最近幾年，隨著我國霧霾天氣出現頻率的增加，環境保護問題引起了前所未有的重視。各種高耗能、重污染行業面臨更大的壓力。為了應對這種局面，火電機組必須對現有設備和系統進行節能技術改造，以降低環境污染。

　　吸收式熱泵技術具有經濟性、可靠性、污染少等諸多優點，可以實現從低溫向高溫輸送熱量，對提高系統或循環過程的效率起到重要作用。因此吸收式熱泵技術在電廠節能技術中得到了推廣和應用。吸收式熱泵技術可以分為：第一類熱泵，亦稱為增熱型熱泵；第二類熱泵，或稱為升溫型熱泵。熱電聯供電廠主要是應用第一類熱泵技術。

　　大同煤礦集團大唐熱電有限公司從2012年底開始實施利用熱泵機組進行汽輪機乏汽回收的改造工程。該工程2013年4月順利完成基礎施工，目前正在進行調試。該工程采用的是由清華大學開發研制的“基于吸收式循環的熱電聯產集中供熱技術”，以汽輪機的采暖蒸汽驅動，回收汽輪機排汽余熱，提高熱網回水溫度，從而使熱電聯產集中供熱系統的能耗大幅度降低。該工程采用了全新的設計理念，提高了熱泵系統回收熱量的能力，大幅度降低了機組供熱期的煤耗。在試運期間我們對熱泵機組的回收熱量進行了一次測算，檢驗了熱泵的實際節能效果。當然，試運期間也出現了一些不足之處，希望能夠為熱泵機組進一步合理設計及應用提供依據。

　　1、我公司熱泵系統介紹

　　本工程充分利用已建成電廠的熱網系統，在廠內D一00mm的回水母管上安裝D。900mm的電動蝶閥，在電動蝶閥前后各引出一路D。900mm的熱網水管至4號、3號、2號、1號余熱回收機組。熱網水水路的簡化系統詳見圖l。在余熱回收機組運行時，全部熱網回水先進人余熱回收機組進行基本加熱，然后通過既有的熱網循環泵進入原熱網加熱系統進行尖峰加熱。

　　圖l  熱網水水路簡化系統

　　該工程與其他電廠進行的熱泵改造工程最大的不同之處在于凝汽器采用串聯運行，熱泵采用并列運行。采用這種設計，增大了單個凝汽器熱網循環水的通流量，也就有效地提高了乏汽回收能力，提高了熱泵機組的溫升效果。

　　2、熱泵機組設計的節能效果

　　因目前只對2號熱泵機組進行了調試，所以本次論證只針對2號熱泵機組進行討論。

　　2．1設計參數(2號熱泵機組)

　　凝汽器人口水溫53.5℃，凝汽器出口水溫61.5℃；凝汽器循環水流量5680t/h；熱泵入口水溫69.5℃，熱泵出口水溫73.7℃，熱泵循環水流量l735t/h；熱泵抽汽負荷4．6Mw；設計機組背壓24kPa。

　　2．2設計回收熱量計算

　　熱泵機組回收的熱量是由兩部分構成：凝汽器回收熱量和熱泵回收熱量。

　　最近幾年，隨著我國霧霾天氣出現頻率的增加，環境保護問題引起了前所未有的重視。各種高耗能、重污染行業面臨更大的壓力。為了應對這種局面，火電機組必須對現有設備和系統進行節能技術改造，以降低環境污染。

　　吸收式熱泵技術具有經濟性、可靠性、污染少等諸多優點，可以實現從低溫向高溫輸送熱量，對提高系統或循環過程的效率起到重要作用。因此吸收式熱泵技術在電廠節能技術中得到了推廣和應用。吸收式熱泵技術可以分為：第一類熱泵，亦稱為增熱型熱泵；第二類熱泵，或稱為升溫型熱泵。熱電聯供電廠主要是應用第一類熱泵技術。

　　大同煤礦集團大唐熱電有限公司從2012年底開始實施利用熱泵機組進行汽輪機乏汽回收的改造工程。該工程2013年4月順利完成基礎施工，目前正在進行調試。該工程采用的是由清華大學開發研制的“基于吸收式循環的熱電聯產集中供熱技術”，以汽輪機的采暖蒸汽驅動，回收汽輪機排汽余熱，提高熱網回水溫度，從而使熱電聯產集中供熱系統的能耗大幅度降低。該工程采用了全新的設計理念，提高了熱泵系統回收熱量的能力，大幅度降低了機組供熱期的煤耗。在試運期間我們對熱泵機組的回收熱量進行了一次測算，檢驗了熱泵的實際節能效果。當然，試運期間也出現了一些不足之處，希望能夠為熱泵機組進一步合理設計及應用提供依據。

　　1、我公司熱泵系統介紹

　　本工程充分利用已建成電廠的熱網系統，在廠內D一00mm的回水母管上安裝D。900mm的電動蝶閥，在電動蝶閥前后各引出一路D。900mm的熱網水管至4號、3號、2號、1號余熱回收機組。熱網水水路的簡化系統詳見圖l。在余熱回收機組運行時，全部熱網回水先進人余熱回收機組進行基本加熱，然后通過既有的熱網循環泵進入原熱網加熱系統進行尖峰加熱。

　　圖l  熱網水水路簡化系統

　　該工程與其他電廠進行的熱泵改造工程最大的不同之處在于凝汽器采用串聯運行，熱泵采用并列運行。采用這種設計，增大了單個凝汽器熱網循環水的通流量，也就有效地提高了乏汽回收能力，提高了熱泵機組的溫升效果。

　　2、熱泵機組設計的節能效果

　　因目前只對2號熱泵機組進行了調試，所以本次論證只針對2號熱泵機組進行討論。

　　2．1設計參數(2號熱泵機組)

　　凝汽器人口水溫53.5℃，凝汽器出口水溫61.5℃；凝汽器循環水流量5680t/h；熱泵入口水溫69.5℃，熱泵出口水溫73.7℃，熱泵循環水流量l735t/h；熱泵抽汽負荷4．6Mw；設計機組背壓24kPa。

　　2．2設計回收熱量計算

　　熱泵機組回收的熱量是由兩部分構成：凝汽器回收熱量和熱泵回收熱量。

　　2．2．1凝汽器回收熱量計算

　　凝汽器循環水出、人口壓力計算：根據我公司一期乏汽余熱回收工程熱網水阻力匯總表(略)，可知旋流除污器的阻力已含在管段l中，凝汽器的阻力損失為0.055MPa，1～4號熱泵的阻力損失為0.03MPa。

　　因此，2號凝汽器人口壓力PR=熱網回水總管壓力一3號凝汽器阻力一4號凝汽器阻力一管段1阻力，即：PR=0.5MPa一0.03MPa一0.03MPa一0.03MPa=0.4lMPa。2號凝汽器出口壓力尸高2號凝汽器人口壓力一2號凝汽器阻力，即：Pc=0.4lMPa一0.03MPa=0.38MPa。則：2號凝汽器入口熱網水焓值為HR=224．31kJ/kg；2號凝汽器出口熱網水焓值為HC=57.74kJ/kg。

　　2號凝汽器每小時回收熱量：qN=(2號凝汽器出口熱網水焓值一2號凝汽器人口熱網水焓值)×流量，即：qR=（HC-HR）×L=(257.74—224.31)×5680=189.88(GJ/h)。

　　2．2．2熱泵回收熱量計算

　　熱泵循環水出、人口壓力計算：根據大同煤礦公司一期乏汽余熱回收工程熱網水阻力匯總表(略)，可知24號熱泵的阻力損失為O.03MPa。因此，2號熱泵人口壓力PR=熱網回水總管壓力一凝汽器阻力一管段1阻力，即：PR=o.5MPa-0.055MPa×4_0.03MPa=O.25MPa。2號熱泵出口壓力尸辛2號熱泵入口壓力一2號熱泵阻力，即：PC=0．25MPa-0.03MPa=0.22MPa。

　　則：2號熱泵人口熱網水焓值HR-291.1kJ/kg；2號熱泵出口熱網水焓值HC=308．67kJ/kg。

　　2號熱泵每小時回收熱量：qR=(2號熱泵出口熱網水焓值一2號熱泵入口熱網水焓值)×流量，即：qR=（HC-HR）×L：(308.67—291.1)×1735=30.48(GJ/h)。

　　2．2．3單臺熱泵機組回收總熱量

　　單臺熱泵機組回收總熱量=凝汽器回收熱量+熱泵回收熱量一刪產熱量，即：qZ=qN+qR-qC=189．8+30.48-3.6×4.6=203.8(GJ/h)。

　　3、熱泵機組的實際節能計算

　　3.1  2號熱泵機組試運情況(見表1)

　　表1  2號熱泵機組試運情況

　　3．2實際回收熱量計算

　　依據2．2部分的計算方法，進行實際回收熱量的計算(計算過程略)：

　　qN=154.84GJ/h；qR=18.07GJ/h；qc=3.68GJ/h。qz=qH+qR-qC=154.84+18.07—3.68=169.23(GJ/h)。

　　4、熱泵機組節能分析

　　從設計和實際試運情況看，熱泵機組的實際節能效果是非常可觀的。但是熱泵機組實際回收熱量比設計值少了34.57GJ/h，分析其中的原因，除去機組負荷沒有達到設計要求以外，主要有以下幾個因素。

　　4．1循環水流量無法達到設計值

　　熱泵機組設計的循環水流量為5680t/h，而熱網系統原設計流量為3540t/h，最大流量5360t/h，實際運行中最大流量5000t/h，設計與實際運行時的循環水流量差為680t/h。因此，這是熱泵機組的回收熱量無法達到設計要求的一個原因。

　　4．2機組背壓對熱泵熱量回收利用影響較大

　　2號熱泵機組設計時要求機組背壓維持在24kPa，在試驗期間由于受到鍋爐出力的限制，無法提高背壓運行。而在以前的實際運行中，機組的背壓也是低于24kPa的。按照試驗數據計算，如果機組再提高背壓2.375kPa運行，機組的效率就會下降，會造成發電煤耗的增加。

　　本熱泵機組改造工程在設計時將所有凝汽器串聯運行，并要求按照凝汽器中熱網循環水的流向，依次提高各臺機組背壓，4號機組要求運行在12kPa，3號機組要求運行在18kPa，2號機組要求運行在24kPa，1號機組要求運行在35kPa。這樣設計雖然提高了熱泵機組的回收能力，但面臨—個機組安全、經濟運行的問題。

　　首先，3號和4號機組在冬季運行時，如要維持熱泵設計要求的背壓，就必須將空冷系統全部切除，否則就會造成空冷散熱片的凍結，這樣就限制了熱泵機組的運行方式。1號和2號機組如果維持熱泵設計要求的背壓，則會造成汽輪機效率下降，發電煤耗上升，2號機組發電煤耗上升7．74g/kWh，1號機組發電煤耗上升43．6異，kⅥm。雖然說這部分熱量最終是被熱泵吸收利用了，但相當于用高品質蒸汽去供熱了，循環效率下降導致的損失需要從熱泵的回收熱量中扣除(由于計算較為復雜，此處略去)。另外，由于設計要求的機組運行參數嚴格，增加了機組日常運行操作的難度，并限制了熱泵運行方式的靈活性。尤其是在空冷和熱泵并列運行期間，受環境變化影響，參數的波動勢必會影響熱泵回收利用乏汽的效果。

　　從試運情況可以看到，雖然本次設計的熱泵機組還存在一些不足之處，但熱量回收效果還是非常明顯的，機組煤耗大幅下降所收到的經濟效益也是非常可觀的，是值得在電廠中推廣的一項技術。因此，無論是從節能環保角度還是電廠的經濟效益角度考慮，吸收式熱泵技術都應該能夠成為節能技術中重點考慮的方向。