熱電企業溴化鋰吸收式熱泵改造系統設計

耿寧 孟鋼

摘要：在節能降耗深挖企業內部潛力和節能減排的倒逼機制下，我國熱電企業都面臨著完成國家節能減排的重任，溴化鋰吸收式熱泵的應用為傳統的熱電企業帶來了生機。如何在節能減排改造過程中，兼顧各系統的安全穩定運行，是節能改造工作的前提。文章對熱電企業溴化鋰吸收式熱泵改造系統設計進行了探討。

關鍵詞：溴化鋰吸收式熱泵；熱電企業；節能改造；汽輪機；安全運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK11 文章編號：1009-2374（2016）10-0014-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.006

1 概述

隨著社會對城市霧霾惡劣天氣的關注不斷增強，全國范圍的節能減排工作正在如火如荼進行中。我國作為一次能源消耗大國，節能減排壓力巨大。國家為此制定了“十三五”、“十四五”節能減排總目標，并配合國家和各省兩級節能減排獎勵資金，根據各省市地區原有的實際能源消耗量，分解到各省市地區節能減排任務計劃，力求保證企業順利完成節能減排目標。熱電企業作為一次能源消耗大戶，肩負著節能減排的重要責任。雖然熱電聯產這種運行模式相對于純發電企業或者單純供暖企業，一次燃料的利用率更高，但仍然存在著兩大冷源損失，即鍋爐的排煙損失和汽輪機涼水塔的散熱損失。因此，目前許多熱電企業已經或正在積極籌劃應用溴化鋰吸收式熱泵技術，回收熱電廠冷源損失，提升熱電企業整體熱效率，達到節能減排的目的。熱電企業在應用溴化鋰吸收式熱泵節能減排的系統改造中，存在諸多系統安全隱患，只有在改造初期，對于各方面的問題有了清楚的認識，才能根據熱電企業的實際情況，因地制宜的尋求解決方案，確保改造項目的成功。

2 熱電企業應用溴化鋰吸收式熱泵技術的必然性

相對于鍋爐煙氣存在腐蝕性氣體的問題，應用溴化鋰吸收式熱泵技術回收涼水塔這部分散熱損失，顯得更加現實可行。其實，對于熱電企業汽輪機這一側的冷源損失，工程理論方面早有研究，例如采用“低真空供暖技術”減少汽輪機凝汽器循環水冷源損失，用于居民采暖的技術。這種技術從原理上就限制了其不能在同一個熱電企業中全面改造推廣。因為該技術的原理是人為增加汽輪機進汽量，降低凝汽器真空度，從而提升凝汽器循環水出口溫度，達到可以應用的品質。而對于已經建設完成的熱電廠，熱電廠整體設計的富裕度不能支持一臺以上的汽輪機進行“低真空供暖技術”的改造，將會受到鍋爐容量、輸煤系統、除塵系統、給水系統等方方面面的制約。所以，在這種情況下，采用溴化鋰吸收式熱泵技術回收熱電企業這部分冷源損失就可以避免上述瓶頸。

3 系統改造安全保障的重要性

熱電企業溴化鋰吸收式熱泵系統改造，相當于將溴化鋰吸收式熱泵嵌入到已經形成的熱電廠與配套熱網系統中。需要全面評估嵌入的溴化鋰吸收式熱泵系統，對于原熱電廠汽輪機相關系統的安全風險，以及對原有熱網運行存在的潛在風險。這其中以溴化鋰吸收式熱泵作為中心：一方面承擔著汽輪機凝汽器循環水連續冷卻的任務，同時接受汽輪機抽汽提供的驅動蒸汽，疏水返回至除氧器，任一方面出現異常都會對汽輪機的正常運行產生影響；另一方面，溴化鋰吸收式熱泵將回收的熱能“搬運”至熱網中，改造后系統運行的穩定性對熱網的運行產生關聯。所以，在項目建設設計前，應將各方面安全影響分析全面，匯同施工設計單位、設備制造單位、控制編程單位一起，從保證三方安全穩定運行的高度，通盤考慮施工設計方案，才能保證項目建設完成后，能夠長周期安全穩定運行。

4 溴化鋰吸收式熱泵在熱電企業中的典型應用

溴化鋰吸收熱泵在熱電廠主要應用有兩種：一種是溴化鋰吸收式熱泵只承擔回收冷卻水塔散失熱量的作用，不負責熱網運行參數的調節；另一種是溴化鋰吸收式熱泵不但承擔回收冷卻水塔散失熱量的作用，而且要承擔熱網參數調節的作用。在熱電廠改造過程中，通常第一種情況比較普遍。這種嵌入模式將循環水中回收的熱量與驅動蒸汽的熱量一并補入熱網回水中，再經過換熱器二次加熱至熱用戶所需的供暖參數。

圖1 溴化鋰吸收式熱泵在熱電企業中應用示意圖

5 系統改造各方面安全性保障分析

5.1 循環水系統必須保證聯系運行

各熱電企業在改造前應充分考慮循環水泵的參數、水塔的冷卻形式、凝汽器循環水的入出口壓力等因素。通常情況在循環水泵或水塔沒有改造的前提下，循環水泵的選型已經充分考慮水塔分水槽的高度阻力和循環水管道的沿程阻力。這種情況下，在循環水冷卻水塔豎井前管道抽頭，利用循環水立管的靜壓力，保持溴化鋰吸收式熱泵循環水增壓泵的入口壓力，當溴化鋰吸收式熱泵循環水增壓泵運行異常停止或溴化鋰吸收式熱泵保護動作稀釋運轉完成后，保護動作減少或中斷循環水后，循環水克服水塔豎井壓力，自動導入水塔分水槽，保證汽輪機組凝汽器循環水連續供給和保證循環水溫度在可控制范圍內。

對于系統進行過改造，凝汽器循環水出口壓力比較高的強制循環水冷卻水塔，應增加循環水上塔總門，保證溴化鋰改造項目正常運行循環水增壓泵入口壓力。并且，在溴化鋰吸收式熱泵PLC中設計與溴化鋰吸收式熱泵保護相關聯的動作值，確認當溴化鋰熱泵保護動作或循環水增壓泵運行中跳泵后，循環水上塔總門能夠及時開啟，切換至循環水上塔運行。

5.2 蒸汽系統安全設計重點考慮蒸汽管道安全門的選取

當溴化鋰吸收式熱泵保護動作突然停止蒸汽使用時，確保設計的安全門應順利動作，泄掉超高壓力，保護蒸汽母管和汽輪機組安全運行。安全閥的選擇應考慮溴化鋰吸收式熱泵的工作壓力、汽輪機抽汽的額定壓力和調節運行時蒸汽母管壓力波動的遲滯性等因素。本項目溴化鋰吸收式熱泵進汽額定壓力為0.3MPa，汽輪機一抽額定壓力為0.98MPa，一抽母管工作壓力范圍在0.45～0.8MPa之間。最終完善后安全門動作壓力為溴化鋰吸收式熱泵額定壓力的2.15倍，即0.64MPa。低于汽輪機一抽額定壓力的33%，確保異常工況時保證汽輪機組安全。

5.3 疏水系統安全性設計應考慮的問題

首先，測算溴化鋰吸收式熱泵書水量以及除氧器工作能力相匹配。當熱泵疏水量大于除氧器工作能力時應考慮分流接入其他除氧器內，保證除氧器不超負荷運行，滿足除氧器含氧量指標；其次，在新建疏水管路末端設置化學取樣點和排放疏水點，確保管道沖洗或首次啟動時的疏水排放。

5.4 熱網水系統安全性設計

改造項目對于熱網系統最大的影響是防止，因為溴化鋰吸收式熱泵的保護動作，致使熱網側管道、換熱器超壓或熱網水中斷，為此在溴化鋰熱網水增加泵側設計防止水錘逆止門時，應提升逆止門及管徑等級于母管等徑。充分保證在熱網增加泵運行中跳泵后，不引起原熱網管道超壓等情況。

6 結語

我國熱電企業眾多，企業間機組容量、機組類型千差萬別，而且因為地域不同配套熱網規模、運行參數也各不相同。當系統改造中務必抓住各系統運行的主要矛盾，厘清各系統運行的內部參數之間的關系，通盤考量，防止各系統保護邏輯相互沖突的地方。在異常發生時，按照既定邏輯有序地保護各系統設備安全，這甚至是比節能減排改造更為重要的目標。

參考文獻

[1] 戴永慶.溴化鋰吸收式制冷技術及應用[M].北京：機械工業出版社，1996.

[2] 龍惟定.民用建筑怎樣降低20%能耗的目標[J].暖通空調，2006，36（6）.

作者簡介：耿寧（1974-），男，河南滑縣人，沈陽皇姑熱電有限公司工程師，研究方向：熱能動力工程；孟鋼（1968-），男，遼寧大連人，沈陽皇姑熱電有限公司高級工程師，研究方向：城市集中供暖。

（責任編輯：秦遜玉）