最近几年，随着我国雾霾天气出现频率的增加，环境保护问题引起了前所未有的重视。各种高耗能、重污染行业面临更大的压力。为了应对这种局面，火电机组必须对现有设备和系统进行节能技术改造，以降低环境污染。

　　吸收式热泵技术具有经济性、可靠性、污染少等诸多优点，可以实现从低温向高温输送热量，对提高系统或循环过程的效率起到重要作用。因此吸收式热泵技术在电厂节能技术中得到了推广和应用。吸收式热泵技术可以分为：第一类热泵，亦称为增热型热泵；第二类热泵，或称为升温型热泵。热电联供电厂主要是应用第一类热泵技术。

　　大同煤矿集团大唐热电有限公司从2012年底开始实施利用热泵机组进行汽轮机乏汽回收的改造工程。该工程2013年4月顺利完成基础施工，目前正在进行调试。该工程采用的是由清华大学开发研制的“基于吸收式循环的热电联产集中供热技术”，以汽轮机的采暖蒸汽驱动，回收汽轮机排汽余热，提高热网回水温度，从而使热电联产集中供热系统的能耗大幅度降低。该工程采用了全新的设计理念，提高了热泵系统回收热量的能力，大幅度降低了机组供热期的煤耗。在试运期间我们对热泵机组的回收热量进行了一次测算，检验了热泵的实际节能效果。当然，试运期间也出现了一些不足之处，希望能够为热泵机组进一步合理设计及应用提供依据。

　　1、我公司热泵系统介绍

　　本工程充分利用已建成电厂的热网系统，在厂内D一00mm的回水母管上安装D。900mm的电动蝶阀，在电动蝶阀前后各引出一路D。900mm的热网水管至4号、3号、2号、1号余热回收机组。热网水水路的简化系统详见图l。在余热回收机组运行时，全部热网回水先进人余热回收机组进行基本加热，然后通过既有的热网循环泵进入原热网加热系统进行尖峰加热。

　　图l  热网水水路简化系统

　　该工程与其他电厂进行的热泵改造工程最大的不同之处在于凝汽器采用串联运行，热泵采用并列运行。采用这种设计，增大了单个凝汽器热网循环水的通流量，也就有效地提高了乏汽回收能力，提高了热泵机组的温升效果。

　　2、热泵机组设计的节能效果

　　因目前只对2号热泵机组进行了调试，所以本次论证只针对2号热泵机组进行讨论。

　　2．1设计参数(2号热泵机组)

　　凝汽器人口水温53.5℃，凝汽器出口水温61.5℃；凝汽器循环水流量5680t/h；热泵入口水温69.5℃，热泵出口水温73.7℃，热泵循环水流量l735t/h；热泵抽汽负荷4．6Mw；设计机组背压24kPa。

　　2．2设计回收热量计算

　　热泵机组回收的热量是由两部分构成：凝汽器回收热量和热泵回收热量。

　　最近几年，随着我国雾霾天气出现频率的增加，环境保护问题引起了前所未有的重视。各种高耗能、重污染行业面临更大的压力。为了应对这种局面，火电机组必须对现有设备和系统进行节能技术改造，以降低环境污染。

　　吸收式热泵技术具有经济性、可靠性、污染少等诸多优点，可以实现从低温向高温输送热量，对提高系统或循环过程的效率起到重要作用。因此吸收式热泵技术在电厂节能技术中得到了推广和应用。吸收式热泵技术可以分为：第一类热泵，亦称为增热型热泵；第二类热泵，或称为升温型热泵。热电联供电厂主要是应用第一类热泵技术。

　　大同煤矿集团大唐热电有限公司从2012年底开始实施利用热泵机组进行汽轮机乏汽回收的改造工程。该工程2013年4月顺利完成基础施工，目前正在进行调试。该工程采用的是由清华大学开发研制的“基于吸收式循环的热电联产集中供热技术”，以汽轮机的采暖蒸汽驱动，回收汽轮机排汽余热，提高热网回水温度，从而使热电联产集中供热系统的能耗大幅度降低。该工程采用了全新的设计理念，提高了热泵系统回收热量的能力，大幅度降低了机组供热期的煤耗。在试运期间我们对热泵机组的回收热量进行了一次测算，检验了热泵的实际节能效果。当然，试运期间也出现了一些不足之处，希望能够为热泵机组进一步合理设计及应用提供依据。

　　1、我公司热泵系统介绍

　　本工程充分利用已建成电厂的热网系统，在厂内D一00mm的回水母管上安装D。900mm的电动蝶阀，在电动蝶阀前后各引出一路D。900mm的热网水管至4号、3号、2号、1号余热回收机组。热网水水路的简化系统详见图l。在余热回收机组运行时，全部热网回水先进人余热回收机组进行基本加热，然后通过既有的热网循环泵进入原热网加热系统进行尖峰加热。

　　图l  热网水水路简化系统

　　该工程与其他电厂进行的热泵改造工程最大的不同之处在于凝汽器采用串联运行，热泵采用并列运行。采用这种设计，增大了单个凝汽器热网循环水的通流量，也就有效地提高了乏汽回收能力，提高了热泵机组的温升效果。

　　2、热泵机组设计的节能效果

　　因目前只对2号热泵机组进行了调试，所以本次论证只针对2号热泵机组进行讨论。

　　2．1设计参数(2号热泵机组)

　　凝汽器人口水温53.5℃，凝汽器出口水温61.5℃；凝汽器循环水流量5680t/h；热泵入口水温69.5℃，热泵出口水温73.7℃，热泵循环水流量l735t/h；热泵抽汽负荷4．6Mw；设计机组背压24kPa。

　　2．2设计回收热量计算

　　热泵机组回收的热量是由两部分构成：凝汽器回收热量和热泵回收热量。

　　2．2．1凝汽器回收热量计算

　　凝汽器循环水出、人口压力计算：根据我公司一期乏汽余热回收工程热网水阻力汇总表(略)，可知旋流除污器的阻力已含在管段l中，凝汽器的阻力损失为0.055MPa，1～4号热泵的阻力损失为0.03MPa。

　　因此，2号凝汽器人口压力PR=热网回水总管压力一3号凝汽器阻力一4号凝汽器阻力一管段1阻力，即：PR=0.5MPa一0.03MPa一0.03MPa一0.03MPa=0.4lMPa。2号凝汽器出口压力尸高2号凝汽器人口压力一2号凝汽器阻力，即：Pc=0.4lMPa一0.03MPa=0.38MPa。则：2号凝汽器入口热网水焓值为HR=224．31kJ/kg；2号凝汽器出口热网水焓值为HC=57.74kJ/kg。

　　2号凝汽器每小时回收热量：qN=(2号凝汽器出口热网水焓值一2号凝汽器人口热网水焓值)×流量，即：qR=（HC-HR）×L=(257.74—224.31)×5680=189.88(GJ/h)。

　　2．2．2热泵回收热量计算

　　热泵循环水出、人口压力计算：根据大同煤矿公司一期乏汽余热回收工程热网水阻力汇总表(略)，可知24号热泵的阻力损失为O.03MPa。因此，2号热泵人口压力PR=热网回水总管压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号热泵出口压力尸辛2号热泵入口压力一2号热泵阻力，即：PC=0．25MPa-0.03MPa=0.22MPa。

　　则：2号热泵人口热网水焓值HR-291.1kJ/kg；2号热泵出口热网水焓值HC=308．67kJ/kg。

　　2号热泵每小时回收热量：qR=(2号热泵出口热网水焓值一2号热泵入口热网水焓值)×流量，即：qR=（HC-HR）×L：(308.67—291.1)×1735=30.48(GJ/h)。

　　2．2．3单台热泵机组回收总热量

　　单台热泵机组回收总热量=凝汽器回收热量+热泵回收热量一删产热量，即：qZ=qN+qR-qC=189．8+30.48-3.6×4.6=203.8(GJ/h)。

　　3、热泵机组的实际节能计算

　　3.1  2号热泵机组试运情况(见表1)

　　表1  2号热泵机组试运情况

　　3．2实际回收热量计算

　　依据2．2部分的计算方法，进行实际回收热量的计算(计算过程略)：

　　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、热泵机组节能分析

　　从设计和实际试运情况看，热泵机组的实际节能效果是非常可观的。但是热泵机组实际回收热量比设计值少了34.57GJ/h，分析其中的原因，除去机组负荷没有达到设计要求以外，主要有以下几个因素。

　　4．1循环水流量无法达到设计值

　　热泵机组设计的循环水流量为5680t/h，而热网系统原设计流量为3540t/h，最大流量5360t/h，实际运行中最大流量5000t/h，设计与实际运行时的循环水流量差为680t/h。因此，这是热泵机组的回收热量无法达到设计要求的一个原因。

　　4．2机组背压对热泵热量回收利用影响较大

　　2号热泵机组设计时要求机组背压维持在24kPa，在试验期间由于受到锅炉出力的限制，无法提高背压运行。而在以前的实际运行中，机组的背压也是低于24kPa的。按照试验数据计算，如果机组再提高背压2.375kPa运行，机组的效率就会下降，会造成发电煤耗的增加。

　　本热泵机组改造工程在设计时将所有凝汽器串联运行，并要求按照凝汽器中热网循环水的流向，依次提高各台机组背压，4号机组要求运行在12kPa，3号机组要求运行在18kPa，2号机组要求运行在24kPa，1号机组要求运行在35kPa。这样设计虽然提高了热泵机组的回收能力，但面临—个机组安全、经济运行的问题。

　　首先，3号和4号机组在冬季运行时，如要维持热泵设计要求的背压，就必须将空冷系统全部切除，否则就会造成空冷散热片的冻结，这样就限制了热泵机组的运行方式。1号和2号机组如果维持热泵设计要求的背压，则会造成汽轮机效率下降，发电煤耗上升，2号机组发电煤耗上升7．74g/kWh，1号机组发电煤耗上升43．6异，kⅥm。虽然说这部分热量最终是被热泵吸收利用了，但相当于用高品质蒸汽去供热了，循环效率下降导致的损失需要从热泵的回收热量中扣除(由于计算较为复杂，此处略去)。另外，由于设计要求的机组运行参数严格，增加了机组日常运行操作的难度，并限制了热泵运行方式的灵活性。尤其是在空冷和热泵并列运行期间，受环境变化影响，参数的波动势必会影响热泵回收利用乏汽的效果。

　　从试运情况可以看到，虽然本次设计的热泵机组还存在一些不足之处，但热量回收效果还是非常明显的，机组煤耗大幅下降所收到的经济效益也是非常可观的，是值得在电厂中推广的一项技术。因此，无论是从节能环保角度还是电厂的经济效益角度考虑，吸收式热泵技术都应该能够成为节能技术中重点考虑的方向。