回收除氧器乏汽进行溴化锂制冷节能技术的研究与实践

文-包彦军 廖桂豫 广东省粤电集团有限公司珠海发电厂

1 除氧器乏汽回收

除氧器乏汽回收的主要困难在于，乏汽蒸汽中混有一定的氧气，如果直接作为蒸汽回收，那么氧气将会被带入用汽系统中，增加设备氧腐蚀。理想的乏汽回收装置，应该是尽量使乏汽凝结，而氧气等其他不凝结气体，则通过分离器排出。

除氧器乏汽回收可采用一体化的喷射式混合加热器，使乏汽与凝结水的热与质直接混合，加热凝结水的同时乏汽以热水方式回收，属于混合式换热方式，其动力损失小，换热效率高。

另一种方案就是采用管壳式换热器来回收乏汽的余热，利用溴化锂溶液作为冷却介质与乏汽换热。除氧器的乏汽进入管壳式换热器（高温再生器），放出汽化潜热加热溴化锂溶液，回收乏汽的热量；乏汽放热形成冷凝水工质回到凝结水补水系统，达到蒸汽热焓和冷凝水全部回收的目的。

2 蒸汽溴化锂吸收式制冷机组的工作原理

在1个大气压（760 mmHg 绝对压力）下把1kg（1L）100℃的水全部蒸发为100℃水蒸汽需要540kcal的热量，称之为汽化潜热；而在真空状态（例如6mmHg绝对压力）下水的沸点约为4℃，此时的汽化潜热为599kcal。在内部压力接近真空状态（6 mmHg绝对压力）的封闭容器中，制冷剂水在4℃ 蒸发，吸收容器铜管内通过冷媒水的热量，使冷媒水温度降至7℃，达到空调用冷水的目的。

溴化锂属盐类，白色结晶，易溶于水和醇，无毒，化学性质稳定，不会变质，沸点高达1265℃，极难挥发，所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽；溴化锂溶液吸收水蒸汽的能力很强，在一定温度下，溴化锂水溶液液面上的水蒸气饱和分压力小于纯水的饱和分压力，而且浓度越高，液面上的水蒸气饱和分压力越小，所以在相同的温度条件下，溴化锂水溶液浓度越大，其吸收水分的能力就越强。因此采用溴化锂作为吸收剂，水作为制冷剂。

蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组使用蒸汽作为驱动能源，由蒸发器、吸收器、冷凝器、低温再生器、高温再生器、冷剂凝水热回收装置、高温热交换器、低温热交换器、热回收器、熔液泵、冷剂泵等组成。

制冷原理（图1）为：冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液。

图1 蒸汽溴化锂吸收式制冷机组原理图

吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往冷剂凝水热回收装置、低温热交换器、热回收器、高温热交换器后温度升高，最后进入高温再生器，在高温再生器中稀溶液被加热，浓缩成中间浓度溶液。中间浓度溶液经高温热交换器，进入低温再生器，被来自高温再生器内的冷剂蒸汽加热，成为最终浓溶液。浓溶液流经低温热交换器，温度降低，进入吸收器，滴淋在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。

另一方面，在高温再生器内，经外部蒸汽加热溴化锂溶液后产生的冷剂蒸汽，进入低温再生器，加热中间浓度溶液，自身凝结为冷剂水后，经冷剂凝水热回收装置，温度降低，和低温再生器产生的冷剂蒸汽一起进入冷凝器被冷却，经减压节流，变成低温冷剂水，进入蒸发器，滴淋在冷水管上，冷却进入蒸发器内的冷水。

3 回收除氧器乏汽用于溴化锂吸收式制冷机组的改造范例

3.1 乏汽资源

某电厂200MW与300MW燃煤机组除氧器乏汽，乏汽为饱和蒸汽，压力在0.25～0.52MPa之间（随机组负荷变化），乏汽总流量约为4.3t/h。备用汽源采用低压供热蒸汽：1.0MPa，285℃。

3.2 制冷量核算

现有运行的电制冷空调的制冷量共2001.65kW，电功率575.7kW，计算COP≈3.48。

3.3 蒸汽溴化锂吸收式制冷机组选型

选用蒸汽溴化锂吸收式制冷机组的技术参数为：

制冷量2326KW，配用变频调节水泵组，耗用电功率107.7kW；负荷调节范围5%～115%；制冷额定负荷COP值0.79；蒸汽参数：压力0.3 MPa，流量4.58t/h；冷水温度（出口/入口）7/14℃，流量286t/h；冷却水温度（出口/入口）37/30℃，流量647t/h。

(备注：制冷机组的负荷调节范围在5%～115%，当制冷量为2001.65kW时，所需蒸汽流量为4.58×（2001.65／2326）＝3.94t/h，乏汽总流量约为4.3t/h，可满足要求。)

3.4 主机安装位置

考虑到溴化锂主机采用蒸汽驱动，且汽源分别取自两台机组除氧器乏汽，为了减少蒸汽管道布置，主机布置于汽机房内；溴化锂主机需保持高真空，对振动要求较高，布置于汽机房0 m，同时利于冷凝水收集管道的布置。

3.5 冷水管道与风管布置

原有电制冷中央空调系统和风管系统，可通过冷水分水装置将新装冷水机组的冷水管道并接入原有中央空调系统的冷水联箱，然后利用原有的风机盘管与风管系统；同时将25间分散于厂房内的配电室的原配独立柜式电空调改为水冷式风机盘管，其冷水由中央空调系统供给。原有电制冷空调保持不变，作紧急备用，可定期启动试验。

3.6 制冷效果

项目实施后，对空调效果进行评估：电气室室温普遍在22℃ 左右，其中室温最高的是励磁变房和凝结水泵变频器房，达到28℃；良好的运行环境对于设备故障率的降低、设备的安全稳定运行有很大帮助。

4 实施后评估与投资收益

4.1 节能降耗分析

改造前电制冷空调（包括中央空调、水冷式工业空调、分体式商用/家用空调）的电功率为575.7kW，年耗电量计算为：575.7kW×24h×365d×0.8＝4034505.6kWh。(注：式中0.8为电制冷空调年均负荷调节系数。)

改造后，蒸汽溴化锂吸收式冷水机组年耗电量计算为：107.7kW×24h×365d×0.6×(2001.65／2326)＝487135kWh。（注：式中0.6为蒸汽溴化锂制冷机组年均负荷调节系数。）

末端盘管风机用电：9.9kW×24h×365d＝86724kWh；合计年耗电量573859kWh，较改造前节约厂用电量每年3460647 kWh。

含氧乏汽回收量：4.58t/h×(2001.65／2326)×24h×365d×0.6＝20716t。(注：式中0.6为蒸汽制冷空调年均负荷调节系数。)

按照压力0.3MPa级乏汽的折标系数为0.094286，回收利用的20716t乏汽相当于1953tce。

4.2 降低成本分析

根据某电厂上网电价约0.429元/kWh（不含税）计算，仅电费一项平均每年可节约：

3460647kWh×0.429元/kWh＝1484617.563元。

蒸汽为回收利用，故不列入成本。制冷后的蒸汽冷凝水90℃全部回收到凝结水补水系统，达到蒸汽热焓和冷凝水全部回收的目的。

4.3 投资回报分析

本项目投资469.21万元，年收益为148万元，投资回收期为3.16年。

5 推广前景和节能潜力

大型燃煤电站作为重点耗能企业，必须严格实施能源管控，全面推动资源高效循环利用工程，促进节能减排科技创新，加强科研成果转化和示范推广，因厂制宜采用成熟适用的节能改造技术，重点对300MW和600MW等级亚临界机组实施综合性、系统性节能改造。因此利用除氧器乏汽进行溴化锂制冷节能技术，一方面实现回收利用除氧器乏汽的工质和热量；另一方面减少电制冷中央空调耗用厂用电量，具有广泛的节能潜力和推广前景。