（包头铝业热电厂内蒙古包头市014000）
摘要：为了研究吸收式热泵应用于湿冷热电厂的实际性能，分析了某热电厂4×220MW燃煤输煤皮带通廊水暖供热机组采用吸收式热泵后整个供暖季的运行数据，测试了吸收式热泵驱动抽汽、循环水参数及一次网参数，分析了吸收式热泵实际运行COP及循环水余热回收量。实验数据表明，该湿冷热电厂采用吸收式热泵后热泵COP达到1.43，年回收循环水余热量306672.9GJ，折合标准煤10477.4t，节能减排效果显著。
关键词：热电厂，输煤皮带，通廊水暖，供热
前言
在热电厂中，高温高压的蒸汽带动汽轮机发电，中间品位的蒸汽从汽轮机抽出后用于输煤皮带通廊水暖供热，充分体现了能量梯级利用原则。但是汽轮机乏汽需要通过空冷岛(空冷热电厂)或者凝汽器(湿冷热电厂)冷凝后再次循环，通过空冷岛或凝汽器冷凝的热量占锅炉总热量的20%以上，由于空冷热电厂乏汽压力为10kPa左右，而湿冷热电厂乏汽压力仅为5kPa左右，热量品位较低，因此难以直接回收利用。
为了测试吸收式热泵用于湿冷热电厂的实际性能，考虑到用户热负荷不同时热泵运行参数有所变化，本文针对热电厂内吸收式热泵进行整个供暖季全工况实验研究。
1、实验测试简介
该热电厂配置为4台220MW/台湿冷燃煤输煤皮带通廊水暖供热机组，汽轮机均为超高压中间再热单抽三缸双排汽抽凝两用型，改造前采用抽汽输煤皮带通廊水暖供热方式。由于供暖抽汽量已经到达额定值，但输煤皮带通廊水暖供热负荷需求仍不断增大，因此采用吸收式热泵回收循环水热量以提升热电厂输煤皮带通廊水暖供热能力，同时降低供热成本。
吸收式热泵以4号汽轮机凝汽器循环水为低温热源，以4号汽轮机第5段抽汽作为吸收式热泵驱动热源。一次网回水温度设计值为55℃，先经过吸收式热泵加热到71℃，然后由1号、2号和3号汽轮机抽汽加热到130℃。
2、实验数据分析
实验前在吸收式热泵一次网热水和循环水进出口布置温度测点(T型热电偶)，一次网热水流量、抽汽参数和流量由电厂分散控制系统记录，数据采集时间间隔为1h。抽汽进入热泵发生器时为过热蒸汽，根据实际温度及蒸汽压力可计算得到对应的饱和温度，进而得到过热度，再依据抽汽流量和显热、潜热负荷得到发生器负荷。热泵吸收器和冷凝器负荷根据一次网热水进出口温度和流量计算，再根据热泵能量平衡得到蒸发器回收的循环水余热量。
热泵入口抽汽压力在供暖初期逐步升高后趋于平稳，但整个供暖季平均抽汽压力仅为0.16MPa，比设计压力0.26MPa低0.1MPa。从吸收式热泵循环原理可知，在热泵其他入口参数不变的前提下，驱动蒸汽压力下降会导致热泵的放汽范围(溴化锂溶液浓度差)减小，从而使热泵的实际换热量和COP都降低，低于设计值。
根据前述方法可以计算得到整个供暖季蒸汽过热度平均值为30.6℃。计算热泵发生器负荷时按过热蒸汽变为饱和蒸汽的显热和冷凝释放的潜热两部分计算。
根据单位质量蒸汽冷凝释放热量和蒸汽流量可以计算热泵发生器逐时负荷。
安装吸收式热泵后，4号汽轮机背压并未升高，供暖季平均背压为4.2kPa(29.8℃)。进出热泵循环水平均温度分别为28.7，23.4℃，因此凝汽器端差为1.1℃，循环水在热泵中温降为5.3℃。
一次网热水回水温度在初、末寒期略有降低，供暖季平均温度为55.4℃，经热泵加热后提升至68.4℃，然后由汽-水换热器通过抽汽直接加热到120.2℃供用户使用，通过热泵加热的热量占总热量的比例为20.1%。
一次网采用分阶段变流量质调节方式，在输煤皮带通廊水暖供热初、末寒期流量有所下降，整个供暖季一次网热水平均流量为7512.3t/h。根据总供回水温度及流量，整个供暖季供热量为5.166PJ。
由于实际的抽汽压力低于热泵设计抽汽压力，因此热泵COP略低于设计值。根据吸收式热泵能量平衡，由发生器、吸收器和冷凝器负荷可以得到蒸发器负荷，即回收循环水余热量。
整个供暖季热泵回收循环水平均功率为34.1MW，按热负荷指标50W/m计算，循环水余热供热面积为68万m。
3、节能性评价
由于采用吸收式热泵回收循环水热量时汽轮机背压相比纯凝发电并未改变，因此不考虑背压对发电量的影响，年节约标准煤量用回收的循环水余热量折算即可。整个供暖季热泵的平均输煤皮带通廊水暖供热功率为113.5MW，热泵供热量为1.01PJ，热泵平均COP为1.43。回收的循环水余热量折合标准煤为1.05万t，对应减排CO23.10万t，SO2100.1t，NOx87.3t，节能减排效果显著。
4、结论
吸收式热泵由于可以用蒸汽或者热水驱动回收低品位余热废热进行输煤皮带通廊水暖供热，在暖通空调领域逐渐得到应用，尤其在热电联产领域。吸收式热泵应用于空冷热电厂已经有成功的案例报道，但是应用于湿冷热电厂尚缺少运行数据分析。本文对4台220MW/台湿冷燃煤供热机组采用吸收式热泵回收循环水余热进行供热进行了整个供暖季的实验研究，进而对热泵特性和系统节能性进行了分析讨论。
就目前的燃煤热电厂而言，由于空冷热电厂背压(一般10kPa)往往高于湿冷热电厂背压(一般5kPa)，且吸收式热泵应用于空冷热电厂时蒸发温度显著高于用于湿冷热电厂时，因此同样抽汽参数和一次网热水入口参数下，空冷热电厂的余热回收量要高于湿冷热电厂，故吸收式热泵在空冷热电厂改造中应用较多。虽然COP不如应用于空冷热电厂高，但是吸收式热泵应用于湿冷热电厂仍可以取得显著的节能效果，对于一些供热能力已达上限的热电厂，可以显著增加其供热能力，降低其供热能耗，具有广阔的应用推广价值。
吸收式热泵用于湿冷热电厂时，应确保实际运行参数与设计参数一致，抽汽压力参数对吸收式热泵COP影响较大，升高抽汽压力可以显著提升热泵COP，减少尖峰抽汽的使用可以降低系统的供热能耗。
对采用吸收式热泵的热电厂而言，热电厂系统的输煤皮带通廊水暖供热能耗与一次网的实际运行参数有关，当一次网的供回水温度降低时，进入热泵的一次网热水温度下降，热泵换热量上升，一次网热水在吸收式热泵中的温升增大，同时一次网热水供水温度下降导致尖峰加热器消耗抽汽量减少，两者共同作用的结果使余热回收量占总供热量的比例提高，热电厂的供热能耗因此下降。就单个热电厂而言，初、末寒期的供热能耗要低于严寒期的能耗，而对于不同热电厂而言，一次网供回水温度更低的热电厂在其他条件相同前提下的供热能耗更低，所以吸收式热泵在汽轮机背压较高和一次网热水供回水温度较低的热电厂使用效果更佳，其节能减排效果更显著。
结束语
综上所述，在应用新的供热方式之后，文中所述的案例中，供热的效果更好，也更加节能，所以，输煤皮带通廊水暖供热完全可以进行改造和升级，当然本文所分析的只是其中一种情况，在具体的热电厂，要结合实际对输煤皮带通廊水暖供热进行改造，对其问题进行有针对性的应对。
参考文献：
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