热泵与高背压循环水联合供热技术的研究

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14242919850219**** 山西太原市 030006

摘要：汽轮机在使用过程中产生的乏汽余热会经过冷却塔冷却后随着循环水被排放，使得本来可以回收的热能被浪费掉，为了在凝汽式汽轮发电机组工作过程中，收集这些可利用的热能，工程中一般采用吸收式热泵来进行热能的采集和回收，在高温热源的驱动下，可以让低温热源的热量逐步提升，这样就可以有效提升系统能源综合利用率，本文从满足系统高效节能设计要求角度出发，研究了吸收式热泵回收利用高倍压循环水热量供热技术，以此来帮助电厂提高总的热效率。

关键词：热泵、高背压循环水、联合供热、技术研究

引言：汽轮机排汽余热回收是现阶段汽轮机使用过程中越来越被关注的一个环节，原本的汽轮机乏汽热量是通过循环水经过冷却塔再把热量排放掉，造成了能量的白白浪费，由于国家关于节能减排相关越来越细化，每个行业都在认真思索如何去有效控制能源的浪费，同时也在积极引入高新技术来提升能量回收效率，汽轮机排汽余热回收运用到了很多先进的技术，主要包括：吸收式热泵供热、高倍压双转子、低真空供热等，其中吸收式热泵供热技术因为其高效的节能特性和稳定的运行表现已经在汽轮机排气余热回收方向占据了先行位置。

1、吸收式热泵工作原理及特点 1.1、吸收式热泵工作方式简介

为了能够对汽轮机乏汽热量的再次利用，很多企业采用吸收式热泵通过循环冷却水作为低温热源，然后再以高压的抽汽方式进行热源驱动，接着加热至

50~60摄氏度，并再次采暖用热网回水，之后在使循环冷却水释放热量，等到温度下降到25℃时，在进入循环冷却系统，通过这种周而复始的方式可以循环进行热量回收，大大控制了能量的浪费现象，增强了电厂的热效率。

1.2、吸收式热泵的工作原理

吸收式热泵的组成结构主要包含蒸发器、发生器、接收器、交换器、冷凝器以及其他附属部件，在运作过程中，需要利用溴化锂作为工质。

下面对吸收式热泵的工作流程进行介绍：

第1步，首先采用一定压强的抽汽来驱动热源， 驱动热源在发生器中会排放出热能，排放出来的能量会使溴化锂溶液的温度持续升高，当到了一定温度后，会使其产生冷剂蒸气，当释放的蒸汽进入冷凝器后，能够迅速形成冷凝热量，然后对经过传热管内的热水进行热量供给，释放出热量后的蒸汽则会重新变成液体并再次流入蒸发器。

第2步，冷剂泵把冷剂水喷淋到传热管的表面，传热管表面的温度被冷剂水吸收，使传导管内的热源水温持续下降，并流出机组设备，冷剂水吸收热量以后就会变成冷剂蒸气并进入吸收器。

第3步，溴化锂溶液吸收蒸发器过来的冷剂蒸汽，并且释放出一定的热能，然后对传热管内的水进行加热，水流经过吸收器和冷凝器，温度逐步升高，然后对外输出进行使用。

在利用溴化锂溶作为工质的情况下，一般热量增加的比例在60%~85%之间，因此溴化锂吸收式热泵是具有较强的节能减排功效，能够极大提升整个电力系统的热能利用率，应该在工程上大量推广并使用。

2、技术方案介绍 2.1、相关设计参数 （1）循环水参数设置

为了降低由于背压升高而引起的发电能力减弱，一般设计背压为5.6千帕，把进入热泵的循环水温度设置为32摄氏度，热泵组对其进行降温以后的温度为26℃。

（2）驱动蒸汽参数设置

在北方寒冷环境下，抽气压力设置为0.45兆帕，温度设置为263℃，在每小时抽气量达到500吨的情况下，发电负荷的数值为200兆瓦。

（3）热网水参数设置

热网水温度一般可以设置为50℃左右，供水的温度一般设置成84℃。 2.2、技术方案

此项技术方案主要面向工业供热技术领域，工程师结合此项技术可以设计一种热泵结合高背压供热的系统，系统的组成部分主要包含汽轮机组、空冷岛、凝汽器、热泵机组、热网加热器以及各管道及阀门。下面简要给出系统的供热过程

（1）热网回水首先经过蒸发器，蒸发器能够吸收其中的部分热量，这就会导致回水的温度逐步变低，接着送入凝汽器对其进行加热，在吸收汽轮机乏汽热量后，温度就会很快提升上来，然后转入冷凝器，冷凝器会再次对其进行加热并输送到热网加热器，在加热器进行再一次加热后经由热网管网送至热用户。

通过热泵结合高倍压供热系统的介入，系统热量可以进行重新分配，重点对热电厂乏汽冷凝余热进行了集中回收，利用此项技术可以明显降低原材料的使用量，提升能源的使用效率；同时通过降低进入凝汽器的回水温度以及降低汽轮机排汽背压，能够极大减轻汽轮机低压缸叶片的磨损情况，降低设备折旧损失，使得整个机组的运行寿命得以延长，大大增强了相关企业的经济效益。

为了实现机组排汽余热的高效回收，尽量控制能源损失，并且保证高背压双转子循环水供热机组供热抽汽的需求，设置某机组按照额定采暖抽汽工况进行采暖抽汽，每小时工业抽气流量为55吨，主汽流量为每小时980吨，相应的采暖周期流量为一小时500吨，此种参数模式下，机组排气能源损失的能量大概为80

兆瓦，为了对这些损失的能量进行回收利用，设置循环水每小时流量为12460吨，循环水温度从32℃下降到26℃，如果热泵cop的值为1.6，驱动热源蒸汽的能量大概需要123兆瓦。

在循环水系统设计过程中，需要配置一定功能要求的循环水泵，并且根据季节的不同选用不同数量的循环水泵，一般来说一台循环水泵在寒冷季节急速运行时的流量为每小时2万吨，切换到低速运行模式时会下降至每小时1.5万吨。

在蒸汽及疏水系统设计过程中，需要设计暖抽气管道与热网加热器的连接状况，在额定抽气工况状态下，可以将采暖抽气压力值设置为0.45兆帕，温度设置为263℃。

结束语：

为了积极响应国家节能减排的，尽可能的回收冷源损失的热量，同时应该尽量不对原有的设备进行大规模拆除和改造，本文主要讨论了热泵与高背压循环水联合供热技术，此种技术能够较好的控制凝汽式汽轮发电机组中存在的余热浪费现象，值得相关企业进行大规模推广和运用。

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