引言军粮城电厂一期DN800供热管网作为天津市热电有限公司三大供热管网之一，主要承担河东区、东丽区约500万㎡的供热任务。为响应国家“节能减排”号召，天津市计划将中心城区所有燃煤锅炉房逐步由热电联产和燃气替代。锅炉并网项目使得军电一期管网近几年负荷不断增加，目前已趋于基本饱和状态。管网中、末端运行参数常年偏低，供热质量下降，用户投诉量呈逐年上升趋势。管网难以承担大型新建居民、公建负荷，公司供热任务，经济收益受损。减小局部供热区域的一次供热管网流量，提高热力管网中、末端运行压力、温度，实现热力管网的水力平衡，从而间接提高管网承担热负荷和输配能力。针对此情况，利用溴化锂换热机组拉大一次管网供回温差，在热耗量不变的情况下，达到节省一次网流量的目的，改善采暖季一次网水力平衡和运行工况。1热力站供热现状（1）供热概况。军旅公寓热力站为锅炉并网热力站，现有两套板式换热器供热机组，供热面积约8.6万m2，承担军旅公寓小区共计1 000余户居民的供热工作，最大供热半径约400 m。（2）军旅公寓溴化锂换热机组基本工作原理与流程。溶液泵将吸收器中的稀溶液抽出，经热交换器升温后进入发生器，在发生器中被一次热网循环水继续加热，浓缩成浓溶液，同时产生高温冷剂蒸汽。浓溶液经热交换器传热管间，加热管内流向发生器的稀溶液后，温度降低后回到吸收器。发生器中产生的高温冷剂蒸汽流入冷凝器内，加热流经冷凝器传热管内的二次热网循环水Ⅱ（原军旅公寓二次网换热机组），放出热量后冷凝成冷剂水，经U形管节流进入蒸发器。因蒸发器中压力较低，进入蒸发器的冷剂水，一部分闪发成冷剂蒸汽；另一部分冷剂水则因热量被闪发而降温成饱和温度的冷剂水，流入蒸发器底部液囊。进入蒸发器冷剂水液囊的冷剂水被冷剂泵抽出喷淋在蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内部分二次热网循环水Ⅱ的热量而沸腾蒸发，成为冷剂蒸汽。浓溶液吸收蒸发器中冷剂蒸汽后浓度变稀，流入底部溶液液囊，由溶液泵送入发生器。二次热网循环水Ⅰ（原军旅三期二次网换热机组）进入板式换热器Ⅰ与发生器出来的一次热网循环水换热升温后，进入用户的用热系统。部分二次热网循环水Ⅱ进入板式换热器Ⅱ从板式换热器Ⅰ流出的一次热网循环水换热升温后，与从冷凝器出来的二次热网循环水Ⅱ混合后进入用户用热系统[1-3]。溴化锂换热机组基本工作原理如图1所示，热力系统如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.F001图1溴化锂换热机组工作原理图10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.F002图2热力系统图2试验数据统计与分析2.1试验数据统计试验采用某年供暖季深冷阶段（12月1日—次年1月31日）数据。原军旅公寓换热机组和军旅三期换热机组改造前部分运行数据[4]如表1所示。由于数据量较大，仅以1月1日至1月5日每日0:00、6:00、12:00、18:00为例，列举瞬时工况。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.T001表1原军旅公寓、军旅三期换热机组改造前运行数据（部分）记录时间一次供温ti/℃一次回温to/℃军旅流量qv1/（m3/h）军旅二次供温t1/℃军旅二次回温t2/℃军旅三期流量qv2/（m3/h）军旅三期二次供温t3/℃军旅三期二次回温t4/℃1月5日18：0080.850.20.748.841.612.146.644.11月5日12：0080.350.151.948.141.66.146.544.11月5日06：0080.650.227.851.441.718.150.044.21月5日00：0079.850.122.146.641.65.347.444.21月4日18：0079.950.5-1.148.741.85.446.644.11月4日12：0082.952.167.451.641.924.648.044.21月4日06：0082.151.015.349.541.527.049.144.31月4日00：0080.550.86.650.041.75.147.744.31月3日18：0081.850.29.148.041.726.649.244.21月3日12：0080.048.233.447.541.912.448.044.01月3日06：0079.147.945.248.141.310.847.143.91月3日00：0079.847.837.650.741.713.147.343.91月2日18：0078.448.53.050.242.015.748.444.21月2日12：0082.048.21.549.741.915.248.644.31月2日06：0081.048.01.749.741.614.348.344.21月2日00：0078.349.75.149.841.621.048.244.01月1日18：0076.249.648.950.442.018.848.644.11月1日12：0076.348.748.650.542.015.848.044.91月1日06：0074.248.557.150.241.913.847.644.11月1日00：0079.049.352.347.441.912.447.644.0试验选取12月至次年1月进行数据采集，共记录31×24×2=1 488组数据，服从正态分布，并以流量、一次侧温度、二次侧温度为样本空间不重复抽样，抽样平均误差小于10%，共剩余1 406组有效数据。x¯=∑n=11406xn1406(x=ti,to,t1,t2,t3,t4,qv1,qv2) (1)利用式（1）对以上8组变量进行平均值计算，得出主要运行参数平均值，具体如表2所示。以相同方法对溴化锂换热机组改造后同时段内（平均气温-5.2 ℃）除流量外的6组变量进行整理，如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.T002表2原军旅公寓、军旅三期换热机组主要运行参数平均值运行参数均值一次平均供温ti¯/℃81.8一次平均回温to¯/℃50.6军旅平均流量q¯v1/（m3/h）48.5军旅平均二次供温t1¯/℃50.7军旅平均二次回温t2¯/℃41.0军旅平均三期流量q¯v2/（m3/h）17.8军旅三期平均二次供温t3¯/℃49.3军旅三期平均二次回温t4¯/℃44.710.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.T003表3溴化锂吸收式换热机组运行数据（部分）记录时间一次供温ti’一次回温to’军旅二次供温t1’军旅二次回温t2’军旅三期二次供温t3’军旅三期二次回温t4’1月5日18：0074.140.147.840.947.141.91月5日12：0074.040.547.940.947.542.31月5日06：0079.943.751.843.751.044.91月5日00：0084.541.452.04450.844.71月4日18：0084.840.651.743.950.644.81月4日12：0084.542.252.443.951.745.41月4日06：0083.941.651.943.851.044.91月4日00：0085.240.651.843.950.844.81月3日18：0081.443.152.143.851.445.21月3日12：0081.443.452.243.751.545.21月3日06：0081.642.651.943.751.345.21月3日00：0085.041.052.243.950.944.81月2日18：0085.740.252.044.050.844.71月2日12：0085.940.752.244.050.644.31月2日06：0085.740.652.143.851.145.01月2日00：0083.141.151.843.751.045.01月1日18：0082.841.652.043.751.245.11月1日12：0082.441.851.943.651.345.11月1日06：0082.041.952.043.651.445.21月1日00：0079.642.951.843.551.445.2℃溴化锂吸收式换热机组主要运行参数平均值如表4所示。军旅公寓、军旅三期二次网供、回平均温度（t1'¯、t2'¯）（t3'¯、t4'¯）分别为（50.2 ℃、42.1 ℃）、（49.6 ℃、45.2 ℃）。由于平均二次供温与改造前变化不大，改造前后室外平均气温带来的影响可忽略。改造前后军旅公寓、军旅三期二次侧涉及的管网布局、房屋结构、热负荷、热指标等均无明显变化，可通过式（2）～式（4）计算[5]改造后二次网平均流量。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.T004表4溴化锂吸收式换热机组主要运行参数平均值运行参数均值一次平均供温ti¯'80.7一次平均回温t0¯'44.2军旅二次平均供温t1¯'50.2军旅二次平均回温t2¯'42.1军旅三期二次平均供温t3¯'49.6军旅三期二次平均回温t4¯'45.2℃cmΔt1+cmΔt2=cmΔt1'+cmΔt2' (2)式中：c——比热容，J/(kg⋅℃)；m——质量，kg；Δt1——军旅公寓一次侧温差，℃；Δt2——军旅三期一次侧温差，℃；Δt1'——军旅公寓二次侧温差，℃；Δt2'——军旅三期二次侧温差，℃。cmΔt1=ηcmΔt1' (3)式中：η——换热器效率，默认为98%。m=qvT (4)式中：qv——流量，m3/h；T——时间，h。计算出改造后军旅公寓、军旅三期一次供水平均流量分别为37.8 m3/h、13.9 m3/h,与改造前的48.5 m3/h、17.8 m3/相比，累计节约流量14.6 m3/h，同比下降22%。2.2经济效益分析2.2.1新增业扩面积配套费按改造前两台机组一次网合计流量66.3 m3/h，供热面积8.7 万m2计算，溴化锂换热机组改造后，一次平均网流量可降低14.6 m3/h，节省的流量按原板式换热器方式供热，可新增业扩面积约1.9 万m2。新业扩供热面积按照公建负荷20%，居民负荷80%的比例计算（公建160 元/m2，民用122 元/m2），可增加配套费收入约246万元。2.2.2一次热网管线敷设成本减少（1）综合单价。以此次改造项目为例，改造为溴化锂换热机组后，原一次网管线由DN300缩径至DN150，DN150管线的设计流量已满足改造后要求。若在建站之初即使用溴化锂换热机组，可匹配更小管径的一次网。按照一次网管线综合单价（DN300单价1 600 元/延米，DN150单价800 元/m）计算，如主线抽头至入户阀门总长度为200 m，可节约一次管网建设费用约16万元。（2）二类费用。改造降低二类措施费用中的道路修复费。依据天津市市政公路管理局文件，次干路车行道和里巷道路的道路修复费用分别为543 元/m2、180 元/m2，并按实际发生比例50%∶50%计算。另外，根据直埋热水管道沟槽断面图可知，DN300和DN150沟槽顶部宽分别为1.44 m和1.1 m，经计算可节约二类措施费约2.4万元。如遇新建5年、大修3年以内的道路，还可节约数倍的二类措施费用。（3）改造、运行增加及其他费用。根据报价单台匹配所需负荷的溴化锂换热机组投资约150万元，较原板式换热器机组投资约20万相比，实际增加投资130万元。依据溴化锂换热机组铭牌，机组电功率为9.95 kW，按照天津市采暖季从11月15日至次年3月15日，共122天计算，单采暖季增加电量为2.9万kWh，按现电价0.86 元/kWh,实际增加电费约为2.5万元。改造项目投资、收益差额情况如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.06.007.T005表5项目投资、收益差额测算项目数值投资差额溴化锂换热机组投资130采暖季运行增加电费2.5收益差额可新增业扩面积配套费246一次热网管线建设费用减少额16施工二类措施费减少额2.4万元由表5可知，收益差额＞投资差额，可证明溴化锂吸收式换热机组在收益上明显优于传统板式换热机组。次改造部分不涉及二次热网，故产生的水耗，二次侧循环泵、补水泵电耗，购热量等不应计入运行增加成本。另外，原有运行人员经过厂家专门培训后可直接参与溴化锂机组的运行管理，故暂不考虑机组运行的人工成本。根据公司实时监控系统数据得知，该采暖季军电一期管网一次网平均流量为2 528 m3/h，如所有负荷全部改造为吸收式换热机组，按节约22%的流量来计算，可以节约一次流量556 m3/h，可扩展约72 万m2供热负荷，直接经济效益差额约为5 137万元。3结语与传统板式换热器机组相比，溴化锂吸收式换热机组虽然存在一次性投资较大、运行费用偏高等问题，但对管网水利平衡、负荷发展和企业经济效益方面有着深远的影响，未来可在大量燃煤锅炉房并网、热源厂出力不足、提高供热企业经济效益等方面发挥巨大潜力。