【关键词】 吸收式热泵 深度调峰 乏汽 供热
前言
东北某电厂一、二号机组承担着当地的冬季供暖任务，其热网首站布置了四台管壳式热网加热器，利用原苏联320MW超临界汽轮机中压缸抽汽来加热循环水。为提高机组的供热效率，电厂通过对一号机组小机排汽系统改造，以供热抽汽作为驱动热源，溴化锂吸收式热泵为主体，回收小机乏汽余热。小机乏汽余热利用后总回收余热量41.63MW，在不增加新热源的情况下可增加供热面积75.69万m2。但随着东北地区发电形势的变化，深度调峰逐渐增加，电厂原苏联2×320MW超临界直流定压机组冬季负荷最低已减至85MW，驱动蒸汽压力低于0.03MPa，热泵无法投入运行。通过关小低压缸进汽蝶阀提高深调期间驱动蒸汽压力后，又面临着小机乏汽不足，热泵明显吸收乏汽凝水显热，乏汽凝水温度最低达到10℃，容易出现溶液结晶或冷剂冻结等问题。
1.吸收式热泵设计参数
东北某电厂吸收式热泵驱动蒸汽参数为0.34MPa、220℃、97.156t/h，回收#1机组小机乏汽66.96t/h。
2.深度调峰后吸收式热泵优化调整方案
2.1 降低低压缸进汽量，提高驱动蒸汽压力
电厂首先完成了一期两台原苏联2×320MW超临界定压（23.5MPa）直流机组的“低压缸供汽蝶阀最小运行开度”试验，实现了供热期灵活性调峰最低至85MW长时间运行，低压缸进汽蝶阀最小开度已关至0%（蝶阀为非完全密闭结构，仍有一定蒸汽量进入低压缸）。关小低压缸进汽蝶阀后，最低深调电负荷85MW时，仍能保障驱动蒸汽压力不低于0.15MPa。
2.2改变采暖抽汽的分配方式
热泵驱动蒸汽来自于#1机组采暖抽汽母管（中压缸排汽），热泵利用部分采暖抽汽，其余的采暖抽汽进入热网加热器。由于热网加热器热网水进水温度较低，凝结作用强，造成热网加热器蒸汽通流阻力小于热泵，热泵驱动蒸汽的压力不能保证，影响热泵效率和正常工作。在城市热网负荷不增加的情况，通过调整优化热网加热器供汽蝶阀开度，优先保证热泵驱动蒸汽压力不低于0.15MPa，热泵乏汽凝水温度不高于40℃，保证热泵高效运行，全部回收小机乏汽热量，剩余蒸汽进入热网加热器。
2.3 优化小机至凝汽器排汽蝶阀控制
电厂通过调整后，提高了热泵机组驱动蒸汽压力，但深调期间又面临小机乏汽量不足的问题，部分热泵机组明显吸收了小机乏汽凝水显热，凝水温度最低达到10℃。为解决此问题，电厂优化了小机排汽至凝汽器蝶阀控制逻辑，当热泵运行三台及以上时，小机排汽至凝汽器主蝶阀全部关闭，投入旁路蝶阀自动控制，设定压力定值7.54KPa，自动跟踪小机排汽压力。当热泵机组出现故障，首先旁路蝶阀自动开启，主蝶阀当压力升至11KPa后，缓慢开启；当压力升至12.5KPa时，快速开启。通过调整，保证了热泵乏汽凝水温度运行在30℃以上，避免了冷剂结冻问题。
2.4吸收式热泵机组参数优化调整
机组深度调峰后，热泵系统原有的一些预置报警定值和启停方式都发生了很大变化，在调整机组参数尽量维持热泵全部回收小机乏汽基础上，为防止热泵在极端条件下出现溴化锂结晶或冷剂冻结等问题，电厂对热泵机组边界参数进行了优化调整。1）对热泵机组参数设置数值调整；2)对热泵机组溶液泵、冷剂泵变频配置调整；3）对热泵机组预设报警定值重新修订。
2.5吸收式热泵机组启停控制方式设计
虽然经过机组侧、热泵侧一系列调整，能够保证在最低负荷下四台热泵全部投入运行，但影响热泵机组投退的因素较多，如热网水流量、热网水回水温度、驱动蒸汽压力、小机乏汽压力等。为保证热泵稳定运行，避免极端情况下出现热泵溶液结晶、冷剂水冻结等问题，同时为避免热泵突然跳闸带来的小机排汽压力大幅波动及对热网造成的冲击，电厂设计了一套热泵机组自动启停控制方式。
2.5.1热泵机组启动允许条件
热泵机组驱动蒸汽母管压力≥0.06MPa、小机乏汽压力小于12.5kPa是热泵系统投运允许条件。根据热泵机组参数优化运行数据可以分析，驱动蒸汽流量满足66.52t/h，驱动蒸汽压力≥0.06MPa，四台热泵可以全部投运，且能够满足小机乏汽余热的全部回收。
2.5.2热泵机组顺序启动逻辑
热泵机组顺序启动，满足以下条件：
1）驱动蒸汽母管压力≥0.06MPa、通过小机至大机排汽关断阀自动控制小机乏汽压力7.45kPa；启动第一台热泵机组。
2）热泵机组驱动蒸汽母管压力≥0.06MPa且乏汽凝水温度＞38℃；关小小机至大机排汽管道关断门保持小机乏汽压力7.45kPa；启动第二台热泵机组。
以此类推，启动第三、四台热泵机组。
2.5.3热泵机组顺序停运逻辑
热泵机组顺序停运，满足以下条件：
1）驱动蒸汽母管压力＜0.05MPa或热泵乏汽凝水温度＜25℃；小机至大机排汽管道关断阀自动控制小机排汽压力稳定；停运第一台热泵。
2）热泵机组驱动蒸汽母管压力继续＜0.05MPa或热泵乏汽凝水温度＜25℃；小机至大机排汽管道关断阀自动控制小机排汽压力稳定；停运第二台热泵。
以此类推，停运第三、四台热泵机组。
3.吸收式热泵系统优化后可取得的收益
通过电厂一系列调整措施，2019-2020供热季较往年多回收小机乏汽热量3万GJ，折合110万元。
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4.推广价值
通过电厂一系列有效调整，保证了深度调峰条件下小机乏汽余热的高效回收利用，提高了供热经济效益；避免了深度调峰时热泵机组因驱动蒸汽压力不足、小机乏汽不足等带来的频繁跳闸问题，对热泵可能出现的溴化锂溶液结晶、冷剂冻结等问题提供了很好的解决方案。面对快速发展的供热市场以及节能减排的大趋势，回收利用电厂各类余热，提高供热盈利能力已经是势在必行，东北某电厂的成功实践为系统内乏汽余热回收利用提供了有力的参考。
参考文献
[1]陈 东 刘广义 等.热泵技术及其应用[M].化学工业出版社.2005
[2]于 充 李梦和 等.电厂集中供热热力性能测试报告[R].东北电力设计院.2008
作者简介：
刘平升（1985-），男，本科，工程师，现从事汽轮机运行管理工作。
工作单位：华能营口电厂 邮编：115007
工作单位地址：辽宁省营口市鲅鱼圈区华能电厂
论文作者:刘平升
论文发表刊物:《中国电业》2019年 22期
论文发表时间:2020/4/24
标签：热泵论文; 机组论文; 蒸汽论文; 压力论文; 电厂论文; 蝶阀论文; 溴化锂论文; 《中国电业》2019年 22期论文;