīng)用分析

段長增

石家莊良村熱電有限公司，河北石家莊 050031

0 引言

熱電聯(lián)產(chǎn)是我國北方普遍采用的主要供熱方式，也是我國城市化發(fā)展過程當(dāng)中居民供熱問題的首要解決方案。其工作原理是通過抽凝機(jī)組的抽汽或背壓機(jī)組的排汽為熱源加熱循環(huán)水，然后利用循環(huán)泵將循環(huán)水的熱量送到熱用戶。在這種供熱方式中，由于依然有大量的冷卻水低溫余熱通過冷卻塔排向大氣，形成了熱電廠的冷源損失。如何減少冷源損失，提高電廠熱效率，是擺在眾多電廠從業(yè)人員面前的重大課題。

1 吸收式熱泵

經(jīng)過能源領(lǐng)域的專家多年的潛心研究，根據(jù)吸收式制冷機(jī)的工作原理，提出了回收熱電廠余熱的吸收式熱泵供熱技術(shù)。此技術(shù)利用吸收式熱泵回收余熱等低級能源，可提高一次能源利用率，同時還可以減少因燃料燃燒產(chǎn)生SO2、NOX、煙塵等所造成的環(huán)境污染。

1.1 吸收式熱泵的工作原理

吸收式熱泵工作原理和吸收式制冷機(jī)基本相同，不同在于：蒸發(fā)器用于余熱水熱量的吸收，吸收器和冷凝器作為用戶熱水循環(huán)系統(tǒng)。吸收式熱泵機(jī)組原理如圖所示：

1.2 吸收式熱泵機(jī)組的特點

吸收式熱泵機(jī)組通過消耗部分蒸汽，回收余熱水的余熱，將蒸汽和余熱轉(zhuǎn)化為用戶所需熱量，故它的制熱系數(shù)永遠(yuǎn)大于1。

實際上，根據(jù)低溫側(cè)和用戶側(cè)參數(shù)的不同，機(jī)組的運行工況將有所改變，吸收式熱泵的制熱系數(shù)一般在1.8～2.1之間。與其他方式相比，相當(dāng)于機(jī)組的制熱效率為180%～200%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方式60%-95%的制熱效率，吸收式熱泵有明顯的優(yōu)勢。

主要有以下特點：

1）適用范圍廣。適用的余熱熱水溫度為20℃～50℃，可制取的水溫為45℃～90℃；

2）高效節(jié)能。它所提供的熱量中有很大部分是從低溫側(cè)無償獲得；

3）運行工況穩(wěn)定可靠。余熱水溫度相對穩(wěn)定，使得機(jī)組運行可靠、穩(wěn)定；

4）環(huán)境效益顯著。熱泵供熱時，沒有燃燒過程，避免了有害煙塵和物質(zhì)的排放；

5）一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣。吸收式熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷、提供生活熱水，可做到一機(jī)多用；

6）自動運行。吸收式熱泵系統(tǒng)簡單，部件少，運行簡單可靠，自動化控制程度高。

2 吸收式熱泵應(yīng)用實例

2.1 項目概況

某熱電廠屬于大型煤礦的自備電廠，燃料以煤矸石為主。現(xiàn)裝有75T/h、35T/h、65T/h循環(huán)流化床鍋爐各一臺，配備三臺6mW抽凝機(jī)組，年發(fā)電能力1億KW h，年供熱量723000GJ。循環(huán)冷卻水量約為4000m3/ h，冬季冷卻塔進(jìn)口水溫35℃～40℃，冷卻塔出口水溫25℃～30℃，PH值=9.0。為確保井口通風(fēng)溫度不低于2℃，地下礦井需通過主、副井常年送風(fēng)；礦區(qū)辦公樓、住宅樓建筑面積共計55萬m2，有供暖需求。原供熱方式通過機(jī)組抽汽提供。

2.2 設(shè)計參數(shù)條件

余熱水溫度：35/25℃；采暖室外計算溫度：-8℃。

礦井通風(fēng)室外計算溫度：-15℃；室內(nèi)計算溫度：18℃。

機(jī)組循環(huán)熱水溫度：70/50℃。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.3.1 吸收式熱泵系統(tǒng)投資估算

投資約2178萬元，包含：4臺吸收式熱泵、1套機(jī)房電氣及自控裝置、1套機(jī)房安裝工程。

2.3.2 項目運行費用分析

計算依據(jù)：電價0.406元/度；采暖120天；井口通風(fēng)（制熱）4個月；蒸汽90元/t；系統(tǒng)負(fù)荷52000kW。傳統(tǒng)方式運行費用1458萬元，吸收式熱泵系統(tǒng)投資2178萬元，運行費用700萬元/年，每年可節(jié)約776萬元。運行費用減少的原因在于，吸收式熱泵僅消耗部分蒸汽，50%左右的熱量從低溫?zé)嵩礋o償獲得，屬于國家大力提倡的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。

2.3.3 項目環(huán)境效益分析

吸收式熱泵無需鍋爐，沒有燃燒過程，不存在固體廢棄物、有毒有害氣體及煙塵排放等問題，不消耗水資源，不污染地下水質(zhì)，是環(huán)保的供熱方式。

現(xiàn)將傳統(tǒng)供熱方式和吸收式熱泵的蒸汽耗量換算為標(biāo)煤，則年節(jié)約標(biāo)煤6200t，節(jié)能減排量如下表所示：

CO2（噸）CO（噸）SO2（噸）NOX（噸）H2S（噸）粉塵（噸）每噸標(biāo)煤減少量 2.6 0.001399 0.0085 0.0074 0.0005 0.011 1300噸標(biāo)煤減少量16120 8.7 52.7 45.8 3.1 68.2

3 結(jié)論

系統(tǒng)投資2178萬元，年節(jié)約776萬元，投資回收期為2.8年；系統(tǒng)簡單、供熱穩(wěn)定可靠、操作管理方便、維護(hù)費用低、設(shè)備壽命長；廢熱利用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能，投入1GJ的蒸汽熱能，回收0.8-1GJ的低溫余熱資源，可以得到1.8-2GJ的高品位熱能；綠色環(huán)保、效益顯著，每年可比常規(guī)系統(tǒng)節(jié)約6200t標(biāo)煤，同時可大量減少CO2、CO、SO2、NOX、粉塵等污染物的排放。該技術(shù)符合國家大力推進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步，全面實施區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱余壓利用等重點節(jié)能工程的方針政策。

[1]馬最良，等.熱泵技術(shù)應(yīng)用理論基礎(chǔ)與實踐[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]付林.吸收式熱泵聯(lián)合循環(huán)在集中供熱中的應(yīng)用[R].暖通空調(diào)在線，2010.