区域供热２０１５．４期 采用吸收式换热技术 降低热网回水温度的应用分析 清华大学建筑技术科学系孙健付林张世钢 【摘 要】通过吸收式换热降低一次热网回水温度，可显著提升管网输送能力和 降低热力站换热过程不可逆损失，并为回收各种工业余热创造条件 吸收式换热机组 由于基本无需额外能量输入、将一网回水温度降低到显著低于二网回水温度的水平 以及运行稳定可靠的特点目前已经得到大量应用，本文从其原理、运行特点、实测效 果和经济性评价角度讨论了该技术 【关键词】吸收式换热 热力站 热网 回水温度工业余热 ０研究背景 成本 比如针对热电厂余热回收系统而言．回 城市化的快速发展导致增加大量的供热 水温度降低后总供热量中的余热废热比例会 相应上升．因此热电厂的供热成本显著降低 如果新建管网采用降低一网回水温度的 技术后．在相同供热能力时流量减小．因此管 径变细．管网初投资降低．同时水泵输送能耗 负荷需求．集中供热系统供热能力有限与供 热需求增加的矛盾也越来越突出．表现为热 源供热能力不足和管网输送能力受限 提高 供水温度可以增加热网输送能力．但往往受 到管道保温材料耐温的限制难以提升．尤其 是长期运行的老旧管网则会存在较大安全隐 患。提高供水温度同样也会提升热源的品位， 增加热网提供热量的代价 因此降低热网回 降低．降低管网的运行成本 就降低热网回水 温度的研究而言．国内外也进行了相关工作。 丹麦６０％的供热面积都是集中供热．从２００７ 年丹麦开始实施低温供热试点项目．通过测 水温度便成为更为可行的解决途径 如果降 低热网的回水温度则会带来以下好处： ①提升管网输送能力 由于回水温度降低．一次网的供回水温 差拉大．热网输送能力因此提升 比如当供回 水温差从１２０￣Ｃ／７０℃变为１２０￣Ｃ／３０％后热网 的输送能力提升了８０％ 试数据也说明了低温供热的可行性 在降低一网回水温度的技术中．只有采 用热泵才能把一网回水降低到比二网回水温 度更低的水平．而吸收式热泵相比电动热泵． 利用热网供水高温放热作为驱动力．基本无 需额外能量输入．运行费用显著降低 以吸收 式热泵为核心的吸收式换热机组已经广泛应 用到实际工程项目中 ｌ 吸收式换热机组原理及应用现状 吸收式换热机组工作原理如图１所示 一②提升系统热效率．降低供热成本 一网回水温度降低后可直接回收各种工 业余热废热及利用可再生能源进而降低供热 亏？一 区域供热２０１５．４期 ②改造前，由于电厂供热能力不足，一次 网供水温度为６８～９５℃，平均８５＂Ｃ，达不到热 网质调节的要求。改造后，提高了电厂的供热 能力，将一次网供水温度提高至９３～１１４℃。平 均１０２￣Ｃ。 表１系统运行效果 系统总供热量 ３５６万ＧＪ／ａ 回收余热 １７９万ＧＪ／ａ 供热能耗 节约标煤量 ７．５万吨 节能率ｆ％） ５０％ ６ ４ ２ Ｏ ８ ６ ４ 表１给出了大同一电厂采用该技术前后 电厂供热能力、供热能耗的参数变化，由于降 低了一网回水温度．热电厂的供热能力提升 了４９％．回收余热的热量占总供热量的５０％． 供热能耗显著降低 ３吸收式换热机组的经济性评价 就实际的供热系统而言．安装吸收式换 热机组的热力站数量越多．相应管网总的一 网回水温度也就越低．同时热力站的初投资 也会相应增加．从经济性分析来看．虽然热力 站初投资增大，但是带来两大好处： ①增大管网输送能力，降低管网投资 当回水温度不断降低时增加的管网输送 能力可以承担新增的供热面积．进而显著减 少新建管网投资 一般而言．采用吸收式换热 机组投资和降低管网投资水平相比．改造热 力站每平米采暖面积需要ｌ５元ｆ包括设备和 施Ｔ），一次管网投资按每平米４０元计算．当 一网供回水温度从１２０ｑ２／６０℃变成１２０ｏｃ／ ２５℃时．一次管网不改变流量前提下供热能 力增加约６０％．相当于管网投资变为２５元每 平米．管网投资下降１５元每平米，这与吸收 式换热机组投资相当 ②降低热电厂的供热能耗 一 ６一 以某３００ＭＷ空冷和湿冷机组为例．空冷 机组设计排气压力ｌＯｋＰａ．湿冷机组设计排气 压力４ｋＰａ．采用乏汽直接加热一网回水温度 的方式．凝汽器的端差取３￣Ｃ． 由凝汽余热 将热网水加热到不同温度对应的供热煤耗如 图７所示： ８ －＝－ 一 ｊ｛６｛ ｉ 誊＿ ２Ｏ ３Ｏ ４Ｏ ５０ ６Ｏ ７Ｏ ８０ ９０ １００ ０ 热网水加热温度（℃） 图７不同热水加热温度对应供热煤耗 采用高背压技术时．由乏汽直接加热一 网水到需要的温度．因而可以得到不同压力 乏汽的供热煤耗．结果如图７所示 凝汽加热 热网水的供热煤耗与加热温度成线性关系 仍以供水温度１２０￣Ｃ为例．针对单台汽轮机采 用凝汽器和尖峰加热器组合的方式．设定不同 的供回水温差时一网热量中抽气和乏汽热量 比例各占５０％．取抽汽供热煤耗１８ｋｇｃｅ／ＧＪ． 乏汽供热煤耗根据不同的压力计算．得到热 电厂的供热能耗如图８所示 以回水温度 量 重 耀 瘊 髓 霰 ｌＯ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５Ｏ ５５ ６０ 一次网回水温度（℃） 图８不同回水温度的供热煤耗 ２一ｈ。／ 一祷摄壤举 避 区域供热２０１５．４期 大规模推广应用，吸收式换热机组目前在工 程中大量应用．经测试降低回水温度效果显 著，多个采暖季运行性能稳定可靠，大幅度提 高热网输送能力，并高效回收电厂乏汽余热。 参考文献 『１１清华大学建筑节能研究中心．中国建筑节能年度 发展研究报告２０１５．北京：中国建筑工业出版社。 １０ ｌ５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６Ｏ 『２］周志伟．供热系统大温差供热优化运行的研究和 一次网回水温度（℃） 应用．硕士学位论文．北京建筑大学．２０１４． 『３］付林，江亿，张世钢．基于Ｃｏ—ａｈ循环的热电联产 集中供热方法．清华大学学报，２００８（９）． 图９不同回水温度降低的供热成本 ６Ｏ℃为比较基准．降低的单位供热成本如图９ 所示 其中，标煤价格取７００元／吨。 由图８、图９可以看出，回水温度越低热 源的供热煤耗越低，降低供热成本越显著。 ｆ４］张世钢，付林，李世一，等．赤峰市基于吸收式换热 的热电联产集中供热示范工程．暖通空调．２０１０ （１１）． ｆ５］付林，孙健，李岩，等．山西大同一电厂基于吸收式 换热的热电联产集中供热系统工程测试．区域供 热，２０１３（３）． 因此．随着回水温度降低．热力站处投资 增加．但是管网输送能力增加和供热能耗下 降．所以需要根据具体的项目进行经济性评 估．进而得到合理的一网回水温度。 ４结论 ［６］Ｊｉａｎ Ｓｕｎ，Ｌｉｎ Ｆｕ， Ｆａｎｇｔｉａｎ Ｓｕｎ， ｅｔ ａ１． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｉｔｈ ＣＨＰ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅｓ．Ａｐｐｌｉｅｄ 吸收式换热可以大幅度降低一次热网的 回水温度．而无需消耗额外能量。一次热网供 水温度和二次网回水温度对吸收式换热机组 Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，７３（２０１４）７３０—７３６． 『７］孙健．基于吸收式换热的集中供热关键设备研究 『Ｄ］．清华大学．２０１３． 『８］李岩．基于吸收式换热的热电联产集中供热系统 配置与运行研究『Ｄ］．清华大学． ２０１２． 的性能影响显著 这一技术已经在山西等地 ． ．Ｉｌ上．Ｓ ．Ｓｌ上ｍ． ．“ ｛＾ （上接第３２页） ３结论 小的系统．可以设计暖气片和辐射地板末端 串联的供热流程．实现一次网热水热量的梯 级利用，充分发挥辐射地板末端的作用，将回 水温度降至最低。 参考文献 本文讨论了增大末端换热面积对降低热 网回水温度的影响 （１）通过板换加片、加大末端散热器、改 用辐射地板采暖均能有效降低热网的回水温 度 （２）用户末端采用地板辐射方式是降低 二次网回水温度的有效方法 实际案例证明 辐射地板的回水温度在严寒期可以降到 『１］清华大学建筑节能研究中心．中国建筑节能年度 发展研究报告２０１５． ［２］Ｄａｌｌａ Ｒｏｓａ Ａ，Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ ＪＥ．Ｌｏｗ—ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｔｉｒｃｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ—ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｒｅａｓ．Ｅｎｅｒｇｙ ３３℃．在初末寒期还能降到更低的水平。 （３）对于辐射地板末端供热面积占比较 ２０１ １：３６：６８９０－９． 一３７一