熱泵技術及其在熱電廠中的應用研究

許建展

（福建省能源集團龍安熱電廠，福建 寧德 352000）

隨著社會經濟的快速發展，人們對新能源技術的認識與發掘也在不斷加深。在眾多新能源技術中，熱泵技術無疑尤為引人關注。業內人士均明晰，泵為一種提升流體增壓進而提升其品味的一種設備。熱泵技術則為從土壤、水亦或是空氣中吸收低品味熱能從而將其轉換至高品味熱能并加以利用的一種技術。熱泵的運行原理和水泵極為相似。眾所周知，水泵是將水由低位輸送至高位。熱泵則是將低熱源向高熱源轉變，是一種實現熱量轉移的技術設備。熱泵在實施熱量轉移過程中雖會損耗一定熱量，但卻可有效提升低溫余熱作用。正因如此，目前熱泵技術在熱電廠中亦得到廣泛應用。如今，國內關于熱泵技術在熱電廠應用的研究越來越多，為深化研究，本文主要針對熱泵技術及其在熱電廠中的應用展開研究。

1 熱泵的分類及基本工作原理

1.1 熱泵的基本種類

如圖1所示，由熱源來源進行種類劃分，熱泵主要可分為如下幾類：（1）水源熱泵。所利用的水源主要包括自然水源和人工排水源。自然水源主要為地下水、河川水及海洋水。人工排水源主要為城市生活污水、工業廢水及熱電冷卻水。（2）地源熱泵。（3）空氣源熱泵。具體至當前普遍應用于熱電廠的熱泵，我們具體又可將其劃分為兩大類：（1）壓縮式熱泵，包括蒸汽驅動壓縮式熱泵和電驅動壓縮式熱泵。（2）吸收式熱泵[1]。

圖1 熱泵的基本種類結構示意

1.2 熱泵技術的基本工作原理

從本質上而言，熱泵顯然為一種熱量提升裝置。熱泵主要從周圍環境中吸收熱量，并將其有效傳遞給被加熱對象，也即是溫度較高的物體。熱泵的工作原理和制冷機類似。一般情況下，熱泵主要有如下幾個重要部分構成：（1）壓縮機；（2）蒸發器；（3）冷凝器；（4）膨脹節流閥等。具體如圖2所示。

圖2 熱泵技術的基本工作原理示意

（1）壓縮機為熱泵機組的心臟，壓縮機起到的作用主要為：壓縮并輸送循環工質，將其由低溫、低壓轉變為高溫、高壓。蒸發器為熱泵機組的輸出冷量設備。（2）蒸發器可使經節流閥流入的制冷劑液體蒸發，進而吸收被冷卻物體的熱量，最終切實實現制冷的目的。（3）冷凝器為熱泵機組輸出熱量的設備。壓縮機消耗功轉化的熱量以及蒸發器中吸收的熱量傳輸至冷凝器中之后，會被冷卻介質帶走，從而實現制熱的基本目的。（4）熱泵機組的膨脹閥亦或是節流閥可以對循環工質起到較好的節流降壓作用，在此基礎上還可起到對進入蒸發器的循環工質流量進行調節的重要作用。研究表明，采用熱泵技術能夠節約大量的電能[2-3]。

2 熱泵技術在熱電廠應用中應注意把握的幾點問題

研究表明，目前我國熱電廠已普遍采用熱泵技術。為提升熱泵技術的應用成效，認為熱泵技術在熱電廠應用中應注意把握好如下幾點問題[4-6]。

2.1 實施氣密性檢查

一般而言，熱泵系統在正式出廠之前均會有工程師對其實施氣密性檢查。不過，出廠到安裝這一階段，熱泵系統由于振動及碰撞等多方面原因，極容易造成部分部件泄露。所以，熱泵系統正式運行之前，熱電廠相關工作人員還應對熱泵系統的氣密性實施嚴格檢查。通常情況下，可采用真空檢查的方式對熱泵系統實施氣密性檢查。通過檢查如若發現不合格，則需要實施壓力查找泄漏點。找到泄露點并對其實施修補之后，需再次進行真空檢驗。如此做法可反復多次運用，一直到真空檢驗合格之后方結束。真空檢查的方法一般如下：（1）全部關閉熱泵系統的大氣閥門，對熱泵機組在各個時段的真空壓力進行測量，如若壓力差額在5 Pa范圍內，視之為合格。（2）針對業已調試過的熱泵系統，可采用氣泡法對其實施氣密性測試。待熱泵機組的氣密性檢查合格后，方能正式投入運行。需要注意的是，在熱泵機組的具體運行過程中，需定期或不定期對其氣密性進行檢查。

2.2 運行觀察與檢查

在熱泵機組的具體運行過程中，相關工作人員還應切實做好觀察和檢查工作。具體可從如下幾個方面入手。

2.2.1 熱媒水觀察

需對熱泵機組出口處熱媒水溫度的變化進行認真觀察。觀察過程中如若發現熱媒水出口溫度出現下降狀況，并排除外界環境變化的干擾，則可判定為是熱泵機組的性能出現下降。需對熱泵機組的內因進行認真查找。除此之外，熱泵機組具體運行過程中，還應對熱媒水進出口壓差變化進行認真觀察。觀察過程中如若發現壓差存在大幅變化，需及時分析原因并進行有效處理。

2.2.2 對屏蔽泵運轉聲音及電流值進行檢查

如若發現熱泵機組在運行時上述兩個指標出現異常，需及時和熱泵生產服務公司取得聯系，讓公司派遣工程師到現場查看情況，分析原因并對其進行及時處理。

2.2.3 偏差調整

在熱泵機組的具體運行過程中，需定期或不定期對機組觸摸屏上的溫度顯示與溫度計所測數值實施對比，觀察其是否保持一致。如若發現數值出現較大偏差，需及時實施偏差調整，從而使得數據的采集更加可靠、真實。

2.2.4 其他檢查

除上述之外，還應對如下幾個方面進行重點檢查：（1）對機組真空泵的轉機潤滑油狀況進行檢查，檢查過程中如若發現潤滑油出現乳化或臟污需及時更換。（2）對機組水泵進行檢查，檢查過程中如若發現水泵有異樣聲音或出現振動，需檢查電機是否過熱，是否存在電流過大的現象。（3）對冷劑水密度進行定期或不定期檢查，每次檢查結果均需記錄下來，以備參考。（4）對熱泵機組每年應至少實施一次以上的安全保護裝置檢查。檢查過程中，應重點檢查安全保護裝置的安全性和穩定性。如若發現安全保護裝置出現安全保護失靈現象，需及時進行修復。

2.3 做好保養和維護

熱泵機組性能能否長期保持良好狀態，熱泵機組的壽命長短如何，這些和機組調試和具體的運行管理之間存在密切關系，這一點毋庸置疑。除此之外，還和熱泵機組的維護保養之間存在緊密聯系。業內人士均明晰，熱泵機組保養并不復雜，因此，我們應制定科學的熱泵機組維護及保養計劃。從而切實保障熱泵機組的可靠、穩定及安全運行，切實杜絕生產事故的發生，最大程度上對熱泵機組的使用壽命進行延長。對熱泵機組每月檢查內容應包括如下內容：溶液、冷劑水、熱媒水、外部系統、真空泵、控制元件及安全保護裝置。每年檢查內容應包括主機、溶液、泵、電氣方面。其他方面的定期檢查內容應包括外部系統、屏蔽泵、真空泵、電動調節閥、壓力表、蜂鳴器、PLC電池、繼電器、交流接觸器、截止閥及真空蝶閥。

對熱泵機組進行保養可采取如下兩種方式：（1）短期停機保養。短期停機保養的時間一般維持在兩周內。短期保養過程中需切實做好如下幾個方面：①將機組內的濃溶液充分稀釋；②注意查看并保持機組內的真空度；③假如熱泵機組在停機期間出現絕對壓力迅速上升的不良情況，需對機組氣密性實施徹底檢查；④停機期間，如若當地氣溫會降到零度以下，需采取有效防凍措施，確保設備不會因受凍出現故障；⑤工作人員在停機期間更換、檢修泵或閥門時，不應將熱泵機組長時間暴露于大氣下。（2）長期停機保養。長期停機保養需對熱泵機組的各個方面進行檢查和保養。長期停機保養的時長不確定，但至少在兩周以上。長期保養過程中，需注意將機組運轉過程中在水系統中的流通水全部排出。

2.4 適時開啟增壓泵

發展至目前為止，國內熱電廠普遍注重節能，這一點毋庸置疑。但在現實實踐中，部分工作人員無論在供熱低峰期亦或高峰期，均會開啟增壓泵，這樣的做法顯然是對能源的一種極大浪費。在具體工作實踐中發現，在供熱低峰期，如若熱泵入口的壓力能夠滿足汽蝕余量的基本要求，則不需要啟動增壓泵。但是隨著熱網水流量的不斷增加，系統存在的阻力也會穩步提升。當熱泵入口的壓力快達到允許下限的時候，可按照具體需求逐步開啟增壓泵，這樣的做法不僅可切實保證熱泵的安全運行，還可幫助熱電廠節省能源。

3 結語

總而言之，熱泵技術在當前的熱電廠中已然得到深入、有效應用。熱泵技術的應用幫助熱電廠提高了生產效能，是一種極為重要的新能源技術。因此，我們在未來需對熱泵技術及其在熱電廠中的應用進行持續且深入的研究，讓熱泵技術在熱電廠的具體生產運營過程中發揮出更高效能。

[參考文獻]

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[3]劉啟軍.溴化鋰Ⅰ類吸收式熱泵在熱電廠中的應用[J].吉林電力，2015（1）：27-31.

[4]呂林昌，劉晶，蘇強，等.一種煙氣余熱深度回收型吸收式熱泵[J].機電信息，2014（22）：88-90.

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[6]張世鋼，付林，李世一，等.赤峰市基于吸收式換熱的熱電聯產集中供熱示范工程[J].暖通空調，2010（11）：71-75.