摘要：目前，节能减排、控制污染已逐渐成为我国政府和企业的工作重点之一，而供热机组的发展也开始面临改造的局面，基于此，本文将根据我国能源的发展现状，深入分析并研究供热机组中热泵节能技术的应用问题。
关键词：供热机组；热泵；节能
一、我国能源发展现状
能源是人类生存和发展进程中的必需品，能源的利用效率反映一个国家的技术进步水平。目前我国处于工业化、城镇化高速进程中，将全力推进能源生产和消费革命，开源节流，提高能源开发和使用过程效率，控制能源消费总量，加强节能降耗，以解决资源短缺束缚、环境污染、生态退化等问题。为此，“十二五”提出坚持节约优先、立足国内、多元发展、保护环境，加强国际互利合作，调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系的政策。随着经济的高速发展、科技的不断进步，我国的能源生产和消费逐年呈上升趋势。不同的经济形式会带来不同的能源生产和消费情况，国家统计局公布的公报中显示，我国2012年能源消费总量为36.2tce/年，同比增长3.9%。三是主要能源生产和消费同比增速下降。四是与年相比主要能源价格明显回落，尤其是原煤价格。总体来看，目前我国能源生产和消费仍呈上升趋势，但增速都明显放缓，且能源生产的增速放缓更大，能源利用效率相对较低，能源的回收利用效率低。这就要求我们继续进行节能减排和提高能源利用效率，要合理控制能源消费总量，推进能源生产和利用方式变革。
二、热泵节能技术的应用
1.热泵技术的选取及模型的建立
（1）溴化锂吸收式热泵的工作原理
溶液在发生器中被加热，消耗热能（温度较高的热能，作为驱动力），使部分工质汽化，使溶液变为浓溶液，浓溶液由2到3通过热交换器换热后进入吸收器，在吸收器中吸收来自蒸发器的汽态工质而变成稀溶液，在吸收过程中同时放出热量，溶液被泵打回发生器，从而完成溶液的循环。发生器中受热汽化的工质进入冷凝器被冷凝成液态，同时放出热量（升温后供热）。液态工质经节流阀降压后进入蒸发器，在蒸发器中吸收低温热量，汽化后进入吸收器，被从发生器来的浓溶液吸收变为稀溶液，如此反复循环。
（2）吸收式热泵模型的建立
取部分高压缸抽汽作为吸收式热泵的驱动热源提供，低温热源由循环冷却水提供直接输入，在加热器中加热补水和凝水。针对驱动蒸汽为5atm，热泵cop取为2.0。利用汽轮机、凝汽器、蒸汽吸收式热泵和凝结水补水混合器组合的方式回收汽轮机乏汽余热，以蒸汽吸收式热泵代替一级低压加热器，对经凝结水补水混合器混合后的给水进行加热，降低了补水加热时传热的不可逆性。汽轮机乏汽进入凝汽器被循环水冷却为凝结水，凝结水和补水经凝结水补水混合器混合后，作为锅炉给水在蒸汽吸收式热泵内被加热；汽轮机抽汽进入蒸汽吸收式热泵，作为驱动热源回收汽轮机余热并加热混合后的锅炉给水，抽汽凝水与蒸汽吸收式热泵出口给水汇合，进入下一级加热器；循环冷却水部分直接以能量形式输入。
2.循环水源吸收式热泵系统分析
（1）热泵系统的热经济性计算方法
一般情况下，系统中各类泵消耗的功相对较小，在计算中可以忽略不计。对于热泵系统而言，所输入的能量为驱动蒸汽所带入的热量、热网回水输入热量，循环水输入热量；系统输出能量为凝水输出热量，供热水输出热量，循环水输出热量。还可以进一步以净输入或净输出热流来分析，即可分为驱动蒸汽系统带入净热量，循环水系统带入净热量和供热水系统输出净热量，建立热平衡关系见式：驱动蒸汽带入净热量十循环水带入净热量=供热水输出净热量热泵系统的节能效果一般是通过改造前后的能耗对比分析来进行。对比热泵采用改造前后的情况可知，进入热泵系统的高压驱动蒸汽为新增加的热能消耗，热泵系统输出的供热水热量为新增加的热能输出。即高压蒸汽系统带入热量为系统消耗的代价，供热水输出的热量为系统所获得的效益。改造前，循环水带入系统的热量由冷却塔散失到环境中去，其热量完全废弃，该部分热量不能计入系统改造消耗的代价。因此，初步节能效果可标定为供热水输出的净热量扣除驱动蒸汽系统带入净量。而两者之比即为热泵系统的能效比（COP）。
节能量=供热水输出净热量一驱动蒸汽带入净热量
（2）热泵系统的热经济性计算方法改进
吸收式热泵不但自身会消耗一部分电能，而且会导致汽轮机发电热耗上升，这些能耗的增加是采用吸收式热泵后给原有系统带来的。因此，热泵系统的最终节能量需要考虑这些情况，应从节能量中扣除这些额外能耗。首先要考虑改造后新增电机能耗情况。这些增加的能耗包括：吸收式热泵本体电机电耗、循环水升压泵电机电耗、驱动蒸汽冷凝水泵电耗。由于原有系统中并没有该部分能耗，因此应按全国平均供电煤耗折算后扣除。其次，还要考虑凝汽器真空下降导致的能耗增加。经吸收式热泵技术改造后，汽轮发电机组循环冷却水进出凝汽器的平均温度较原来有所升高，导致凝汽器真空下降，因而进入凝汽器的蒸汽焓降下降，发电量减少，热电厂发电煤耗上升。这部分能耗附加在计算时，可通过热泵技术改造前后的凝汽器真空变化，计算因此引起的发电量减少量。
3.改造项目的节能量测试
（1）测试的项目边界界定
下面我们以整套吸收式热泵本体及其附属设备为研究对象。其项目边界如下图所示：
项目范围包括整套吸收式热泵本体、驱动蒸汽母管、凝水母管、循环水进出水母管，供热水进出口母管。驱动蒸汽系统边界为现场孔板流量计，冷凝水系统边界为冷凝水泵入口，供热水进出口系统边界为供热水流量计，循环水系统边界为循环水升压泵进口。吸收式热泵本体的冷剂泵、溶液泵、喷淋泵、真空泵以及循环水升压泵均包含在项目边界之内。
（2）测试的内容和方法
项目节能量测试选择吸收式热泵额定工况稳定运行2小时后开始，测试时间为1小时，其中的各个流量参数、电机功率参数取1小时的累计值，其他各个温度、压力参数每10分钟测试一次，最终取1小时的平均值作为计算参数。
（3）测试的结果和节能量计算
根据上述介绍的节能效果计算方法，需要计算热泵输出的净供热水热量和高压驱动蒸汽带入净热量。可利用供热水流量、进出口温度及压力计算净供热水热量；结合蒸汽流量、温度和压力及凝水温度计算高压驱动蒸汽带入净热量。并可利用供热系统热平衡方程，结合循环水流量、进出口温度实现校核计算。采用典型工况下热泵系统单位时间内的节能量，结合确定的设备运行小时数，计算相应的年节煤量。设备运行小时数按照供暖季的相关规定，取3000小时。在该热电厂热泵系统中，热泵作为热网回水所经过的第一级加热器，其后串联基本加热器和尖峰加热器，热泵和基本加热器作为基本加热使用，热负荷调节由尖峰加热器完成，因此，可以确定热泵系统供热的热负荷比较稳定。
结语：现代人环保意识、节能意识的不断增强以及能源结构的不断调整，热泵具有极为广阔的发展前景。把热泵节能技术应用到供热机组中，以热泵替代低压加热器，回收汽轮机乏汽余热加热补水和凝水，不仅降低了补水加热过程中传热的不可逆性，同时还在一定程度上减少了机组抽汽量，从而有效提高了供热机组的电功率。
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论文作者:许星
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：热泵论文; 热量论文; 蒸汽论文; 系统论文; 能源论文; 节能论文; 凝汽器论文; 《电力设备》2018年第18期论文;