热泵技术应用与分析

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摘 要 某电厂装机容量为六台200MW双抽供热机组，供热面积已达到2904万平方米，随着长春市城市建设的快速发展，供热负荷需求增加，供热能力已达到极限值，根据某电厂汽轮机组具体技术参数状况，采用热泵技术回收循环水余热提高供热能力和经济性，达到节能、减排、降耗的目的。

关键词 循环水余热利用 热泵 供热

中图分类号：TK511 文献标识码：A

0前言

某电厂供热面积已达到3058万平方米以上，有效缓解供热机组热源不足问题，采用吸收式热泵的循环水利用供热技术，安装4台37.33MW吸收式溴化锂热泵，回收5、6号机组其中一台汽轮机循环水余热，热泵驱动蒸汽从5号（6号）机组六段采暖抽汽抽取并辅以工业抽汽作为备用汽源，提高某电厂供热能力和经济性。

吸收式热泵以高温热源驱动，以溴化锂溶液作为工质，把低温热源的热量提高到中温，从而提高系统能源的利用效率。以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，产生制冷效应，回收循环水余热Q2，加热热网回水。得到的有用热量（热网供热量）为消耗的蒸汽热量与回收的循环水余热量之和Q1+Q2，溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其它附件等。供热量始终大于消耗的高品位热源的热量（COP>1），故称为增热型热泵。根据不同的工况条件，COP一般在1.60～1.85左右。

吸收式热泵余热回收技术以其高效节能和具有显著经济效益的特点，尤为引人注目。对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，而且具有高效节能的特点。

1参数选择

1.1蒸汽参数

依据电厂机组热力特性说明书，冬季采暖工况抽汽压力包括0.23MPa、0.3MPa及0.32MPa三种参数。

图1-1：高寒期5（6）号机组采暖抽汽压力变化曲线图

1.2热网水参数

热网供回水温度根据实际情况三期热网的历史运行数据，如图1-2所示，在冬季供暖整个时段，热网水供水温度一般在80℃～96℃之间，热网水回水温度一般在48℃～58℃之间。将热网循环水在热泵的进口温度设定为49℃作为本项目的额定工况点。

1.3余热水参数

投入热泵系统运行后，可通过调整抽汽量与低压缸进汽量，寻找平衡点，尽量使得机组的凝汽器循环水的余热回收利用，未能回收的部分循环水仍然上塔冷却，在其它工况可以通过调整主蒸汽的进汽量或循环水补水量等措施满足机组和热泵安全、平稳的运行，保证供热的需求。

图1-3：采暖季节5（6）号机组循环水温差变化曲线图

2 经论证及计算：驱动汽源、热网水、余热水各参数确定

表2-1：热泵主要技术数据

3实验数据对比分析

表3-1：试运期间不同工况下的运行数据和回收余热量计算

对不同工况及数据分析如下：

（1）单台机组运行两台热泵，机组负荷为130MW；余热回收系统运行两台热泵时（6号机组运行两台热泵），可回收循环水余热30.52MW，设计值4台热泵61.41MW，单台热泵的余热回收与设计值接近。

（2）两台机组运行四台热泵；余热回收系统运行四台热泵时（5、6号机组各运行两台热泵），此时进入热泵的热网水参数为7650t/h，接近设计值8000t/h，循环水进口温度达到36℃，蒸汽压力达到0.081MPa，在该工况下，热泵的制热量为148.6MW，回收的循环水余热量为59.61MW，接近设计值61.41MW。主要原因是热网水的回水温度偏高，设计为49℃，实际运行为51.4℃，影响了热泵的性能。同时，热网水和循环水的总流量也略低于设计值，使回收的热量略少。

（3）单台机组运行两台热泵（取6号机组运行两台热泵运行数据）不同工况下，驱动蒸汽压力（0.085/0.091MPa）和循环水热泵进口温度（35.4/35.6℃）基本一致，进热泵的热网水流量（5150t/h）和热网水出热泵温度（64.4/64.1℃）相同，两种工况余热回收量分别为22.61MW和30.52MW，主要区别在于热网回水温度为47.8℃低2℃，使的热网水可以带走更多的余热量。故热网水回水温度越低越有利于热泵的余热回收。

（4）在供热初末期，6号机组循环水系统采用高速泵运行后，可较好保持#6机组的循环水温度和主机真空，相比低速泵运行，虽增加用电量约400kW（对厂用电率影响不到0.1%），但有效降低了6号机组背压，可保证主机运行安全和较多的回收余热量。故供热初末期6号机组在采暖抽汽量不大的情况下，循环水采用高速泵运行。

4 结论

（1）经论证及参数选择，热泵投运后，稳定运行，各项指标接近设计指标。

（2）在热网水、循环水及驱动汽源参数满足情况下，一个采暖期回收余热量88.02万吉焦，增加供热面积近122万平方米。

（3）5、6号机组采用并塔运行后，回收6（5）号机组循环水余热、不影响机组稳定运行，冬季水塔防冻问题基本解决。

（4）根据热泵组整体运行情况，煤耗对比分析计算，扣除机组背压及热泵系统耗电量影响，最终煤耗降低约为7.82g/KW.h，按采暖期年增88.02万吉焦计算，企业每年可节约标准煤约3.01万吨。

（5）投资估算及财务评价，某电厂5、6号机组循环水余热利用项目静态投资为5705万元，建设期利息为149万元，项目动态投资为5854万元。

（6）项目投产新增年售热量约为88.02万GJ，经过财务评价计算所得税前，项目投资的内部收益率为72.81%，投资回收期为2.36年；所得税后，项目投资的内部收益率为56.13%，投资回收期为2.77年。

参考文献

[1] 大唐长春第二热电有限责任公司汽轮机运行规程.[Q/CDT-CCSCP105].

[2] 王国清等.汽轮机设备运行技术问答[M].中国电力出版社，2004.

[3] 山西省电力工业局编.汽轮机设备运行（高级工）[M].中国电力出版社，1997.

[4] 甘肃省电力工业局.汽轮机设备运行技术[M].水利电力出版社，1995.