（内蒙古通辽市通辽发电总厂有限责任公司发电分厂内蒙古通辽市028000）
摘要：吸收式热泵能有效利用低品位热能或回收工业生产中的废热将其重新利用。本文论述了利用吸收式热泵的电厂乏汽余热回收性能研究。
关键词：吸收式热泵；余热回收；背压
影响吸收式热泵供热系统能耗的因素包括采暖抽汽压力、背压及一次网供回水温度等几方面。抽汽压力越高，热泵出口温度越高，热泵能多回收乏汽余热，使供热能力提高，但由于抽汽影响发电量大，供热能耗较高。适当提高背压虽然会影响低压缸发电量，但由于热泵回收乏汽比例增加，不仅提高了热源供热能力，还降低了热源供热能耗。热网温度是另一个影响吸收式热泵供热系统供热能耗的关键因素。因此，降低一次网回水温度对降低吸收式热泵供热系统能耗十分有利。
一、吸收式热泵概述
吸收式热泵（升温型，又称作热变换器）是一种利用低品位热源，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的循环系统。是回收利用低温位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。其主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液换热器、溶液泵等组成。
二、利用吸收式热泵的电厂乏汽余热回收存在的问题
吸收式热泵的性能主要受到采暖抽汽压力、背压和一次网温度的影响，参数不同使热泵出口温度不同，从而导致热泵回收凝汽余热的能力不同。很多吸收式热泵项目，尤其湿冷电厂的吸收式热泵项目实际运行效果并不理想。主要有如下问题：
1、抽汽参数的限制.600MW的供热机组和由纯凝改供热的300MW机组采暖抽汽压力通常在0.6MPa以上，吸收式热泵能达到较高的出口温度。但对200MW及以下等级的供热机组抽汽压力通常在0.3MPa以下，抽汽压力较低，造成吸收式热泵回收余热困难，升温幅度受限。
2、受乏汽余热温度的限制。湿冷汽轮机组的运行背压通常在10kPa以下，空冷汽轮机组运行背压通常在20kPa以下。尤其对湿冷机组，回收循环冷却水的温度低，使热泵性能较差。
3、一次热网回水温度的影响。常规热电联产的一次网回水温度通常在60℃左右，受热泵提升温度上限的制约，特别是严寒期供热需求最大时，一次热网回水温度反而升高，导致热泵回收余热能力下降。
三、抽汽压力的影响
不同供热机型抽汽压力不同，一般容量越大的机组，采暖抽汽压力等级越高.200MW等级、300MW等级、600MW等级机组抽汽压力一般分别为0.25MPa、0.4MPa、1。OMPa。
以一次网供、回水温度120℃/60℃，背压10kPa为例，不同抽汽压力下吸收式热泵的出口温度不同。本文对吸收式热泵的参数均作如下取值：循环冷却水在热泵蒸发器的温降取5℃，蒸发器、冷凝器端差均取3℃。随着采暖抽汽压力升高，热泵出口温度显著提高，说明可回收更多余热。对目前以300MW机组为热源的热电联产系统，在抽汽压力0.4MPa的条件下热泵的出口温度仅为76℃。
由于通过吸收式热泵回收凝汽余热，热源的供热能力得到提高，不同抽汽压力下，随着抽汽压力升高，由于热泵出口温度升高回收余热量增加，热源的供热能力有显著提高。可看出对常规300MW供热机组，热网水温升在15℃左右，增加的供热能力仅为12％左右，显然，热源的凝汽余热没有得到充分利用。
在背压10kPa下，凝汽余热的供热煤耗按3.4kgce/GJ计算，由此可得到不同抽汽压力下热源的供热煤耗，同时不同型号的汽轮机组抽汽压力不同，抽汽压力越高，汽轮机的供热能耗越高。其原因在于：虽然抽汽压力的增加会使余热回收份额增加，可降低供热能耗，但总供热量中抽汽相对于余热的比例较大，抽汽压力升高使抽汽份额供热能耗显著增加，其影响大于凝汽供热份额增加所降低的供热能耗。虽然抽汽压力高的汽轮机供热能耗较高，但其通过吸收式热泵回收余热的比例较大，相比于直接抽汽供热而言，供热能耗由于回收余热而明显下降。
四、背压的影响
由于提高背压会降低汽轮机低压缸的有效焓降，因此对发电量会造成不利影响。对湿冷机组，通常认为不影响发电量的正常运行背压为4kPa，运行背压一般不超过12kPa。背压越高，凝汽供热煤耗越高。虽然提高背压会影响发电量，但提高背压使吸收式热泵的蒸发温度提高，有利于改善吸收式热泵的性能。以一次网供、回水温度120℃/60℃、抽汽压力0.3MPa为例，不同背压下，吸收式热泵的出口温度随着背压升高，热泵出口温度也随之升高。同时，随着背压升高，凝汽余热供热比例增加，热源的供热能力有明显提高。此外，由于低品位的凝汽余热替代了高品位的采暖抽汽，使热源供热能耗下降。由此可见，虽然提高背压会影响部分发电量，增加热源的供热能耗，但由于多回收凝汽余热减少了抽汽供热比例，综合来看适当提高背压对降低热源供热能耗是有利的。但在相同热泵出口温度下，背压升高对降低供热能耗却十分不利，因乏汽份额的供热能耗升高会导致热源供热能耗升高。因此，对吸收式热泵供热系统，提高背压应以增大凝汽供热比例替代抽汽供热为目的，而不是改善热泵的性能系数。
五、一次网温度的影响
以2×300MW机组供热系统为例，当一次网回水温度较高时，凝汽器无法参与直接换热，此时吸收式热泵仅能回收部分凝汽余热。对常规热电联产供热系统，热力站通过板式换热器换热，严寒期一次网供、回水温度为120℃/60℃。而通过在热力站设置吸收式换热机组降低一次网回水温度的供热系统，以严寒期一次网供、回水温度120℃/25℃为例可知，常规板式换热器和吸收式换热机组的换热特性不同。对设置常规板式换热器的热力站，末寒期一次网供、回水温度均明显降低。而设置吸收式换热机组的热力站，末寒期一次网供水温度降低，但整个采暖季一次网回水温度基本保持不变。
以供水温度120℃，背压10kPa为例，设计工况下，由于回收乏汽量减少，热源的供热功率逐渐降低。其中，当一次网回水温度高于45℃时，仅由吸收式热泵回收机组凝汽余热。可见，随一次网回水温度升高，吸收式热泵的供热量也在逐渐减少，说明一次网回水温度升高热泵回收凝汽余热更加困难。
设计工况下，对应不同一次网回水温度，由于随一次网回水温度升高回收乏汽量减少，热源相比于直接抽汽供热增加的供热能力也逐渐减少。以严寒期一次网回水温度25℃为例，整个采暖季运行中，凝汽器和吸收式热泵均承担基础供热负荷，在末寒期尖峰加热完全退出，热网水仅由凝汽器和吸收式热泵升温。另外，随着热负荷减少，凝汽余热供热份额增加，供热能耗随之降低。同理可得到不同一次网回水温度下，各工况整个采暖季热源的供热煤耗。由此可看出，通过降低一次网回水温度的方式能显著降低热源整体供热能耗，因此在吸收式热泵供热系统的设计中应尽量降低一次网回水温度。
除一次网回水温度外，一次网供水温度变化也会对吸收式热泵供热系统回收凝汽余热产生影响。以严寒期一次网回水温度35℃，背压10kPa为例，凝汽器和吸收式热泵共同回收该机组凝汽余热。设计工况下，对应不同一次网供水温度，由热源的供热量构成可看出，不同供水温度下热源的供热能力基本不变。随着一次网供水温度升高，吸收式热泵的供热量降低，因此，凝汽余热的供热比例逐渐降低。
整个采暖季，随一次网供水温度升高，由于凝汽余热供热比例下降，热源的供热煤耗逐渐升高。虽然降低一次网供水温度使热源的供热能耗有所降低，但由于热网流量增加可能带来两方面问题：①既有管网的输送能力可能受限，使热源的供热能力不能进一步发挥；②流量增加使热网的输配能耗明显增加。因此，供水温度应根据热源能耗和输配能耗两方面因素综合考虑。
六、结语
吸收式热泵回收电厂凝汽余热已得到不少工程应用，但很多情况下运行效果并不理想。本文对影响吸收式热泵性能的因素进行了分析，着重论述了这些因素对热源供热能力及供热能耗的影响。
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