一種太陽能熱水型制冷系統技術應用

文_劉斌 任君 中國中元國際工程有限公司

1 技術介紹

利用熱電廠鍋爐排污水和空壓機軸承冷卻水余熱，以及汽輪機低壓段抽汽，把驅動溴化鋰機組熱水加熱到120℃，使用熱水型溴化鋰機組制冷,實現電廠區域建筑物供冷。

2 供冷設計方案

為充分利用電廠鍋爐排污水余熱和汽輪發電機組低壓抽汽，降低制冷系統運行成本，充分提高能源利用效率，故在考慮廠內外辦公樓、控制室、招待所等冷源時，采用熱水型溴化鋰吸收式制冷機組，在夏季制冷季為辦公樓、控制室、招待所等提供空調冷凍水。設計方案應體現可靠性和經濟性。

2.1 制冷負荷估算

某項目為大型熱電廠內各建筑面積9800m2的辦公樓等，按常規空調末端考慮，從建筑功能和用途估算負荷，依據相關規范以及實際項目經驗，選擇單位面積的冷指標為110W/m2。故本項目設計供能末端冷負荷為1078kW。

2.2 冷源系統設計方案

冷源設計方案主要包括：設計工藝技術參數、設備選型、管道管徑及材質等，其次是電氣系統及控制系統、房屋建筑、設備基礎及管道支架保溫（即保冷）等。

2.2.1 主要工藝設計參數（表1）

通過計算制冷水流量為110m3/h，加熱水流量為28m3/h，汽輪機抽汽壓力0.15MPa、溫度220℃，使用汽輪機低壓段抽汽量為1.5t/h。

表1 主要工藝技術參數表

溴化鋰機組的熱源水熱量來自于電廠鍋爐排污冷凝水、改造后空壓機冷卻水及汽輪機低壓段抽汽，其中電廠鍋爐排污冷凝水和改造后空壓機冷卻水為第一級熱源，汽輪機低壓段抽汽為第二級熱源，即熱源水共需經過兩級加熱后才可用于溴化鋰機組制冷。

經過兩級加熱后的熱源水，由熱源水循環水泵送入溴化鋰機組用于制冷。

由于鍋爐排污及空壓機冷卻水和辦公樓用冷的時序并不匹配，為盡可能利用其熱量，因此為鍋爐排污冷凝水設置蓄熱水箱，以平衡產熱和用冷相互時序。

溴化鋰機組制冷側采用一級變頻泵流量系統，溴化鋰機組定流量，末端變流量運行。供回水溫度7/12℃。

2.2.2 冷水機組選型

根據項目負荷需求，選擇兩臺制冷量580kW 的熱水型溴化鋰吸收式冷水機組，冷凍水溫7/12℃，冷卻水溫32/38℃；熱源水溫120/70℃（要求溴化鋰機組90℃水時也能制冷）。兩臺冷水機組并聯運行。

①因電廠提供熱源熱量較為穩定，故除溴化鋰吸收式冷水機組外，不再設置備用冷源。

②單臺溴化鋰吸收式冷水機組的最小出力可滿足系統最小負荷要求。如表2 所示。

表2 溴化鋰機組設備參數

2.2.3 板式換熱器選型

第一級加熱選用水水板式換熱器，考慮熱源水對于溴化鋰吸收式制冷的重要性，板換采用換熱量的2×55%裝機。第二級加熱選用汽水板式換熱器，板換同樣采用換熱量的2×55%裝機。具體參數如表3 所示。

表3 板式換熱器參數

2.2.4 水系統主要設備選型

（1）熱源水系統

熱源水系統采用一級泵系統，一級泵克服兩級換熱板緩和溴化鋰吸收式冷水機組的阻力，熱源水循環水泵兩用一備，與系統母管制連接，熱源水母管管徑DN125。

熱源水系統設置溫度傳感器，信號反饋至電廠鍋爐排污冷凝水及汽輪機末段抽汽管道上的電動調節閥，通過調整電廠鍋爐排污冷凝水使用量及汽輪機末段抽汽量來調整自身溫度參數，確保溴化鋰機組有適宜溫度的驅動熱源，系統高效運行。當通過電廠鍋爐排污水、空冷軸承冷卻水及汽輪機低壓段段抽汽量有效調節時，用冷負荷變小，可利用熱源水循環泵變頻降低流量，保證系統正常運行。

（2）空調冷凍水系統

冷凍水系統采用一級泵變流量系統，溴化鋰機組定流量，末端變流量運行。于供回水母管間設置壓差旁通，根據末端最不利壓差調節開度。冷凍水循環水泵兩用一備，與系統母管制連接。

（3）溴化鋰機組冷卻水系統

溴化鋰機組冷卻水系統采用一級泵定流量系統。冷卻水循環水泵兩用一備，與系統母管制連接。

熱源水循環水泵、冷凍水循環水泵、冷卻水循環水泵等，電氣采用低壓配電柜（盤）。管道采用普通焊接碳鋼管等。

熱工控制采用PLC 或DCS 控制系統。

熱水型溴化鋰機組、熱源水循環水泵等布置在新建房屋內等。各水泵參數如表4 所示。

表4 各水泵參數

2.3 投資估算

本項目計劃總資金約460 萬元，其中土建費用約35 萬元，設備購置費用約170 萬元，安裝工程費用約145 萬元，其他費用約110 萬元。

3 經濟效益和社會效益分析

本項目供冷投運后，年節約標準煤約163.49t，按照市場標準煤價格約550 元計算，年收入約89919.5 元，供冷按市場價格90 元/m2計算，年收入約882000 元，合計年收入971919.5元。項目年運營總成本約50 萬元，年凈收益為47.192 萬元，項目靜態投資回收期約9.75年。年節約標準煤約163.49t，排放的SO2、CO2、NOX等會相應減少。

4 結語

太陽能熱水型制冷系統技術的應用和實施，代替現有電廠辦公室和操作室等集中電控冷機組或單體空調機環境溫度的調節方式，大大節約了能源資源，提高了能源利用率。如果供冷面積能夠增加，項目的經濟效益和社會效益將會顯著提高。