技术
实施余热利用技术改造可以有效提高现有机组的供热能力，不但满足了社会供热需求，同时也为贯彻落实国家节能减排、建设循环经济，为地方经济、环保做出巨大贡献，值得在同行业推广和应用。利用溴化锂吸收式热泵回收利用低温热源的热能，实现热量从低温热源向高温热源的传送，具有节约能源、保护环境的双重作用。
中电投蒙东能源集团公司认真贯彻落实国家节能减排的各项要求，始终坚持“奉献绿色能源，服务社会公众”的企业精神，以科学发展为主题，通过产业结构调整，改善发电结构布局，推进节能减排改造，提高节能减排工作水平。中电投蒙东能源集团公司积极推广运用先进的节能减排技术，其中，溴化锂热泵“余热”利用技术作为国家重点推广的节能减排技术，在赤峰热电厂进行了试点应用，该技术的应用是中电投蒙东能源集团公司贯彻节能减排、建设循环经济，为地方经济、环保做出贡献的又一举措，这在全国及同行业有着巨大的示范作用。现将有关情况介绍如下：
一、吸收式热泵工作原理
溴化锂吸收式热泵是一种以高温热源(蒸汽、高温热水、燃油、燃气)为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，回收利用低温热源(如废热水)的热能，制取所需要的工艺或采暖用高温热媒(热水)，实现将热量从低温热源向高温热源泵送的设备。是回收利用低温热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。吸收式热泵的工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中储存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。
基于吸收式热泵提取凝汽器循环冷却水热量的示意图
基于吸收式热泵提取凝汽器循环冷却水的热量的原理如上图所示。采用大功率的溴化锂吸收式热泵，利用原来直接加热热网循环水的汽轮机抽汽作为驱动，提取凝汽器循环冷却水的低品位热量，来加热热网循环水，可将50℃至60℃的热网回水加热到80℃至90℃获得大约30℃的温升。温度不够再用蒸汽直接加热(尖峰加热器)。
二、135WM供热机组循环水余热回收利用工程简介
中电投蒙东能源集团公司所属赤峰热电厂，现有6台机组,总装机容量34.6万千瓦，2号机组循环水余热利用工程由赤峰市住建委组织，采用吸收式热泵技术，建设4台单机容量为30MW的蒸汽驱动型溴化锂吸收式热泵机组，改造项目于2011年9月20日开工建设，2012年3月20日正式投入运行。热泵投运后，在热网水回水温度47.5℃条件下，热泵热网水出口温度为72.3℃，回收循环水余热量46.55MW，总制热量116.49 MW，增加供热面积100万平方米，供热期内将节约标煤约为27261吨，节约循环水量57.24万吨，节能效果显著，
2012年，针对赤峰市集中供热面临着供热热源严重不足的问题，需增加51.8MW的供热量，解决约100万平米的供热面积，考虑在不增加电厂容量，不增加当地排放，耗煤量和发电量不变的情况下，扩大热源的供热能力，同时可以减少电厂循环冷却水蒸发量，节约水资源，减少向环境排放热量，建设了4台30MW吸收式热泵，改善了供热紧张的局面。
三、改造前、后情况
1、改造前，热负荷情况。
赤峰热电厂四期供热扩建工程建设两台135MW超高压双抽中间再热凝汽式供热机组，汽轮机做功后的乏汽凝结释放给循环水的热量并无他用，而是经过循环冷却水塔冷却后直接排放大气;1、2号机组分别建设有热网首站，两个首站各独立运行，采用汽轮机中压缸采暖抽汽做为加热汽源，抽汽参数单台机额定抽汽量200t/h，压力0.294MPa，温度247.1℃，通过管壳式热网加热器，向赤峰市区提供采暖供热。热网首站设计热网水供回水温度为110/70℃，热网首站实际热网水供回水温度为96/55℃，单参机供热能力为137MW，两台机总的供热能力约为274MW热量。
2.改造后，热负荷情况。
从热网回水母管返回的55℃、4123吨/小时的热网水作为高温热源进入余热利用泵房，利用0.17MPa、100吨/小的采暖抽汽作为驱动蒸汽，40℃、7438吨/小时凝汽器循环水余热作为低温热源，通过热泵将低温热源的热量传给高温热源，将热网回水加热到80℃后，返回热网首站，经热网循环水泵进入热网供水母管对外供热。热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽为驱动热源，在发生器内释放热量，加热溴化锂稀溶液并产生冷剂蒸汽。冷剂蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热加热流经冷凝器传热管内的热水，自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。
冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内低温热源水的热量，使热源水温度降低后流出机组，冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器。被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热，加热流经吸收器传热管的热水。热水流经吸收器、冷凝器升温后，输送给热用户。吸收式热泵提供的热水温度一般不超过98℃，热水升温幅度越大，则COP值越小。根据不同的工况条件，COP一般在1.65-1.85左右。由此可见，溴化锂吸收式热泵具有较大的节能优势。
3.加热蒸汽系统
吸收式热泵加热蒸汽采用母管制，由原2号机组热网加热器蒸汽母管接一管道至余热利用泵房，从加热蒸汽母管引四路管道分别供给四台吸收式热泵，作为热泵的驱动汽源，每个蒸汽主管道上设有电动蝶阀，热泵故障时可隔离。
4.热网水系统
由热网循环水回水母管接一路管道至余热利用泵房，从热网水母管引四路管道分别接至四台吸收式热泵，热网水被加热升温，每台吸收式热泵可独立运行，发生事故可解列不影响其它热泵运行，热网水有两种运行方式，一种是在供热运行的初末期，从热用户返回的热网水经热泵机组升温后通过热网首站的热网循环水泵直接供热用户，完成一个供热循环，参数热水为55/80℃;另一种是供热高峰期，从热用户返回的热网水经热泵机组升温后接到供热首站，经热网换热器再次加热升温后至外网热用户，完成一个供热循环，参数热水为55/96℃。
5.热源水系统
采用2号机组凝汽器循环冷却水，在循环冷却水母管接一路管道至余热利用泵房，引四路管道分别给四台吸收式热泵供余热水，在母管及热泵进出水每个管道上设有调节阀，用以调节进入热泵的循环冷却水量，余热水经热泵冷却后，经四路管道至回水母管到2号机组循环水泵房前池，通过循环水泵到凝汽器继续换热。
6.凝结水系统
设有一个疏水箱，3台疏水泵，其中2台运行一台备用，疏水泵及疏水箱采用低位布置，每台热泵的凝结水接至疏水母管至疏水箱，凝结水经疏水泵升压后送入除氧器。
7.控制系统
采用DCS系统集中控制，DCS机柜布置在余热利用泵房电控室内，主厂房集控室内布置操作员站，通过光纤将热泵参数送到主控室实现集中控制，在少量人员巡检及配合下，以采色液晶显示器为控制中心，实现各设备的正常启停、运行工况的监视和调整及设备异常工况下的紧急处理。四、改造后解决的问题
1.电厂的循环水不再单纯依靠冷却塔降温，而是作为各级热泵的低温热源，原本白白排放掉的循环水余热资源可以回收并进入一次网，仅此一项即可提高综合能源利用效率20%左右。
2.各级吸收式热泵仍采用电厂原本用于供热的蒸汽热源，这部分蒸汽的热量最终仍然进入到一次网中，而利用凝汽器提供的部分供热，可减少了汽轮机的抽汽量，提高系统整体能效。
3.逐级升温的一次网加热过程避免了大温差传热造成的大量不可逆传热损失。
4.如热用户侧热网回水温度可降低，吸收式换热机组将一次网供回水温差可提高，意味着可以提高管网输送能力，节约大量新建、改建管网投资，避免因为既有管网改建引起的一系列麻烦;
5.用户处二次网运行如完全保持现状温度，也使得该技术非常利于大规模的改造项目实施。
五、改造的技术创新点
1.利用蒸汽压力低。一般情况下吸收式热泵需要蒸汽压力0.25MPa以上，但赤峰热电厂的蒸汽压力只有0.17MPa,为利用低压蒸汽，本系统的热泵采用了泪流循环技术，降低了热泵对蒸汽品味的要求。
2.本项技术采用循环水并联进入热泵和冷却塔，不改变原有的循环水泵功率，保证该项目运行的经济性。
3.该项目在实施过程中，可施工的面积很小，为有效利用有限面积，完成该项目工程。热泵机组采用了高效传热技术，特别是防腐性能好的新材料445J2高效不锈钢传热管。
4.该项目为保证余热量的提取，必须提高采暖出水温度，为保证较高的热水出口温度，热泵机组采用两段吸收技术。
六、结论
赤峰热电厂热泵设备由清华同方川崎节能设备有限公司提供。一期项目静态投资5629.29万元，该项目采用四台30MW吸收式热泵机组，总容量120MW。项目于2011年9月20日开工， 12月30日投入运营。
根据西安电力研究院对该项目进行的性能试验结果，该项目每小时回收循环水余热46.55兆瓦，设计为52兆瓦，效率为90%，可增加供热面积100万平方米，年节约标煤2.73万吨，年节水57.24万吨、减少二氧化碳排放7.4万吨、二氧化硫排放241吨、氮氧化物排放209吨。投资回收期为6.76年，内部收益率16.83%。
七、前景展望
我国目前仍然处于工业化和城镇化阶段，北方地区冬季供暖需求持续增加，采暖的供需矛盾将日趋凸显。实施余热利用技术改造可以有效提高现有机组的供热能力，中电投蒙东能源集团公司将根据供热市场发展情况，进一步加大余热利用技术的推广力度，适时选择赤峰地区、通辽地区、霍林河地区等区域电厂实施循环水余热利用技术改造，不但满足了社会供热需求，同时也为贯彻落实国家节能减排、建设循环经济，为地方经济、环保做出巨大贡献，值得在同行业推广和应用。
