燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應用

摘 要

摘要：結合工程實例，對燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應用進行了探討。將既有一級管網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
摘要：結合工程實例，對燃氣溴化鋰吸收式熱泵在供熱工程的應用進行了探討。將既有一級管網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。介紹了供熱系統的設計思路、流程、運行狀況。
關鍵詞：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
    唐山市豐潤區美景小區2008年實際供熱面積為26150m2，其中低區為18377m2，高區為7773m2。往年該小區由開發商采用2臺燃氣鍋爐分別為低區、高區供熱，由于采用燃氣鍋爐供熱運行成本太高，導致開發商無力承擔，2009年供熱面積增加至8.2×104m2，其中低區為7.14×104m2，高區為1.06×104m2，因此向我公司申請集中供熱。雖然美景小區毗鄰我公司供熱的豐潤區18號小區，但是18號小區一級管網已達到滿負荷運行狀態，而且該管網處于城市主干道的便道下方，且長度較長，管網改造不具備條件，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用進行探討。
2 設計思路
    采用燃氣溴化鋰吸收式熱泵從18號小區1號熱力站一級管網回水中提取部分熱量，并用燃氣進行熱量補充，實現供熱。這樣既不影響18號小區1號熱力站的供熱效果，又可以實現美景小區的供熱，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，靈活設計。目前二級管網的設計供、回水溫度一般為80、60℃和70、55℃，我們根據該小區建筑設計熱指標為28W/m2的實際情況，并參考往年該小區供熱的實際供回水溫度和室內溫度，確定供回水溫度按64、49℃設計，以符合供熱實際。
    ②采用直接連接，解決分區供熱。該小區設計供熱面積為8.2×104m2，但高區供熱面積只有1.06×104m2，低區建筑高度為38.2m，高區建筑高度為71.6m。熱泵設備價格相對較高，現有鍋爐房面積不足，不宜采用2臺熱泵進行分區供熱。我們采用高、低區直接連接方式，高區循環泵采用高揚程泵，既作為循環泵，又作為高區補水泵，在高區回水管上采用減壓閥，使高區回水經減壓后直接混入低區回水，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，熱泵的設計壓力為1.0MPa。18號小區1號熱力站一級管網回水壓力為0.7～0.9MPa，與熱泵機組之間的管溝長達388m，沿程壓降達9.4m，熱泵內的壓降為5m，因此須在一級管網管道上安裝加壓泵。但按照傳統設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計壓力，危及設備安全。因此，我們改變傳統設計方式，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 循環泵互相備用，降低設備造價。設計時，由于選取的低區循環泵與一級管網加壓泵的流量和揚程參數比較接近，因此考慮低區選取2臺循環泵，1臺運行，1臺備用，一級管網加壓泵選取1臺，以低區循環泵作為備用泵，中間用蝶閥進行隔離和切換，降低了造價。另外，各臺循環泵均安裝變頻調速器，便于變流量調節及切換。
3 供熱系統流程
美景小區供熱系統流程見圖1。
 

   18號小區1號熱力站的一級管網回水經燃氣溴化鋰熱泵吸熱后，由一級管網加壓泵從熱泵中抽出，送回熱網至熱電廠。通過調整一級管網加壓泵出口混水管手動調節閥來調整進入熱泵的水溫，確保系統不超溫運行。二級管網高區回水經減壓閥減壓后與低區回水匯合進入熱泵，經熱泵加熱后分別由高區循環泵和低區循環泵從熱泵中抽出，分別送入高區和低區用戶。補水定壓點設在二級管網回水進熱泵前，定壓點壓力按低區系統運行壓力設定，以保證運行定壓要求，并適當降低熱泵承壓。二級管網高、低區循環泵和補水泵均設2臺，1臺運行，1臺備用。一級管網加壓泵只設1臺，1臺運行，以二級管網低區循環泵作為備用泵。
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℃，供熱效果達到了設計預期。
   ② 分區供熱
   在運行期間，高區回水經減壓閥后，滿足低區承壓能力，系統運行安全平穩。當系統遭遇突然停電故障后，高低區壓力均下降到0.55MPa，低區用戶室內從未發生供熱設施泄漏現象。
   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，一級管網加壓泵出口壓力為0.74～0.95MPa，二級管網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，將低區備用循環泵切換為一級管網加壓泵，經調整水泵的運行頻率后，系統依然能夠正常運行。
   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。折算到唐山地區近15年供暖期的室外平均溫度0℃，供熱時間142d，供暖室內計算溫度取18℃，該小區的運行成本達到21元/m2。
 
(本文作者：李立武 唐山市熱力總公司 河北唐山 063000)