吸收式热泵供热系统优化研究报告.doc

项目密级：二级

吸收式热泵供热系统优化
研究报告
中国电力工程
东北电力
顾问集团
2015年 6月 长 春
目录
1 引言 4
研究背景 4
研究目的 4
研究容 5
2 吸收式热泵供热系统的优化 5
吸收式热泵的工作原理 5
吸收式热泵在热电厂中用于回收凝汽器乏汽余热的原理 5
影响热泵热力系统的参数 6
吸收式热泵供热系统参数优化 9
吸收式热泵设备选型优化 11
3 热泵热力系统热经济性指标计算 12
计算原则 12
计算工况热平衡的确定 13
热电厂的运行节煤量的比较方法 13
热泵热力系统的经济效益分析 14
4 热泵选型及经济指标计算过程 15
热泵选型过程 15
15
5 结论 16
1 引言
研究背景
目前，大型火力发电机组的效率一般为40%左右，剩余的热量几乎全部排放到环境中去。由此不但造成了能源的浪费且加重了“温室效应”。 由于煤炭、石油、天然气等资源储量有限，全球围的能源危机也逐渐成为全球所面临的重要问题。所以近年来，能源的梯级利用和余热回收日益得到人们的重视。我国北方城市季节性特征明显，采暖季基本为4个月以上，有些严寒地区的采暖周期长达6个月，建设区域性的热电厂进行热电联产集中供热可节约能源、并减少环境污染，具有较高的热经济性，此方法也已成为我暖地区冬季的主要供热方式。
以北方地区较为常见的300MW等级抽汽凝汽式供热机组为例，对外供热的形式为利用汽轮机五段抽汽至热网加热器加热一级热网的热网水。从能量梯级利用角度看，热网加热器的换热温差较大，，直接利用五段抽汽加热热网水有较大的不可逆损失，热能并未充分地利用。
吸收式热泵具有能够利用低品质热能的性能，因此在北方的某些热电厂的采暖供热中得到了应用。这些电厂利用热泵方法是将电厂循环水作为低温热源，利用热泵吸收循环水中的低温余热，将余热提取后加热热网循环水回水，一方面回收了部分热量，另一方面由于热网水温度升高而减小了热网加热器中的不可逆损失。主机的运行背压、低压缸排汽量、供热介质参数、热泵驱动蒸汽等不同参数组合配置，对热泵机组的出力及全厂的热经济性有很大影响。
目前，国北方有多个供热电厂已经或者准备采用吸收式热泵技术，但是对于这些项目尤其是执行合同能源管理的项目如何进行热泵投产后的效益分配还没有具体的可参照执行的标准。
研究目的
本报告的研究目的其一是针对采用吸收式热泵技术回收低压缸乏汽余热的热力系统中各个重要参数合理选择，优化系统配置，提高供热机组和吸收式热泵整体的经济效益；目的其二是研究热泵热力系统的热经济指标的计算方法，尤其是采用热泵技术前后经济评价的方法，即采用热泵前后节约标煤数值的计算方法。
研究容
本报告的研究容是研究热泵热力系统中机组背压、热泵驱动蒸汽参数、热网循环水供回水温度等重要边界条件的变化对热泵热力系统产生的影响，通过研究的结果给出各边界条件的推荐值，同时给出系统的热经济指标计算方法，拟定出供热系统合理的节煤量计算方法。
2 吸收式热泵供热系统的优化
吸收式热泵的工作原理
吸收式热泵循环的基本过程是：在吸收器中，溴化锂浓溶液吸收来自蒸发器的水蒸汽，被稀释成为稀溶液，放出吸收热；溶液泵将稀溶液从吸收器提升到发生器中，溶液的压力从蒸发压力相应地提高到冷凝压力；在发生器中，稀溶液被加热浓缩成为浓溶液，这时，释放出来的水蒸汽进入冷凝器，而浓溶液则流回吸收器；来自发生器的水蒸汽在冷凝器中放出凝结热，冷凝成水；冷剂水经过节流阀降压后，进入蒸发器蒸发，产生水蒸汽；水蒸汽进入吸收器，再被浓溶液吸收；完成了吸收式热泵循环。
吸收式热泵在热电厂中用于回收凝汽器乏汽余热的原理
吸收式热泵在热电厂中用于回收凝汽器乏汽余热的原理与热泵的工作原理有关，共分三个循环：
驱动蒸汽循环
汽轮机某段抽汽作为吸收式热泵的驱动汽源，驱动蒸汽凝结为凝结水后回到汽轮机的回热系统中。
低温热源循环
湿冷机组吸收式热泵的低温热源为凝汽器循环冷却水，在全部回收机组的低压缸乏汽余热的情况下，凝汽器循环冷却水在凝汽器与热泵之间形成闭式循环，此时不需要冷却水上冷却塔或到江河中排热。
空冷机组吸收式热泵的低温热源为排汽装置中的乏汽，乏汽被提取热量