回收除氧器乏汽進行溴化鋰制冷節能技術的研究與實踐

文-包彥軍 廖桂豫 廣東省粵電集團有限公司珠海發電廠

1 除氧器乏汽回收

除氧器乏汽回收的主要困難在于，乏汽蒸汽中混有一定的氧氣，如果直接作為蒸汽回收，那么氧氣將會被帶入用汽系統中，增加設備氧腐蝕。理想的乏汽回收裝置，應該是盡量使乏汽凝結，而氧氣等其他不凝結氣體，則通過分離器排出。

除氧器乏汽回收可采用一體化的噴射式混合加熱器，使乏汽與凝結水的熱與質直接混合，加熱凝結水的同時乏汽以熱水方式回收，屬于混合式換熱方式，其動力損失小，換熱效率高。

另一種方案就是采用管殼式換熱器來回收乏汽的余熱，利用溴化鋰溶液作為冷卻介質與乏汽換熱。除氧器的乏汽進入管殼式換熱器（高溫再生器），放出汽化潛熱加熱溴化鋰溶液，回收乏汽的熱量；乏汽放熱形成冷凝水工質回到凝結水補水系統，達到蒸汽熱焓和冷凝水全部回收的目的。

2 蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組的工作原理

在1個大氣壓（760 mmHg 絕對壓力）下把1kg（1L）100℃的水全部蒸發為100℃水蒸汽需要540kcal的熱量，稱之為汽化潛熱；而在真空狀態（例如6mmHg絕對壓力）下水的沸點約為4℃，此時的汽化潛熱為599kcal。在內部壓力接近真空狀態（6 mmHg絕對壓力）的封閉容器中，制冷劑水在4℃ 蒸發，吸收容器銅管內通過冷媒水的熱量，使冷媒水溫度降至7℃，達到空調用冷水的目的。

溴化鋰屬鹽類，白色結晶，易溶于水和醇，無毒，化學性質穩定，不會變質，沸點高達1265℃，極難揮發，所以可認為溴化鋰飽和溶液液面上的蒸汽為純水蒸汽；溴化鋰溶液吸收水蒸汽的能力很強，在一定溫度下，溴化鋰水溶液液面上的水蒸氣飽和分壓力小于純水的飽和分壓力，而且濃度越高，液面上的水蒸氣飽和分壓力越小，所以在相同的溫度條件下，溴化鋰水溶液濃度越大，其吸收水分的能力就越強。因此采用溴化鋰作為吸收劑，水作為制冷劑。

蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機組使用蒸汽作為驅動能源，由蒸發器、吸收器、冷凝器、低溫再生器、高溫再生器、冷劑凝水熱回收裝置、高溫熱交換器、低溫熱交換器、熱回收器、熔液泵、冷劑泵等組成。

制冷原理（圖1）為：冷水在蒸發器內被來自冷凝器減壓節流后的低溫冷劑水冷卻，冷劑水自身吸收冷水熱量后蒸發，成為冷劑蒸汽，進入吸收器內，被濃溶液吸收，濃溶液變為稀溶液。

圖1 蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組原理圖

吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往冷劑凝水熱回收裝置、低溫熱交換器、熱回收器、高溫熱交換器后溫度升高，最后進入高溫再生器，在高溫再生器中稀溶液被加熱，濃縮成中間濃度溶液。中間濃度溶液經高溫熱交換器，進入低溫再生器，被來自高溫再生器內的冷劑蒸汽加熱，成為最終濃溶液。濃溶液流經低溫熱交換器，溫度降低，進入吸收器，滴淋在冷卻水管上，吸收來自蒸發器的冷劑蒸汽，成為稀溶液。

另一方面，在高溫再生器內，經外部蒸汽加熱溴化鋰溶液后產生的冷劑蒸汽，進入低溫再生器，加熱中間濃度溶液，自身凝結為冷劑水后，經冷劑凝水熱回收裝置，溫度降低，和低溫再生器產生的冷劑蒸汽一起進入冷凝器被冷卻，經減壓節流，變成低溫冷劑水，進入蒸發器，滴淋在冷水管上，冷卻進入蒸發器內的冷水。

3 回收除氧器乏汽用于溴化鋰吸收式制冷機組的改造范例

3.1 乏汽資源

某電廠200MW與300MW燃煤機組除氧器乏汽，乏汽為飽和蒸汽，壓力在0.25～0.52MPa之間（隨機組負荷變化），乏汽總流量約為4.3t/h。備用汽源采用低壓供熱蒸汽：1.0MPa，285℃。

3.2 制冷量核算

現有運行的電制冷空調的制冷量共2001.65kW，電功率575.7kW，計算COP≈3.48。

3.3 蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組選型

選用蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組的技術參數為：

制冷量2326KW，配用變頻調節水泵組，耗用電功率107.7kW；負荷調節范圍5%～115%；制冷額定負荷COP值0.79；蒸汽參數：壓力0.3 MPa，流量4.58t/h；冷水溫度（出口/入口）7/14℃，流量286t/h；冷卻水溫度（出口/入口）37/30℃，流量647t/h。

(備注：制冷機組的負荷調節范圍在5%～115%，當制冷量為2001.65kW時，所需蒸汽流量為4.58×（2001.65／2326）＝3.94t/h，乏汽總流量約為4.3t/h，可滿足要求。)

3.4 主機安裝位置

考慮到溴化鋰主機采用蒸汽驅動，且汽源分別取自兩臺機組除氧器乏汽，為了減少蒸汽管道布置，主機布置于汽機房內；溴化鋰主機需保持高真空，對振動要求較高，布置于汽機房0 m，同時利于冷凝水收集管道的布置。

3.5 冷水管道與風管布置

原有電制冷中央空調系統和風管系統，可通過冷水分水裝置將新裝冷水機組的冷水管道并接入原有中央空調系統的冷水聯箱，然后利用原有的風機盤管與風管系統；同時將25間分散于廠房內的配電室的原配獨立柜式電空調改為水冷式風機盤管，其冷水由中央空調系統供給。原有電制冷空調保持不變，作緊急備用，可定期啟動試驗。

3.6 制冷效果

項目實施后，對空調效果進行評估：電氣室室溫普遍在22℃ 左右，其中室溫最高的是勵磁變房和凝結水泵變頻器房，達到28℃；良好的運行環境對于設備故障率的降低、設備的安全穩定運行有很大幫助。

4 實施后評估與投資收益

4.1 節能降耗分析

改造前電制冷空調（包括中央空調、水冷式工業空調、分體式商用/家用空調）的電功率為575.7kW，年耗電量計算為：575.7kW×24h×365d×0.8＝4034505.6kWh。(注：式中0.8為電制冷空調年均負荷調節系數。)

改造后，蒸汽溴化鋰吸收式冷水機組年耗電量計算為：107.7kW×24h×365d×0.6×(2001.65／2326)＝487135kWh。（注：式中0.6為蒸汽溴化鋰制冷機組年均負荷調節系數。）

末端盤管風機用電：9.9kW×24h×365d＝86724kWh；合計年耗電量573859kWh，較改造前節約廠用電量每年3460647 kWh。

含氧乏汽回收量：4.58t/h×(2001.65／2326)×24h×365d×0.6＝20716t。(注：式中0.6為蒸汽制冷空調年均負荷調節系數。)

按照壓力0.3MPa級乏汽的折標系數為0.094286，回收利用的20716t乏汽相當于1953tce。

4.2 降低成本分析

根據某電廠上網電價約0.429元/kWh（不含稅）計算，僅電費一項平均每年可節約：

3460647kWh×0.429元/kWh＝1484617.563元。

蒸汽為回收利用，故不列入成本。制冷后的蒸汽冷凝水90℃全部回收到凝結水補水系統，達到蒸汽熱焓和冷凝水全部回收的目的。

4.3 投資回報分析

本項目投資469.21萬元，年收益為148萬元，投資回收期為3.16年。

5 推廣前景和節能潛力

大型燃煤電站作為重點耗能企業，必須嚴格實施能源管控，全面推動資源高效循環利用工程，促進節能減排科技創新，加強科研成果轉化和示范推廣，因廠制宜采用成熟適用的節能改造技術，重點對300MW和600MW等級亞臨界機組實施綜合性、系統性節能改造。因此利用除氧器乏汽進行溴化鋰制冷節能技術，一方面實現回收利用除氧器乏汽的工質和熱量；另一方面減少電制冷中央空調耗用廠用電量，具有廣泛的節能潛力和推廣前景。