利用热泵技术回收热电厂乏汽余热探究

王昊

摘要：本文先总结热泵技术在汽余热回收的过程中正被广泛地应用，并使得热电厂汽余热技术在使用过程中取得更大的进步。本文先具体介绍热泵技术的概念，之后再对热泵技术进行分类。大家需要结合实际的情况选择合理的余热回收方式，希望能够给发电厂提供参考性的意见。

关键词：热泵技术；热电厂；乏汽余热；探究策略

我国北方城市的供暖耗能量早就超过了1.82亿tce，占据全国建筑总耗能的26%。目前，我国北方单位建筑能供热耗能达到了16kgce/m2。到2030年，我国北方建筑的面积将会增加到160亿平方米[1]。通过分析相关的数据进行计算可以得知，我国北方多数城镇供暖商品的总耗能量将会超过2亿tce。如果采用有效的手段自然能够更好地降低采暖的能耗，并在之后更好地改善空气质量。因此，通过研究将热泵技术来回收热电厂汽余热将会有更好的效果。

1.研究背景

目前，空气中的雾霾将会直接污染环境，甚至阻碍我国经济的发展。每当冬季来临，雾霾现象将会变得更加严重。而化石燃料将会直接污染空气。但是，热电厂产生的多数余热都没有能够被很好地利用，甚至会在经过冷却塔之后直接排放到空气中。但其实这些余热内部蕴含着大量的能量。如果能够将这些产生的余热有效地收集起来，再将其循环利用，相信将会对我国经济的发展产生重要的作用。如何收集位于乏气内部的热源也将是大家共同研究的问题。

2.热泵技术的概述

热泵技术属于一种通过利用低品位热能来进行运作的高效能装置。热量通常可以从高温的物体传递到低温物体内部，到那时却不能够自发地向着相反的方向进行[2]。通过使用此种装置不仅能够有效地消耗少量的逆循环功能，而且也能够提供较多的供热量。最终都能够达到节能的目的。

3.热电厂乏气余热回收过程中的主要技术

3.1电驱动压缩式热泵

电驱动压缩式热泵是以电能作为驱动来不断地做功，从而才能够有效地吸收来自电厂乏汽内部的余热。电热厂乏气内部的余热先进入到冷凝器内部，之后又会被循环冷却水系统带走。压缩式的热泵会直接吸收蒸发器内部冷却水的热量。这些释放出的热量又会直接加热热水网。但是压缩式的热泵不能够及时升高水的温度，所以必要时需要用特殊的加热器进行调节内部温度。

如果采用电驱动的压缩式加热泵进行加热，抽汽系统和热介质之间会存在温度差，且不会损失管网内部的热量。这种循环的方式要比之前以水为循环的低位热源热泵供热方式更为节能。如果从供热的效率来分析，热电厂采用低压抽气的供热方式会发挥更大的节能作用。

目前，只有有效地利用电驱动压缩式热泵回收循环水余热供热系统，才能够有效地防止热电厂内部的多余热气被浪费。随着城市的不断发展，电驱动压缩式热泵在使用的过程中既不会增加热电厂的容量，又不会增加当地排放的负担，所以也就能够有效地增强热电厂的供热能力[3]。目前，多数电驱动压缩式热泵装置不仅占地面积非常小，设置的过程也相对较为灵活，操作的过程也显得较为简单。

2.2传统吸收式热泵技术

上文中所提到的压缩式热泵技术是通过让压缩机先进行驱动，之后再让其在热泵中循环流动。但是这样的技术难免会产生能量的损耗。与此相反的吸收式热泵则能够利用热能让其在驱动的过程中不断地流动。先让蒸汽驱动热泵从乏汽内部吸收一部分热能，之后再让蒸汽驱动热泵将热能吸收出来，这些热量绥中会直接送给城市的热网。而整体吸收出热泵的热量就是乏汽内部吸收热量和驱动热量的总和。

如果用吸收式热泵代替普通的换热器，不仅内部的参数不会被改变，且系统的结构也会变得更加简单。在实际使用的过程中，可以运用吸收式热泵将存在于一网内部的水直接加热到90摄氏度，之后再不断地加热到120摄氏度。从汽轮机内部的气体直接排放出来，之后再放入冷凝器内部实现冷凝，于是这些多余的热量就会被排放入水中。被冷却过后的水，其温度只有40摄氏度。而这些水会直接进入到热泵蒸发器内部。再进一步被冷却之后，其水会直接流出热泵，然后再进入到汽轮机内部，这样的不断循环也就完成了吸热的过程。

在使用传统吸收式热泵技术的过程中，主要存在两个方面的参数限制：第一，由于吸收式热泵装置内部的抽气参数都存在诸多限制，所以在使用的过程中会出现抽气压力过低的现象，这样就不能够让吸收式的热泵直接回收余热。整体也能够直接进行升温。第二，在使用传统吸收式热泵进行吸收的过程中，其升温的幅度也会很慢。系统需要将电厂内部循环水的温度提高到40摄氏度才能够循环使用。但是这样一来势必会直接减少发电量。目前，吸收式热泵内部存在的乏汽余量仍然只占很小一部分空间，乏汽余热的回收率一般会被控制在50%左右。最终反而使得供热耗能得以增加。

为了能够有效地解决上述问题，有关专家认为，只有有效地改善吸热和供热的技术。先采用低温回水的方式来收集凝汽器内部的余热，等到内部的温度都提高到40左右再进行分路，一部分热量会直接进入到热泵机组的蒸发器内，另外一部分热量又会直接和存在于一次性网和凝汽器出口的热量有效地合并在一起，最终形成新的热水[4]。这样再循环几次之后，另一路内部的热量会直接进入到吸收式热泵机组的吸收器和冷凝器内部，之后又会进入换热器内部。

4.未来热泵技术的发展趋势和改进措施

为了能够更好地运用热泵技术来回收热电厂内部的乏汽余热，有关专业人士需要全方位研究热泵技术。吸收器的性能将会在很大程度上决定着热泵的质量。未来必须先让吸收器内部的结构变得更加紧凑，并在内部有足够的热质交换面积。这样就能够在吸收乏气热量的过程中有效地分析内部的结构。可以看出，表面凹凸有度的吸收管将会更能够吸收热量。必要时则需要采用一种立板式的吸收器来吸收内部的热量。

另外，还有一些学者在对吸收式热泵进行研究之后，发现其内在的结构主要是由吸收器、发生器、冷凝器和其他设备组成的。而其主要的效果将和本身的面积有直接的关系。操作和调节的过程也会直接决定着设备内部的传递机理。操作过程中的参数也会和热能传递有直接的关系[5]。所以，这些学者要先分析流体不稳定原理，并在之后通过引发液面波动来更好地破坏边界层。这样才能够更好地加强热泵技术本身的性能。

在分析之后，有关人员可以通过更换内部高效的换热元件来强化其内部的热质传递，并通过降低减少传递面积来降低投资的成本。

5.结束语

综上所述，本文先分析热泵技术的概述，之后再有效地分析“电驱动压缩式热泵”和“传统吸收式热泵技术”两类技术，并全面分析热泵技术发展的趋势。相信热泵技术会在越来越多的领域被广泛应用。

参考文献

[1]郭小丹，胡三高，杨昆,等．热泵回收电厂循环水余热利用问题研究［J］．现代电力，2017（5）：126-129

[2]付林，李岩，张世钢，等．吸收式换热的概念与应用［J］．建筑科学，2017（5）：39-44

[3]李文涛，袁卫星，付林，等．利用吸收式热泵的电厂乏汽余热回收性能分析［J］．区域供热，2017（5）：98-103

[4]王振名．我国热电联产应由热电大国发展为热电强国［C］．中国电机工程学会热电专业委员会，2018（5）：39-44

[5]孙天宇，王庆阳，张健，等．压缩式与吸收式热泵系统的分析比较［J］．上海电力学院学报，2017（5）：139-143.