吸收式热泵回收发电机余热探讨

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1、吸收式热泵回收发电机余热探讨匡胜严（1）蒲文雄（2）（远大空调有限公司,湖南长沙410138；远大能源利用管理公司，北京100086）摘要：吸收式热泵是一种以溴化锂吸收式技术为基础，以热能作为驱动能源，通过回收低品位的热量，来制取满足采暖或工艺用中、高温热水，实现余热回收利用、从低温向高温输送热能的供热设备。电厂发电机组能耗高，一次能源效率只有35%左右，大部分热能都通过冷却水排放到环境中，形成巨大能源浪费和环境污染。吸收式热泵能回收冷却水的热量并用于城镇集中供热，对于电厂降低采暖煤耗意义重大。关键

2、词：吸收式热泵、发电机余热、余热回收0引言北方的集中供暖是我国建筑能耗最大的领域。据统计，全国供热面积约75亿平方米，能耗达到1.5亿吨标准煤，占全国能耗的7%，全国城市建筑能耗的40%。随着全国城镇化不断的推进，总的供热面积及能耗还将进一步增加。我国集中供热方式主要有燃煤锅炉、水源热泵以及热电联产等。这三种方式中，燃煤锅炉的供热一次能耗超过145g标煤/kWh；水源热泵的供热一次能耗为110~150g标煤/kWh；热电联产的供热一次能耗为85~120g标煤/kWh。虽然热电联产是目前国内供热效率最

3、高和最主要的供热形式，但其部分热量通过冷却水排放到环境大气中，仍然存在很大的节能空间。如果能将冷却水的热量回收利用并用于采暖，将对供热系统形式产生革命性变化。1.吸收式热泵简介吸收式热泵不同于电压缩式热泵，它是以热能作为驱动热源的设备。吸收式热泵和吸收式制冷机的原理上都是以溴化锂吸收式技术为基础，只是两者工况不同而已。吸收式热泵主要由发生器、吸收器、蒸发器、冷凝器及其它辅助设备组成（如图1）。发生器内输入驱动热源，溴化锂溶液被加热至140℃产生水蒸汽和浓溴化锂溶液。在蒸发器内真空度非常高，来自冷凝器

4、的冷剂在高真空环境中蒸发，吸收低温热源的热量。发生器产生的浓溶液在吸收器内吸收来自蒸发器内的蒸汽放出热量加热中温水。中温水被加热后进入冷凝器将发生器来的蒸汽冷凝成冷剂水，中温水第二次被加热。吸收式热泵能获得比低温热源高50~60℃且低于95℃的热水。由于中温水的热量来自于两部分，一部分回收低温热源的热量，另外一部分来自驱动热源。因此吸收式热泵供热COP（中温水热量/驱动热量）可达到1.6~1.8，而传统的供热模式仅有0.9。由此可见吸收式热泵供热具有巨大的节能优势。图1.吸收式热泵组成及原理2.吸收

5、式热泵回收发电余热的应用汽轮发电机和燃气发电机都是以燃烧一次能源来获取电力发电设备。在燃烧一次能源中都会产生大量的余热。抽凝式热电机组电力输出为30%，供热输出为30%，排气冷凝损失为20%，其它损失占20%；纯凝式汽轮机组发电效率为38%，排气冷凝损失45%，其它损失17%；燃气涡轮机发电效率为30%，烟气排热损失55%，其它损失15%。发电机的余热以低温冷却水或高温烟气的形式排出，这两部分热量正好可以作为热泵机组的低温热和驱动热源加以利用。2.1与抽凝式机组结合的吸收式热泵系统吸收式热泵与抽凝机

6、组配套产生80℃左右的中温水作为集中采暖用水已在北方开始得到应用。传统的热电联供系统（如图2）都是通过从抽凝式机组中抽出的蒸汽作为加热源，通过换热器来加热采暖水。此种模式虽然一次能源效率高于热水锅炉，但仍有20%的热量通过冷却水排到环境中。图2.传统热电联产系统图3为采用吸收式热泵机组后的系统示意图。吸收式热泵以蒸汽发电机的抽汽（0.1~0.8MPa）为热源驱动吸收式热泵，将电厂冷却水作为低温热源，采暖水经吸收式热泵后由50℃提升到80℃。图3吸收式热泵与抽凝机组配套系统与传统的热电联供模式相比，吸

7、收式热泵回收了冷却水的热量，将原一次能源效率由60%，提高到80%（发电效率28%，供热输出30%，新增供热22%，其它损失22%）。以某热电厂为例，采用5台单机供热量为14MW的吸收式热泵机组供热。电厂冷却水温度为24/31℃，驱动蒸汽压力为0.8MPa，将47℃的采暖水提升到83℃。整个项目回收冷却水的热量为23MW，新增供热面积40万平米，年节省采暖标准煤1.5万吨，减排二氧化碳4万吨，年采暖收益达1000万元，2年收回全部投资成本，取得很好的经济效益和环保效益。据统计，全国热电机组装机容量为

8、16655万千瓦，我国三北地区约有141台纯凝机组（4466.7万千瓦）可以改造成热电机组（单位投资130-220元/万千瓦，改造周期2-3个月）［1］。如将发电机的冷凝热回收用于采暖，将新增供热面积20多亿平米，年节标煤1.2亿吨以上。2.2与燃气轮机结合的吸收式热泵系统吸收式热泵机组是以热能为驱动热源，不但可以使用蒸汽、热水，还可使用高温烟气来直接驱动。燃气涡轮机发电后，产生的废热主要是以高温烟气的形式排放。烟气温度为300~500℃可以作为吸收式热泵的驱动热源，