摘要：在本研究中以某热电厂340MW直接空冷机组乏汽余热回收改造方案设计作为研究对象，阐述了该热泵机组设备构成以及不同的结构功能，并认为该装备经改造之后，能够使电厂增加2.0平方千米的供热面积，进一步满足外网供热负荷需求，具有良好的综合效益。
关键词：热泵技术；340MW直接空冷机组；供热；改造；应用
1技术改造目的
对于某热电厂来说其有两台340mw的机组，汽轮机是亚临界，一次中间再热，直接空冷供热机组，能够配备每小时1176吨的额定蒸发量，自然循环褐煤锅炉。这两台机组最大能够提供8平方千米的供热面积，而地区配套的最大功能面积已经高达额定9.9平方千米，因此该机组的供热能力无法满足实际所需的功能要求，有必要针对目前电热电厂直接空冷机组装置进行改造。本研究中主要对空冷岛排气系统进行设备改造，并且能够利用抽汽作为驱动热源，采用溴化锂热泵机组进行余热回收的方式，将其转为能够用于城市热网使用，进一步提高供水温度，以减少供热成本和降低供热需要消耗的能量，提高供热面积。
2热泵系统的构成
在进行热泵技术改造过程中驱动热源主要来源于汽轮机排气，采用溴化锂作为吸收剂，水为冷却剂，随着水沸点或水压力增加而增加。利用汽轮机排气提取低位热能，最后可以通过回收、旋转、提取等多项工艺制取所需的热水，通常溴化锂吸热泵是由加热器，浓缩器，再热器等多个部分构成的，具体工艺流程如下所示。
首先对于取热器来说可将水变为水蒸气，是在低真空条件下将水发生低温沸腾气化的现象，加热器能够从取热器的水蒸气将其送至加热器中利用吸收热量，使管内的水经过加热循环，进而实现低温热源热量转移等。在加热器中水蒸气可以对溴化锂溶液喷淋，并将水蒸气变为水溶液形成较多能量，同时能够将加热器内的循环管漏水实现加热，逐渐提高温度。对于浓缩器来说可将吸收的水蒸气被稀释的溴化锂浓缩，将高浓度溴化锂溶液利用汽轮机抽汽，在浓缩器中将以稀释的放热溴化锂进行再次浓缩，经浓缩后送回加热器中完成继续水蒸气吸收提供加热供水。对于再热器来说，可将浓缩剂形成的水蒸气送入加热器，对其完成二次加热，使水温能够快速升高至更高温度，在该容器中可将浓缩器中的水蒸气凝结形成热量，并对加热器进行一次加热水完成再次加热，蒸汽凝结水输送到蒸发器之后，可继续进行下一阶段的循环。
3国内目前热电厂改造情况分析
自2018年来，目前国内很多热电厂均利用热泵技术能够对乏汽余热回收供热装置进行改造，该技术目前已经得到广泛推广应用。比如北京热电股份公司和华电大同第一热电厂等多个公司已经投入这种热泵供热改造项目，并获得了很可观的效益，进一步说明在回收汽轮机乏汽余热方面，利用热泵技术已经逐渐实现高效性和可靠性。
比如对于某热电厂来说，有两台300MW的直接控制机组，对原有的控制系统进行乏汽余热回收供热项目改造，共投资了9600万元，按照热电厂对项目性能的研究结果，该机组能够提供3300TJ的余热供热量，且经过改造后可增加4.5平方千米的供热面积，相当于每年能够为热电厂节约113kt的标准煤质量，每年减少向大气排放二氧化碳、氮氧化物等达到200多吨，减少42kt的灰渣，具有良好的环保和节能效益。除此之外，另一家热电厂对两台300MW的空冷供热机组进行了排气余热回收项目改造，投资8500万元,，经改造之后该电厂的热电机组能够增加2.5平方千米的供热面积，并且每年能够为该热电厂增加2800万元的收益。
4 热电厂改造方案
为进一步实现地区供热负荷的要求，某热电厂对空冷系统采取热泵技术完成项目改造，并进一步显著提升热电厂机组的工作性能。在方案设计中分析热力系统的构成，在本设计方案过程中，在空冷岛和A列外建设供热泵站，具体的热力系统结构如下图所示，
我们可以将传统一级加热模式转为热网换热器，二级加热模式为热泵，并且利用热泵技术对两台机组阀器冷凝余热进行回收。该设计方案的具体设计参数如下表所示。
在计算热平衡时针对循环水吸热量存在下列公式，
Q吸=Gi（i2-i1）
在该公式中循环水流量可以用G1表示，处于110.1兆帕，55摄氏度的水焓值为231.68千焦每千克，而处于1.25兆帕，80摄氏度的水焓值为335.89千焦每千克，当每小时有8000吨的循环水量时此时相对应的吸热量为231.58MW。对于驱动蒸汽放热量及公式如下所示，
Q放=G2（i1’-i2’）
在该公式中驱动蒸汽流量可以用G2表示，当蒸汽焓为0.38兆帕，温度为247摄氏度时，相对应的值为2959.00 7千焦每千克，当蒸汽焓为9千帕，温度为55摄氏度时相对应的值为230.163千焦每千克，当每小时驱动10万千克流量时，相对应的蒸汽放热量为75.8 nMW。 有效利用热量的计算公式如下所示
Q总=Q吸-Q放
可利用的热量为吸热量减放放热量，最终总热量为155.78MW，如果按80%的设备机械效率来算，最终有效利用热量为124.62MW。计算机组可回收乏汽余热量时，乏汽余热主要为从热门机排气到空冷到凝结过程中释放的气体热量，在机组采暖过程中一台机组乏汽量为每小时500吨，余额量为252MW，这相当相对可利用总热量来说是远远高的，进一步证明了该设计方案是切实可行的。
在设备配置方面对每台计算机组分别设置70 MW热量的两台热泵，对于回收机组乏汽采取部分冷凝余热回收的方式，机组乏气是由空冷导排汽管道上引出后再将其引进入热泵。乏汽经过热泵进行余热回收之后，可将其凝结为50摄氏度的凝结水，并返回到排气装置中，热网回水在进入热泵之后能够快速将55摄氏度降升高到80摄氏度，进入换热站后经过热网加热器完成二次加热之后，再进行对外供热。
在空冷岛防冻方面，该机组在运行过程中可以实时调整空冷仪器的运行参数，并通过系统优化的方式来满足当前空冷导的防冻性能要求。从该热电厂技术改造节能效益上来看，通过数据统计，我们发现该项目经过改造之后，每年能够为热电厂节约66.9000吨的标准煤，能够减少向室外排放氧化硫的含量为1.16kt，减少二氧化碳排放量约167kt，减少氮氧化物含量约为151t，减少烟尘和灰渣的排放量分别为1.3和25.1kt。
小结
总而言之，对于热电厂来说，除了热泵系统需要增加一台热网循环泵，能够使热电厂供热性能得到显著提升，同时能够增加2平方千米的供热面积，基本能够满足外网供热负荷需求，经过数据计算，我们发现经过技术改造之后该项目能够投资回收期为7.58a，具有良好的经济效益，且项目资金来源需要考虑分期还付和利润分成的方式，该项目改造具有良好的社会，经济，环保效益，能够基本缓解该区域范围内控制紧张的问题。
参考文献
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论文作者:,涂文峰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/12
标签：机组论文; 热电厂论文; 余热论文; 热泵论文; 溴化锂论文; 热量论文; 水蒸气论文; 《当代电力文化》2019年第16期论文;