熱泵技術(shù)在富拉爾基熱電廠應(yīng)用的可行性

王曉紅

（黑龍江黑化集團(tuán)有限公司熱電廠，黑龍江 齊齊哈爾 161041）

熱泵技術(shù)在富拉爾基熱電廠應(yīng)用的可行性

王曉紅

（黑龍江黑化集團(tuán)有限公司熱電廠，黑龍江 齊齊哈爾 161041）

介紹了佳木斯熱電廠熱泵機(jī)組概況，論述了熱泵技術(shù)對佳木斯熱電廠運(yùn)行的影響，分析了熱泵技術(shù)在富拉爾基熱電廠應(yīng)用的可行性，闡明了熱泵技術(shù)參數(shù)與富拉爾基熱電廠實(shí)際狀況存在的差異，提出了改進(jìn)措施。

熱泵原理；技術(shù)參數(shù)；存在問題；可行性分析；系統(tǒng)改造

0 引言

隨著熱泵技術(shù)的逐漸成熟及國家節(jié)能環(huán)保的需要，熱泵技術(shù)作為一種新興技術(shù)在電廠中得到了廣泛應(yīng)用。下面以佳木斯熱電廠應(yīng)用熱泵技術(shù)為實(shí)例，詳細(xì)分析熱泵技術(shù)在富拉爾基熱電廠（以下簡稱富熱電廠）應(yīng)用的可行性。

1 佳木斯熱電廠熱泵機(jī)組概況及技術(shù)參數(shù)

佳木斯熱電廠安裝8臺38.38MW熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組總裝機(jī)307MW。該項(xiàng)目計(jì)劃投資12 666萬元、設(shè)計(jì)增加供熱130.59MW，增加供熱面積225萬m2。佳木斯熱電廠熱泵為吸收式熱泵，它是以高溫蒸汽的熱能為驅(qū)動力，利用溴化鋰溶液的特性，將汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水熱量吸收，用來加熱熱網(wǎng)水的一種裝置。它的特點(diǎn)是需要高溫（稍有過熱度）蒸汽來驅(qū)動，蒸汽的技術(shù)參數(shù)：壓力，0.37MPa；溫度，165℃；流量，37.5 t／h（8臺合計(jì)300 t／h）。熱泵對凝汽器循環(huán)水的要求：凝汽器出口溫度，35℃；入口溫度，25℃；壓力，0.8MPa；流量，1 389 t／h（8臺合計(jì)11112 t／h）。熱泵對熱網(wǎng)水的要求：熱泵入口溫度，60℃；出口溫度，82℃；壓力，1.6MPa；流量，1 500 t／h（8臺合計(jì)12000 t／h）。

2 佳木斯熱電廠系統(tǒng)改造

2.1 蒸汽系統(tǒng)改造

佳木斯熱電廠300MW機(jī)組五抽蒸汽熱泵改造前用作熱網(wǎng)首站加熱器汽源，主要技術(shù)參數(shù)如下：壓力，0.4MPa；溫度，266℃；流量，500 t／h。為了滿足熱泵驅(qū)動蒸汽達(dá)到壓力為0.37MPa、溫度為165℃、流量為300 t／h的要求，該廠將五抽蒸汽經(jīng)過減溫、減壓器后達(dá)到熱泵驅(qū)動蒸汽要求，向熱泵供驅(qū)動蒸汽，該蒸汽母管直徑為1 000mm，8臺熱泵采用并聯(lián)方式，驅(qū)動蒸汽由該蒸汽母管經(jīng)16條?300mm管道向熱泵供汽。熱泵內(nèi)高溫驅(qū)動蒸汽產(chǎn)生的疏水經(jīng)3臺132 kW的變頻疏水泵導(dǎo)入除氧器。由于該廠熱網(wǎng)為二次換熱網(wǎng)，熱泵出口溫度為82℃，達(dá)不到110℃的高溫水要求，該廠將五抽剩余蒸汽用作提高熱網(wǎng)水溫度的汽源，調(diào)整熱網(wǎng)水供水溫度。

2.2 機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)改造

改造前，300MW機(jī)組循環(huán)水由松花江邊泵站提供，屬于開式循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水流量為12000 t／h，冬季循環(huán)水出口溫度為10～15℃，真空度為97 kPa。

熱泵對循環(huán)水要求：閉式循環(huán)水；熱泵入口循環(huán)水溫度為35℃（凝汽器循環(huán)水出口溫度），熱泵出口溫度為25℃（凝汽器循環(huán)水入口溫度）；循環(huán)水量單臺熱泵1389 t／h，8臺共計(jì)11 112 t／h。為了滿足熱泵要求，該廠將原開放式循環(huán)水系統(tǒng)改為閉式循環(huán)水系統(tǒng)，具體變動為：在循環(huán)水回水溝加裝閘板，水通過1根溢流管引入虹吸井，再通過2臺400 kW、6000 t／h循環(huán)水泵升壓至0.8MPa循環(huán)往復(fù)向凝汽器供水。為了防止熱泵在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，該廠保留了原循環(huán)水供水系統(tǒng)以備用。為了防止熱泵運(yùn)行中凝汽器循環(huán)水流量因漏泄而減少，該廠增設(shè)3臺循環(huán)水補(bǔ)水泵，作為虹吸井的備用補(bǔ)水水源。補(bǔ)水泵參數(shù)：流量，1250 t／h；功率，55 kW。

2.3 熱網(wǎng)水改造

佳木斯熱網(wǎng)為二次換熱網(wǎng)，佳木斯熱電廠作為熱網(wǎng)首站向佳木斯熱網(wǎng)提供高溫水，溫度最高為110℃。改造前，熱網(wǎng)回水通過熱網(wǎng)加熱器加溫后供出，汽源為300MW機(jī)組五抽。

改造情況。投入熱泵后熱網(wǎng)回水首先通過熱泵機(jī)組，溫度由60℃升高到82℃，根據(jù)室外溫度情況，若達(dá)不到熱網(wǎng)首站要求，再通過熱網(wǎng)加熱器升溫后供出。熱泵與熱網(wǎng)加熱器是串聯(lián)系統(tǒng)并加裝一旁路管道，當(dāng)熱泵溫度達(dá)到熱網(wǎng)首站要求時，熱泵出口水不再經(jīng)過熱網(wǎng)加熱器而直接送出。熱網(wǎng)水改造主要是將熱網(wǎng)壓力水通過1根?1200mm管道送入熱泵廠房內(nèi)，經(jīng)過自動過濾器后作為8臺熱泵的入口熱網(wǎng)水母管。8臺熱泵熱網(wǎng)水入口管路為并聯(lián)方式，分別從熱網(wǎng)水母管引出。熱網(wǎng)水經(jīng)過熱泵加熱后匯入熱網(wǎng)供水母管向外直接供出，若溫度達(dá)不到要求，再經(jīng)熱網(wǎng)加熱器升溫后向外供出。

3 佳木斯熱電廠采用熱泵技術(shù)對運(yùn)行的影響

由于熱泵對汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水溫度要求為出口35℃、入口25℃，所以機(jī)組在運(yùn)行中真空度由97 kPa下降至89 kPa，有功負(fù)荷同比減少20MW，汽輪機(jī)汽耗量增加。

熱泵對凝汽器循環(huán)水水質(zhì)要求不高，循環(huán)水需要經(jīng)過化學(xué)水處理，其實(shí)簡單處理除掉雜質(zhì)和部分氯離子即可（佳木斯熱電廠目前沒有對水進(jìn)行處理，曾發(fā)生過熱泵換熱管堵塞的情況）。

4 熱泵技術(shù)在富熱電廠應(yīng)用的可行性

從總體上來說，富熱電廠基本上具備上熱泵的條件，但是很多設(shè)備需要改造。另外，由于該廠在采暖期間凝汽器冷源損失已經(jīng)很小，汽輪機(jī)效率已經(jīng)很高，應(yīng)用熱泵技術(shù)后，經(jīng)濟(jì)性不如佳木斯電廠。

4.1 蒸汽系統(tǒng)分析

富熱電廠目前沒有壓力0.37MPa、溫度165℃等級的蒸汽，但可將壓力0.7～1.2MPa、溫度272℃等級的蒸汽通過減溫減壓器降至符合熱泵要求的蒸汽。由于0.7～1.2MPa等級蒸汽做功能力高于佳木斯熱電廠0.4MPa、溫度266℃等級的蒸汽，其經(jīng)濟(jì)性不如佳木斯熱電廠，熱泵共計(jì)需要300 t／h蒸汽。富熱電廠目前0.7～1.2MPa等級產(chǎn)蒸汽總量為600 t／h，其中＃9機(jī)組用汽160 t／h，鋼廠、重機(jī)廠工業(yè)用汽80 t／h（當(dāng)前值），高溫水需蒸汽100 t／h，剩余260 t／h。該蒸汽經(jīng)過減溫減壓器后，比熱泵所需的蒸汽略小，若可按富熱電廠現(xiàn)有蒸汽量設(shè)計(jì)熱泵，其蒸汽可滿足熱泵要求。

4.2 循環(huán)水分析

熱泵需要循環(huán)水量為11112 t／h，富熱電廠＃1～＃6機(jī)組每臺凝汽器循環(huán)水量約為3 000 t／h，其中任意4臺機(jī)組總水量都能滿足熱泵的要求。熱泵要求閉式循環(huán)，富熱電廠可將4臺機(jī)組的循環(huán)水匯集一起引入一新建的虹吸井，增設(shè)2臺6 000（t／h）循環(huán)水泵經(jīng)凝汽器向熱泵供所需的循環(huán)水，但系統(tǒng)需要改造：該4臺機(jī)組回水暗溝加裝閘板，截止排水溝通道；新建一口虹吸井可將該4臺機(jī)組的循環(huán)水通過暗溝（或管道）引入虹吸井作為凝汽器循環(huán)水以循環(huán)往復(fù)使用；為了防止循環(huán)水量不足，在現(xiàn)有循環(huán)水母管和新建虹吸井之間，設(shè)計(jì)1根聯(lián)絡(luò)管并加裝閥門作為虹吸井補(bǔ)水管備用；為了防止熱泵故障而影響機(jī)組運(yùn)行，應(yīng)保留原循環(huán)水管路。由于富熱電廠機(jī)組凝汽器為銅管，設(shè)計(jì)壓力0.25MPa，在選用循環(huán)水泵時，出口壓力不能超過0.25MPa（佳木斯熱電廠凝汽器為鋼管，循環(huán)水泵出口壓力0.8MPa），循環(huán)水系統(tǒng)改動量較大，但經(jīng)過改造可以滿足熱泵的要求。

4.3 熱網(wǎng)水分析

熱泵對熱網(wǎng)水參數(shù)要求：流量，12000 t／h；壓力，1.6MPa；熱泵入口溫度，≤60℃。富熱電廠回水溫度為55～60℃，能夠滿足熱網(wǎng)的要求。總供水流量為17000 t／h，其中高溫水3 000 t／h。為了滿足熱泵的要求，可增設(shè)1根壓力水母管，經(jīng)三通調(diào)節(jié)閥進(jìn)入熱泵熱網(wǎng)水流量為12000 t／h，剩余流量直接進(jìn)入熱水器加熱。熱網(wǎng)水量經(jīng)過改造可滿足熱泵要求。壓力母管壓力為0.8MPa，不能滿足熱泵要求，但可按照富熱電廠壓力等級進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.4 熱泵泵房

熱泵泵房占地面積為3000m2（60m×50m），富熱電廠可以選擇變電所北側(cè)與供熱水站之間的空地建設(shè)熱泵泵房。

綜上所述，富熱電廠基本符合上熱泵的條件，故熱泵技術(shù)可以在富熱電廠得到應(yīng)用。

5 富熱電廠采用熱泵技術(shù)對運(yùn)行的影響

（1）采用熱泵技術(shù)后，凝汽器循環(huán)水入口溫度升高至25℃，凝汽器真空度將由97 kPa下降至88 kPa，負(fù)荷同比下降14MW，使機(jī)組汽耗量增加。

（2）采用熱泵技術(shù)后，熱網(wǎng)水阻力增加，線路水泵運(yùn)行的臺數(shù)也會增加。

（3）熱泵運(yùn)行時，富熱電廠江岸泵站冬季可由2臺循環(huán)水泵運(yùn)行減至1臺循環(huán)水泵運(yùn)行，取水量減少12000 t／h。

（4）熱泵所需高溫蒸汽量大，壓力為0.7～1.2 MPa，蒸汽耗量增加較多，使得鋼廠和重機(jī)廠的高溫水供熱量受到了限制。

（5）采用熱泵技術(shù)后，富熱電廠0.02MPa等級蒸汽用量大幅度減少，熱網(wǎng)水量為1700 t／h，只是用于5000 t／h（扣除熱泵12000 t／h）熱網(wǎng)水加熱、生水加熱和補(bǔ)水加熱。但＃3～＃6機(jī)組及平均抽汽量不會小30 t／h，所以對機(jī)組帶負(fù)荷影響不大。

（6）采用熱泵技術(shù)后，機(jī)組凝汽器真空度將下降到89 kPa左右，富熱電廠規(guī)程規(guī)定，汽輪機(jī)不允許在真空度低于88 kPa以下長期運(yùn)行。

（7）由于熱泵對循環(huán)水溫度要求很高，所以富熱電廠對凝汽器干燥時會影響熱泵運(yùn)行。

6 結(jié)論

綜上所述，富熱電廠基本具備應(yīng)用熱泵技術(shù)的條件，但是熱泵部分技術(shù)參數(shù)必須按照富熱電廠的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)用熱泵技術(shù)會使富熱電廠供熱能力有所提高，但其改造量較大，經(jīng)濟(jì)性不如純凝電廠。

［1］王東雷.熱泵技術(shù)及其在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2012，34（3）：70-74.

［2］李鐵軍.循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)存在的問題及改造［J］.華電技術(shù)，2012，34（8）：68-72.

［3］竇鵬飛.電廠循環(huán)水余熱利用改造中出現(xiàn)的問題及解決方案［J］.華電技術(shù)，2014，36（12）：59-61.

［4］王海成.吸收式熱泵回收300MW供熱機(jī)組循環(huán)水余熱的效益分析［J］.華電技術(shù)，2014，36（3）：69-72.

（本文責(zé)編：王書平）

TK 284.1

：B

：1674-1951（2015）04-0039-02

王曉紅（1978—），女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師，從事電廠動力工程方面的工作（E-mail：wxh892749466＠163. com）。

2014-06-16；

2014-12-18