吸收式熱泵乏汽余熱回收的方式與設(shè)計
余熱回收方式主要有直接回收和間接回收2種。從熱量利用角度考慮,直接回收更好,但實際采用哪種方式回收還需看熱電廠具體情況。對于水冷機組可采用回收乏汽的直接回收,也可采用回收冷卻循環(huán)水的間接回收,但采用直接回收,汽輪機低壓缸與凝氣器直接相連,系統(tǒng)改造較困難,而且系統(tǒng)運行時需對乏汽和冷卻循環(huán)水同時調(diào)節(jié),運行也不方便,因此對水冷機組更適合采用間接回收方式。而對于空冷機組,采用直接回收方式更合理。
乏汽余熱回收設(shè)計時需注意以下幾點:
(1) 關(guān)于余熱回收量的考慮
采用吸收式熱泵供熱實際上是抽氣和乏汽同時供熱,如圖4 所示,供暖負荷隨氣溫的一般變化情況如圖5 所示,供熱設(shè)計必須滿足最大供熱負荷要求,當(dāng)抽氣量達到最大時,供熱量達到最大負荷,此時乏汽量最小,吸收式熱泵應(yīng)該回收最小乏汽余熱。這樣在供暖最大負荷時,吸收式熱泵回收全部乏汽余熱,涼水塔可關(guān)閉,但在供暖部分負荷時,需考慮汽輪機工作的穩(wěn)定性,一種方法是調(diào)節(jié)主蒸汽量,保證乏汽余熱可全部被吸收式熱泵回收,另一種是主蒸汽量不變時,可通過吸收式熱泵及原冷卻裝置(涼水塔或空冷島) 的共同工作,通過調(diào)節(jié)進入冷卻裝置的乏汽量適應(yīng)供暖負荷的變化,從而保證汽輪機工作的穩(wěn)定性。
另外,對空冷機組,按最小乏汽量回收設(shè)計時,要考慮空冷島防凍問題,冬季空冷島運轉(zhuǎn)有最小防凍流量要求,如果最小乏汽流量不能保證,空冷島會發(fā)生凍結(jié),這是不允許發(fā)生的。
圖4 吸收式熱泵供熱流程
圖5 供暖負荷隨氣溫變化情況
(2) 抽汽壓力對系統(tǒng)的影響
汽輪機抽汽作為吸收式熱泵驅(qū)動熱源對系統(tǒng)的影響是: 熱網(wǎng)水溫度不變時,抽汽壓力越高,吸收式熱泵可將熱網(wǎng)水加熱的溫度越高,同時系統(tǒng)投資經(jīng)濟性越好。實際機組運行中,熱網(wǎng)水溫度是隨室外氣溫變化的,如圖6 所示,不同的熱網(wǎng)水溫度對抽汽壓力的要求也不一樣,如圖7 所示。而汽輪機供暖抽汽一般為可調(diào)抽汽(一般300MW機組抽汽壓力調(diào)節(jié)范圍為0.2 ~0.5MPa(G) ,因此可在室外氣溫較低供暖負荷較大時,將抽汽壓力調(diào)節(jié)高,而在供暖負荷較小時,采用一般的抽汽壓力,這樣可降低系統(tǒng)投資。
圖6 熱網(wǎng)供回水溫度隨室外氣溫變化
圖7 熱網(wǎng)水溫度與抽汽壓力的關(guān)系
(3) 冷卻循環(huán)水溫度對系統(tǒng)的影響
冷卻循環(huán)水溫度是影響吸收式熱泵供暖系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù),因為該參數(shù)既對吸收式熱泵影響較大又對熱電廠發(fā)電及運行影響也大,下面分別闡述。冷卻循環(huán)水對吸收式熱泵的影響是,該溫度越高,吸收式熱泵可將熱網(wǎng)水加熱的溫度越高,同時回收的冷卻循環(huán)水熱量也越高,吸收式熱泵供熱能力越大,因吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能性主要體現(xiàn)在吸收式熱泵回收冷卻循環(huán)水余熱上,因此冷卻循環(huán)水溫度越高,吸收式熱泵供熱能力越大,系統(tǒng)投資回收期越少,如圖8; 而冷卻循環(huán)水溫度對熱電廠的主要影響是,該溫度越高汽輪機背壓越高,如圖9,發(fā)電煤耗越高。
圖8 冷卻循環(huán)水溫度對吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的投資回收期影響
圖9 冷卻循環(huán)水溫度對汽輪機背壓的影響
經(jīng)過實際項目計算,提高冷卻循環(huán)水溫度對熱電廠的煤耗提高收益減小的影響要遠小于對供暖系統(tǒng)的收益增加的影響,因此在保證熱電廠運行安全的前提下,提高冷卻循環(huán)水溫度對采用吸收式熱泵的熱電聯(lián)產(chǎn)運行是大有好處的。另外,不同的熱網(wǎng)水溫度對冷卻循環(huán)水溫度的要求也不一樣,如圖10 所示。
圖10 冷卻循環(huán)水溫度與熱網(wǎng)水溫度的關(guān)系
可通過對冷卻循環(huán)水溫度的調(diào)節(jié)達到整個采暖季的更經(jīng)濟運行,當(dāng)室外氣溫較低供暖負荷較大時,將冷卻循環(huán)水溫度向上調(diào)節(jié),而在供暖負荷較小時,向下調(diào)節(jié),這樣還可進一步減少發(fā)電煤耗的收益損失,從而使系統(tǒng)更節(jié)能。
(4) 做好余熱在熱泵與冷卻裝置間調(diào)節(jié)
在供熱負荷變化的同時保證汽輪機運行安全穩(wěn)定性,需要余熱在熱泵與冷卻裝置間具有良好的調(diào)節(jié)性,當(dāng)供熱負荷較大時,余熱盡可能被吸收式熱泵回收,當(dāng)供熱負荷較小時,吸收式熱泵回收余熱減少,此時需要一部分余熱進入冷卻裝置冷卻。對于水冷機組,需做好冷卻循環(huán)水量在熱泵與涼水塔間調(diào)節(jié); 對于空冷機組,需做好乏汽在吸收式熱泵與空冷島間的調(diào)節(jié)。