徐枭桐

摘   要：伴随着我国经济的快速发展，我国对能源的需求量越来越大，当前我国能源利用效率低、供需矛盾突出已成为我国重点解决的问题所在。热泵属于新能源技术，是能为用户提供高位热能的热能转换装置。在当今节能减排、双降双低的背景下，对热电厂热泵系统进行节能改造具有重大意义。本文重点研究了热电厂热泵系统节能改造及优化供热能力的策略，希冀为其他热电厂节能改造提供一定的参考与借鉴。

关键词：热泵系统  热电厂  节能改造  供热能力

中图分类号：TM621                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）06（c）-0039-02

从实际来看，当前不少城市的市区供热面积难以达到或接近设计值，部分热电厂已完工的热泵项目尽管能较好地通过热力性能考核试验，但实际运行却与设计工况还存在一定的差别，不能充分发挥出热泵系统的节能潜力。在城市区域面积不断拓展，采暖所需的稳定可靠热源持续增加的情况下，热电厂现有的供热系统难以有效满足市场需求，必须要对热泵系统等供热系统进行改造，以提高集中供热能力。

1  热电厂中利用热泵吸收循环水余热的必要性与可行性

近年来，我国各地城市快速发展，北方供暖季的热负荷需求不断增加，城市供热能力亟需提高。同时，由于城市运转过程中产生的低温循环水余热量巨大，如果对其进行充分利用，可有效缓解当前城市供热需求紧张问题。此外，能源、环境和经济可持续发展之间的矛盾日益凸显，开发与利用可再生能源是能源发展的大势。对于热电厂来说，如果将循环冷却水中的低温热能进行回收，通过吸收式热泵节能技术对提取的热量进行采暖利用，可在不影响发电量的前提下，增强其供热能力，实现节约能源，减少污染物的排放，保护环境。

2  热电厂热泵系统节能改造及优化供热能力的策略

2.1 某热电厂供热系统现状分析

某热电厂抽汽凝汽式机组总装机容量为2×350MW，应用的是一种新型凝汽器余热回用系统，热网首站采取的是两级加热模式，即热泵+热网加热器。热泵系统的驱动汽源是来自机组的0.4MPa、245℃供热抽汽。系统运转过程中，2×85t/h供热抽汽在进行减温处理后，就进入到热泵系统中，凝结温度80℃的水。这些水将通过闭式凝结水箱进行回收，热泵站内凝结水泵再将回收的水，传送到热网疏水管道。然后，11500t/h热网回水通过两级加热后，水温达到70.2℃，最后进行对外供热。

2.2 热泵系统运行及供热状况

热电厂采用8台溴化锂吸收式热泵，这些热泵的单机制热量为25.4MW（水温度55℃）。供热面积1400万m2，目前现有设计型式为单机带4台热泵，供热时，只有一台热泵运行，其余热泵都为备用，导致闲置浪费。

以余热系统回收热量80MW为例，设定单台机组低压缸进汽流量为100t/h，通过计算可以得到，主汽流量500～1095t/h变化时，单机带负荷能力变化范围为127.8～271.5MW，供热量变化范围为223.0～450.9MW。在初末寒期的供热能力为1114.9～2254.3万m2，要想满足现有供热面积，需要主汽流量在650t/h以上，电负荷能需要在165MW以上。中寒期的供热能力范围为707.9～1431.3万m2，要想满足现有供热面积，主汽流量就要达到最大进汽流量。如果是双机带100%热泵，则在极寒期的供热能力就会在991.0～2003.8万m2的范围内进行变化，此时，要想充分满足现有供热覆盖面积，就需要使主汽流量保持在750t/h以上，电负荷能保持在190MW以上。

2.3 热泵系统节能改造及优化供热能力的策略

2.3.1 改造策略

从该热电厂的热泵供热实际情况来看，单机运行就能较好地满足需求，如果进行双机运行，则会损失较大的冷源，整体经济性不高。与设計值相比，中压缸排汽蝶阀的最小漏汽流量偏高，这不仅会导致低压缸最小进汽流量增大，还会降低机组调峰过程中的运行安全性。通过分析，决定对热泵系统进行节能改造。将一台机组的余热水管道进行增容，借助主凝结区1/4进回水管路，连接凝汽器增容改造区余热水的进回水，同时，在两台机组余热水回水母管与凝汽器增容区回水母管之间加设联络管，以确保单台机组余热水量能达到13000t/h。余热水经热泵冷却后，回收到主机循环水泵入口前池。

2.3.2 改造后供热能力优化情况

在100t/h工况下，带100%热泵机组的供热能力模拟计算结果，见表1所示。从表中可知，一台机组带100%热泵带负荷能力变化范围为127.8～271.5MW，单机供热量变化范围为263.0～490.9MW。按照20W/m2考虑，初末寒期时期，只有主汽流量在550t/h以上，电负荷能在140MW以上，才能满足供热需求。但在极寒期，即便主汽流量在最大值时，也无法满足供热需求。

经过改造后，热泵系统增加了40MW制热量。在单台机组运行过程中，相同条件下，带100%热泵比带50%热泵的初末寒期供热能力明显得到提高，数值为200.0万m2，中寒期为127.0万m2，极寒期为88.9万m2。经过计算，可以全年可节约发电标准煤0.794万t，煤耗降低2.15g/kW·h，CO2和SO2排放减少了1.728万t和0.0538万t，经济效益非常显著。

3  结语

综上所述，本文以热电厂热泵系统为例，对其进行节能改造研究。通过热泵系统节能改造，热电厂机组的供热能力得到了显著的提升，节约了标煤，降低了煤耗，减少了CO2和SO2排放，经济效益、社会效益与环保效益都比较可观，具有推广应用价值。

参考文献

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