摘要：目前随着城市化进程的发展和人民生活水平的提高，垃圾处理问题已成我国为经济发展所面临的严峻问题，而垃圾焚烧发电处理作为目前比较环保、节能、无公害处理垃圾的方式迅速在全国各地掀起热潮；垃圾在焚烧处理过程中也会伴随产生一些余热、废热。本次就如何利用热泵技术充分回收利用厂区垃圾焚烧处理垃圾过程中产生的余热、废热，减少蒸汽耗量，提高汽轮机组的发电效率阐开论述。
关键词：热泵技术；第一类吸收式热泵；余热回收
1.热泵技术的起源、发展
热泵技术在我国起步较早；50年代，天津大学的一些学者已开始从事热泵的研究工作；60年代开始在我国暖通空调中应用热泵；但是，由于我国能源价格的特殊性，以及一些其他因素的影响，热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢；直至70年代末期，才又为热泵空调的发展与应用提供了机遇；80年代初至90年代末在我国暖通空调领域掀起一股热泵热。热泵空调在我国的应用日益广泛，发展速度很快；目前我国主要的热泵技术有空气源热泵、水源热泵、地源热泵、吸收式热泵等。本文主要是介绍吸收式热泵机组在垃圾焚烧发电厂中的应用研究。
2.热泵的分类及工作原理
吸收式热泵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。吸收式热泵可以分为两类。
第一类吸收式热泵，也称增热型热泵，是利用少量的高温热源（如蒸汽、高温热水、可燃性气体燃烧热等）为，产生大量的中温有用热能。即利用高温热能驱动，把低温热源的热能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一类吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.5～2.5。
第二类吸收式热泵，也称升温型热泵，是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热能。即利用中低温热能驱动，用大量中温热源和低温热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数总是小于1，一般为0.4～0.5。两类热泵应用目的不同，工作方式亦不同。但都是工作于三热源之间，三个热源温度的变化对热泵循环会产生直接影响，升温能力增大，性能系数下降。
目前，吸收式热泵使用的工质为LiBr--H2O或NH3--H2O，其输出的最高温度不超过150℃。升温能力ΔT一般为30-50℃。制冷性能系数为0.8～1.6，增热性能系数为1.2～2.5，升温性能系数为0.4～0.5。
3.垃圾发电厂的特点及热泵应用
垃圾焚烧发电厂的特点是余热锅炉利用垃圾焚烧所释放出的热量将工质（净化到某一程度的水）加热达到一定参数的过热蒸汽提供给汽轮机，再由汽轮机转换成电能输送出去，同时厂区内也有大量用于冷却汽轮机及其他发热设备的30～40℃的循环冷却水；对于严寒及寒冷地区，厂区的供暖可考虑采用第一类溴化锂吸收式热泵机组，已蒸汽为驱动热源回收利用用于冷却汽轮机用的大量循环冷却用水中的30～40℃的低温废热。
其工作原理如下图所示：
图1溴化锂吸收式热泵的工艺流程
第一类溴化锂吸收式热泵机组是一种以高温热源（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），实现从低温向高温输送热能的设备。热泵由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等主要部件及抽气装置，屏蔽泵（溶液泵和冷剂泵）等辅助部分组成。抽气装置抽除了热泵内的不凝性气体，并保持热泵内一直处于高真空状态。
3.1制热循环特征：
蒸发器：冷剂泵将冷剂水液囊中的冷剂水抽出并喷淋在蒸发器中的传热管表面，吸收流经传热管内低温热源的热量，使低温热源温度降低后流出机组，冷剂水吸收低温热源热量后汽化成冷剂蒸汽，流入吸收器。
3.2吸收器：
吸收器具有极强的吸收冷剂蒸汽能力的溴化锂浓溶液从吸收器顶部淋下，在吸收冷剂蒸汽的同时放出冷剂蒸汽的凝结热，加热流经吸收器传热管内的热媒，使其温度升高后流入冷凝器。溴化锂浓溶液在吸收冷剂蒸汽后浓度降低，汇集在吸收器底部，被溶液泵抽出，经热交换器升温后进入发生器。
3.3发生器：
溴化锂稀溶液在发生器中被驱动热源（蒸汽）加热浓缩，分离出冷剂蒸汽。浓溶液经热交换器与溴化锂稀溶液进行热交换后流回吸收器，继续吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽，而产生高温冷剂蒸汽则流入冷凝器内。
3.4冷凝器：
发生器产生的高温冷剂蒸汽在冷凝器中加热流经冷凝器传热管内的热媒，使其温度再次升高后流出热泵供热用户使用，同时冷剂蒸汽放出热量后冷凝成冷剂水，经U形管节流后流回蒸发器。
3.5热交换器：
提高进入发生器的溴化锂稀溶液温度，降低流回吸收器的浓溶液温度，从而减少发生器所需的热源热量，提高机组效率。
上述过程循环进行，即可不断地回收低温热源热量并制取所需温度的热媒。
4.第一类溴化锂吸收式热泵技术余热回收效果分析
在垃圾焚烧发电厂中，循环冷却水带走的热量约为电厂总能耗的40%-60%，尽可能大的回收利用这部分低温热源，故引进第一类溴化锂吸收式热泵机组，不仅节能环保，也具有一定的经济效益。以引进一台制热量为7270KW的第一类溴化锂吸收式热泵机组为例：供暖热水供回水温度为90/50℃，流量为156t/h；余热水进出水温度为33/28℃，流量为272t/h；驱动的饱和蒸汽耗量0.8MPa，流量为6.56t/h，凝水温度为90℃；设备耗电量9KW/h；余热回收泵耗电量约30KW/h。而采用一台制热量相同的管壳式汽-水换热机组，需要消耗0.8MPa的饱和蒸汽量约为12.78t/h，凝水温度同样为90℃。则溴化锂机组每小时节约蒸汽量约6.22t/h。按照0.8MPaG、饱和蒸汽150元/t，年运行时间3600h，厂用电价0.75元/度来核算。
年运行节约费用：
3600×（6.22×150-39×0.75）=325.35万元
5.结束语
综上所述，垃圾焚烧电厂中根据自身生产工艺特点，引进第一类溴化锂吸收式热泵机组，不仅能回收厂区的低温热源，节约能源，提高汽轮机的发电效率，也解决了厂区生产及生活的供热问题，也给企业带来了一定的经济效益。
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论文作者:朱丽辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/29
标签：热泵论文; 热源论文; 溴化锂论文; 蒸汽论文; 低温论文; 热能论文; 溶液论文; 《基层建设》2019年第22期论文;