燃气溴化锂吸收式热泵在供热工程的应用

摘 要

摘要：结合工程实例，对燃气溴化锂吸收式热泵在供热工程的应用进行了探讨。将既有一级管网部分回水作为热泵主要热源，将燃气作为热泵辅助热源，对新建居住建筑供热。介绍了供热系统
摘要：结合工程实例，对燃气溴化锂吸收式热泵在供热工程的应用进行了探讨。将既有一级管网部分回水作为热泵主要热源，将燃气作为热泵辅助热源，对新建居住建筑供热。介绍了供热系统的设计思路、流程、运行状况。
关键词：燃气溴化锂吸收式热泵；供热；热力站
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 工程概况
    唐山市丰润区美景小区2008年实际供热面积为26150m2，其中低区为18377m2，高区为7773m2。往年该小区由开发商采用2台燃气锅炉分别为低区、高区供热，由于采用燃气锅炉供热运行成本太高，导致开发商无力承担，2009年供热面积增加至8.2×104m2，其中低区为7.14×104m2，高区为1.06×104m2，因此向我公司申请集中供热。虽然美景小区毗邻我公司供热的丰润区18号小区，但是18号小区一级管网已达到满负荷运行状态，而且该管网处于城市主干道的便道下方，且长度较长，管网改造不具备条件，因此考虑采用燃气溴化锂吸收式热泵供热。本文对燃气溴化锂吸收式热泵在供热工程的应用进行探讨。
2 设计思路
    采用燃气溴化锂吸收式热泵从18号小区1号热力站一级管网回水中提取部分热量，并用燃气进行热量补充，实现供热。这样既不影响18号小区1号热力站的供热效果，又可以实现美景小区的供热，还可以降低供热运行成本，减少燃煤生成的C02、S02，燃气溴化锂吸收式热泵能效比最高可达1.8。
    ① 不拘泥于标准，灵活设计。目前二级管网的设计供、回水温度一般为80、60℃和70、55℃，我们根据该小区建筑设计热指标为28W/m2的实际情况，并参考往年该小区供热的实际供回水温度和室内温度，确定供回水温度按64、49℃设计，以符合供热实际。
    ②采用直接连接，解决分区供热。该小区设计供热面积为8.2×104m2，但高区供热面积只有1.06×104m2，低区建筑高度为38.2m，高区建筑高度为71.6m。热泵设备价格相对较高，现有锅炉房面积不足，不宜采用2台热泵进行分区供热。我们采用高、低区直接连接方式，高区循环泵采用高扬程泵，既作为循环泵，又作为高区补水泵，在高区回水管上采用减压阀，使高区回水经减压后直接混入低区回水，再进入热泵加热。
    ③ 采用抽水方式解决热泵承压问题。由于热泵内的换热器属于管壳式换热器，换热管为薄壁紫铜管，承压能力较低，热泵的设计压力为1.0MPa。18号小区1号热力站一级管网回水压力为0.7～0.9MPa，与热泵机组之间的管沟长达388m，沿程压降达9.4m，热泵内的压降为5m，因此须在一级管网管道上安装加压泵。但按照传统设计将加压泵安装在热泵进口的管道上，则热泵的工作压力在部分时段可能超过其设计压力，危及设备安全。因此，我们改变传统设计方式，将向热泵送水改为从热泵抽水的方式，热泵入口压力为0.67～0.89MPa。
   ④ 循环泵互相备用，降低设备造价。设计时，由于选取的低区循环泵与一级管网加压泵的流量和扬程参数比较接近，因此考虑低区选取2台循环泵，1台运行，1台备用，一级管网加压泵选取1台，以低区循环泵作为备用泵，中间用蝶阀进行隔离和切换，降低了造价。另外，各台循环泵均安装变频调速器，便于变流量调节及切换。
3 供热系统流程
美景小区供热系统流程见图1。
 

   18号小区1号热力站的一级管网回水经燃气溴化锂热泵吸热后，由一级管网加压泵从热泵中抽出，送回热网至热电厂。通过调整一级管网加压泵出口混水管手动调节阀来调整进入热泵的水温，确保系统不超温运行。二级管网高区回水经减压阀减压后与低区回水汇合进入热泵，经热泵加热后分别由高区循环泵和低区循环泵从热泵中抽出，分别送入高区和低区用户。补水定压点设在二级管网回水进热泵前，定压点压力按低区系统运行压力设定，以保证运行定压要求，并适当降低热泵承压。二级管网高、低区循环泵和补水泵均设2台，1台运行，1台备用。一级管网加压泵只设1台，1台运行，以二级管网低区循环泵作为备用泵。
4 运行状况
   ① 运行温度
   在2009—2010年供暖期，该小区的供热运行温度能达到且高于我公司的供热运行曲线，尤其是在2010年1月的严寒期，在遭遇近50年的极端低温(实际室外平均温度为-18.6℃)时段，供、回水运行温度达到了65、53℃，供热效果达到了设计预期。
   ② 分区供热
   在运行期间，高区回水经减压阀后，满足低区承压能力，系统运行安全平稳。当系统遭遇突然停电故障后，高低区压力均下降到0.55MPa，低区用户室内从未发生供热设施泄漏现象。
   ③ 运行压力
   采用抽水方式运行后，热泵进口压力为0.67～0.89MPa，一级管网加压泵出口压力为0.74～0.95MPa，二级管网进热泵的压力也仅为0.52～0.55MPa，极大地提高了热泵的运行安全性。
   ④ 水泵备用
   在运行期间，将低区备用循环泵切换为一级管网加压泵，经调整水泵的运行频率后，系统依然能够正常运行。
   ⑤ 供热成本
   在2009年11月12日正式投入运行，至2010年1月31日，累计消耗天然气106903m3，室外平均温度为-4.635℃，累计供热时间为1920h，供热成本为17.45元/m2。折算到唐山地区近15年供暖期的室外平均温度0℃，供热时间142d，供暖室内计算温度取18℃，该小区的运行成本达到21元/m2。
 
(本文作者：李立武 唐山市热力总公司 河北唐山 063000)