燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應(yīng)用

摘 要

摘要：結(jié)合工程實例，對燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應(yīng)用進行了探討。將既有一級管網(wǎng)部分回水作為熱泵主要熱源，將燃氣作為熱泵輔助熱源，對新建居住建筑供熱。介紹了供熱系統(tǒng)
摘要：結(jié)合工程實例，對燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應(yīng)用進行了探討。將既有一級管網(wǎng)部分回水作為熱泵主要熱源，將燃氣作為熱泵輔助熱源，對新建居住建筑供熱。介紹了供熱系統(tǒng)的設(shè)計思路、流程、運行狀況。
關(guān)鍵詞：燃氣溴化鋰吸收式熱泵；供熱；熱力站
Application of Gas-fired Lithium-bromide Absorption-type Heat Pump to Heat-supply Engineering
LI Liwu
Abstract：Combined with an engineering example，the application of gas-fired lithium-bromide absorption-type heat pump to heat-supply engineering is discussed.A part of return water of the existing primary circuit is used as the main heat source of heat pump，and gas is used as the auxiliary heat source of heat pump to supply heat to newly constructed residential buildings.The design idea，process and operation of the heat-supply system are introduced.
Key words：gas-fired lithium-bromide absorption-type heat pump；heat-supply； substation
1 工程概況
    唐山市豐潤區(qū)美景小區(qū)2008年實際供熱面積為26150m2，其中低區(qū)為18377m2，高區(qū)為7773m2。往年該小區(qū)由開發(fā)商采用2臺燃氣鍋爐分別為低區(qū)、高區(qū)供熱，由于采用燃氣鍋爐供熱運行成本太高，導(dǎo)致開發(fā)商無力承擔(dān)，2009年供熱面積增加至8.2×104m2，其中低區(qū)為7.14×104m2，高區(qū)為1.06×104m2，因此向我公司申請集中供熱。雖然美景小區(qū)毗鄰我公司供熱的豐潤區(qū)18號小區(qū)，但是18號小區(qū)一級管網(wǎng)已達到滿負荷運行狀態(tài)，而且該管網(wǎng)處于城市主干道的便道下方，且長度較長，管網(wǎng)改造不具備條件，因此考慮采用燃氣溴化鋰吸收式熱泵供熱。本文對燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應(yīng)用進行探討。
2 設(shè)計思路
    采用燃氣溴化鋰吸收式熱泵從18號小區(qū)1號熱力站一級管網(wǎng)回水中提取部分熱量，并用燃氣進行熱量補充，實現(xiàn)供熱。這樣既不影響18號小區(qū)1號熱力站的供熱效果，又可以實現(xiàn)美景小區(qū)的供熱，還可以降低供熱運行成本，減少燃煤生成的C02、S02，燃氣溴化鋰吸收式熱泵能效比最高可達1.8。
    ① 不拘泥于標準，靈活設(shè)計。目前二級管網(wǎng)的設(shè)計供、回水溫度一般為80、60℃和70、55℃，我們根據(jù)該小區(qū)建筑設(shè)計熱指標為28W/m2的實際情況，并參考往年該小區(qū)供熱的實際供回水溫度和室內(nèi)溫度，確定供回水溫度按64、49℃設(shè)計，以符合供熱實際。
    ②采用直接連接，解決分區(qū)供熱。該小區(qū)設(shè)計供熱面積為8.2×104m2，但高區(qū)供熱面積只有1.06×104m2，低區(qū)建筑高度為38.2m，高區(qū)建筑高度為71.6m。熱泵設(shè)備價格相對較高，現(xiàn)有鍋爐房面積不足，不宜采用2臺熱泵進行分區(qū)供熱。我們采用高、低區(qū)直接連接方式，高區(qū)循環(huán)泵采用高揚程泵，既作為循環(huán)泵，又作為高區(qū)補水泵，在高區(qū)回水管上采用減壓閥，使高區(qū)回水經(jīng)減壓后直接混入低區(qū)回水，再進入熱泵加熱。
    ③ 采用抽水方式解決熱泵承壓問題。由于熱泵內(nèi)的換熱器屬于管殼式換熱器，換熱管為薄壁紫銅管，承壓能力較低，熱泵的設(shè)計壓力為1.0MPa。18號小區(qū)1號熱力站一級管網(wǎng)回水壓力為0.7～0.9MPa，與熱泵機組之間的管溝長達388m，沿程壓降達9.4m，熱泵內(nèi)的壓降為5m，因此須在一級管網(wǎng)管道上安裝加壓泵。但按照傳統(tǒng)設(shè)計將加壓泵安裝在熱泵進口的管道上，則熱泵的工作壓力在部分時段可能超過其設(shè)計壓力，危及設(shè)備安全。因此，我們改變傳統(tǒng)設(shè)計方式，將向熱泵送水改為從熱泵抽水的方式，熱泵入口壓力為0.67～0.89MPa。
   ④ 循環(huán)泵互相備用，降低設(shè)備造價。設(shè)計時，由于選取的低區(qū)循環(huán)泵與一級管網(wǎng)加壓泵的流量和揚程參數(shù)比較接近，因此考慮低區(qū)選取2臺循環(huán)泵，1臺運行，1臺備用，一級管網(wǎng)加壓泵選取1臺，以低區(qū)循環(huán)泵作為備用泵，中間用蝶閥進行隔離和切換，降低了造價。另外，各臺循環(huán)泵均安裝變頻調(diào)速器，便于變流量調(diào)節(jié)及切換。
3 供熱系統(tǒng)流程
美景小區(qū)供熱系統(tǒng)流程見圖1。
 

   18號小區(qū)1號熱力站的一級管網(wǎng)回水經(jīng)燃氣溴化鋰熱泵吸熱后，由一級管網(wǎng)加壓泵從熱泵中抽出，送回?zé)峋W(wǎng)至熱電廠。通過調(diào)整一級管網(wǎng)加壓泵出口混水管手動調(diào)節(jié)閥來調(diào)整進入熱泵的水溫，確保系統(tǒng)不超溫運行。二級管網(wǎng)高區(qū)回水經(jīng)減壓閥減壓后與低區(qū)回水匯合進入熱泵，經(jīng)熱泵加熱后分別由高區(qū)循環(huán)泵和低區(qū)循環(huán)泵從熱泵中抽出，分別送入高區(qū)和低區(qū)用戶。補水定壓點設(shè)在二級管網(wǎng)回水進熱泵前，定壓點壓力按低區(qū)系統(tǒng)運行壓力設(shè)定，以保證運行定壓要求，并適當(dāng)降低熱泵承壓。二級管網(wǎng)高、低區(qū)循環(huán)泵和補水泵均設(shè)2臺，1臺運行，1臺備用。一級管網(wǎng)加壓泵只設(shè)1臺，1臺運行，以二級管網(wǎng)低區(qū)循環(huán)泵作為備用泵。
4 運行狀況
   ① 運行溫度
   在2009—2010年供暖期，該小區(qū)的供熱運行溫度能達到且高于我公司的供熱運行曲線，尤其是在2010年1月的嚴寒期，在遭遇近50年的極端低溫(實際室外平均溫度為-18.6℃)時段，供、回水運行溫度達到了65、53℃，供熱效果達到了設(shè)計預(yù)期。
   ② 分區(qū)供熱
   在運行期間，高區(qū)回水經(jīng)減壓閥后，滿足低區(qū)承壓能力，系統(tǒng)運行安全平穩(wěn)。當(dāng)系統(tǒng)遭遇突然停電故障后，高低區(qū)壓力均下降到0.55MPa，低區(qū)用戶室內(nèi)從未發(fā)生供熱設(shè)施泄漏現(xiàn)象。
   ③ 運行壓力
   采用抽水方式運行后，熱泵進口壓力為0.67～0.89MPa，一級管網(wǎng)加壓泵出口壓力為0.74～0.95MPa，二級管網(wǎng)進熱泵的壓力也僅為0.52～0.55MPa，極大地提高了熱泵的運行安全性。
   ④ 水泵備用
   在運行期間，將低區(qū)備用循環(huán)泵切換為一級管網(wǎng)加壓泵，經(jīng)調(diào)整水泵的運行頻率后，系統(tǒng)依然能夠正常運行。
   ⑤ 供熱成本
   在2009年11月12日正式投入運行，至2010年1月31日，累計消耗天然氣106903m3，室外平均溫度為-4.635℃，累計供熱時間為1920h，供熱成本為17.45元/m2。折算到唐山地區(qū)近15年供暖期的室外平均溫度0℃，供熱時間142d，供暖室內(nèi)計算溫度取18℃，該小區(qū)的運行成本達到21元/m2。
 
(本文作者：李立武 唐山市熱力總公司 河北唐山 063000)