摘　要：介紹溴化鋰吸收式熱泵的工藝流程。結合工程實例，對電驅動壓縮式熱泵、溴化鋰吸收式熱泵在汽—水熱力站中用于回收凝結水余熱的技術經濟性進行了比較。

關鍵詞：汽—水熱力站　電驅動壓縮式熱泵　溴化鋰吸收式熱泵　凝結水　余熱回收

Technology and Economy of Heat Pump for Recycling Waste Heat from Condensate in Steam-water Substation

Abstract：The technological process of lithium bromide absorption heat pump is introduced．Combining with engineering example，the technology and economy of electric compression heat pump and lithium bromide absorption heat pump used for recycling waste heat from condensate in steam-water substation are compared．

Key words：steam-water substation；electric compression heat pump；lithium bromide absorption heat pump；condensate；recycling waste heat

由于熱泵具有較高的制熱性能，尤其是實現了對低溫熱源的利用，近年來逐漸應用于供熱行業^[1-5]。本文對電驅動壓縮式熱泵(以下簡稱壓縮式熱泵)、溴化鋰吸收式熱泵(以下簡稱吸收式熱泵)用于汽—水熱力站凝結水余熱回收的技術經濟性進行比較。

1　吸收式熱泵的工藝流程

吸收式熱泵的工藝流程見圖l^[5]。

供熱回水在流經吸收器管簇時吸收了低壓冷劑蒸汽攜帶的熱量，從而保證了吸收過程的不斷進行，同時供熱回水的溫度得到提升，并在流經冷凝器管簇時被冷劑蒸汽進一步加熱，達到設計要求溫度。低溫熱源進水在蒸發器管簇內流過時，熱量被管外的冷劑水閃蒸時帶走，溫度降低。由此可見，供熱介質不但吸收了驅動蒸汽的熱量，而且通過熱泵利用了低溫熱源的部分熱量，這也是吸收式熱泵供熱節能的主要原因之一。吸收式熱泵使用介質為溴化鋰水溶液，屬于無污染物質，但系統較為復雜，占空間大。

2　工程概況

青島某熱力公司下屬18座汽一水熱力站的一級側蒸汽來自某熱電廠的一條支線蒸汽管道，最早的熱力站已運行20年，設備陳舊，蒸汽管道熱損失較大，且汽—水熱力站大多靠近居民區，存在安全隱患，關于噪聲擾民的投訴較多。蒸汽凝結水除部分用于管網補水外，絕大部分被排放。

為消除安全隱患和提高熱量利用率，擬將這18座汽一水熱力站改造為混水連接熱力站。由于熱電廠與熱力公司不屬于同一單位，且熱電廠主線蒸汽管道上還有其他蒸氣用戶，因此在該支線蒸汽管道終點處設汽一水熱力首站，原有l8座汽一水熱力站改造成混水連接熱力站，并實現全自動無人值守。

汽—水熱力首站設計供熱能力為l80×10⁴m²，設計供熱量為l08MW，蒸汽側壓力為0.8MPa、溫度為280℃，設計耗汽量為141t／h，汽—水換熱器凝結水排放溫度為70℃，一級熱水管網設計供、回水溫度為ll0、50℃，設計質量流量為1548 t／h。

采用混水連接后，一二級熱水管網的漏失水量均可在汽一水熱力首站利用凝結水補充，剩余凝結水余熱由熱泵回收，用于提升一級管網回水溫度。考慮場地限制及熱泵造價，熱泵機組按回收60t／h凝結水余熱量(余熱回收前后凝結水溫度分別為70、30℃)選型。筆者分別選取壓縮式熱泵、吸收式熱泵，比較配置兩種熱泵汽一水熱力首站換熱機組的技術經濟性。

3　配置兩種熱泵的換熱機組

①配置壓縮式熱泵的換熱機組

配置壓縮式熱泵的換熱機組流程見圖2。

由余熱回收前后凝結水溫度及被利用凝結水的質量流量，可計算得回收凝結水余熱的熱流量為2.79MW。壓縮式熱泵的制熱性能系數取4.8，則可按下式計算壓縮式熱泵對一級管網回水的加熱功率(即制熱功率)Fc^[6]78：

式中Fc——壓縮式熱泵對一級管網回水的加熱功率，MW

Fc,ev——蒸發器吸收的熱流量，MW，即回收凝結水余熱的熱流量

I——壓縮式熱泵制熱性能系數

由式(1)可計算得到，壓縮式熱泵對一級管網回水的加熱功率為3.52MW。由一級管網回水被加熱前后溫度(50、90℃)，可計算得到被加熱一級管網回水的質量流量為75.68t／h。根據被余熱回收凝結水質量流量、被加熱一級管網回水質量流量，選取凝結水泵、循環水加壓泵，電功率分別為3.34、4.O0kW。由I及Fc，可計算得到熱泵壓縮機功耗為733.3kW，則壓縮式熱泵機組的總功耗為740.64kW。

青島地區供暖期按l20d計算，壓縮式熱泵機組年加熱量為36.5TJ／a，年耗電量為2133.04MW·h／a?？紤]天氣變化的影響，將以上兩個數據均乘以0.7的折減系數。最終計算結果為：25.55TJ／a、1493.13MW·h／a。

②配置吸收式熱泵的換熱機組

配置吸收式熱泵的換熱機組流程見圖3。

與壓縮式熱泵相同，吸收式熱泵回收凝結水余熱的熱流量為2.79MW。吸收式熱泵熱力系數取1.7，則可按下式計算吸收式熱泵對一級管網回水的加熱功率Fa(即制熱功率)：

Fa=eFa,ge                                 (2)

式中Fa——吸收式熱泵對一級管網回水的加熱功率，kW

e——吸收式熱泵熱力系數

Fa,ge——蒸汽在發生器中放熱的熱流量，kW

qm——蒸汽的質量流量，t／h，根據發生器換熱能力確定為5.2t／h

hs——蒸汽的比焓，kJ／kg，查表^[6]255取3010.18kJ／kg

hs——凝結水比焓，kJ／kg，查表^[6]255取293kJ／kg

由式(2)、(3)可計算得，吸收式熱泵對一級管網回水的加熱功率為6.67MW，由一級管網回水被加熱前后溫度(50、90℃)，可計算得到被加熱一級管網回水質量流量為143.41t／h。根據被余熱回收凝結水質量流量、被加熱一級管網回水質量流量，選取凝結水泵、循環水加壓泵電功率分別為3.34、4.84kW，忽略吸收式熱泵溶液泵、冷劑水泵、真空泵等設備的電功率，吸收式熱泵機組的總功耗為8.18kW。吸收式熱泵耗汽量為5.2t／h，將lt／h蒸汽折合成熱功率0.7MW近似計算，吸收式熱泵機組的耗熱功率為3.64MW。

青島地區供暖期按l20d計算，吸收式熱泵機組年加熱量為69.15TJ／a，年耗電量為23.56MW·h／a，年耗熱量為37.74TJ／a。考慮天氣變化的影響，將以上3個數據均乘以0.7的折減系數。最終計算結果為：48.41TJ／a、16.49MW·h／a、26.42TJ／a。

4　技術經濟性分析

配置兩種熱泵換熱機組的經濟性比較見表l，熱價按57.92元／GJ計算，電價按0.854元(kW·h)計算。由表1可計算得，配置壓縮式熱泵的換熱機組年凈收益為20.48×10⁴元／a，增加造價200×10⁴元，投資回收期約l0a。配置吸收式熱泵的換熱機組年凈收益為l25.96×10⁴元／a，增加造價300×10⁴元，投資回收期約3a。

分析以上數據可知，配置吸收式熱泵的換熱機組經濟性較優。從技術上分析，壓縮式熱泵耗電量過高。配置吸收式熱泵的換熱機組，不僅耗電量低，而且不會對上游熱電廠的蒸汽需求量有較大影響，有利于熱電廠的安全運行。因此，建議換熱機組配置吸收式熱泵。

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本文作者：陳萍　李信誼

作者單位：青島熱力規劃設計研究院有限公司