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热泵技术在热电厂的应用及经济性分析

所属分类:公司头条    发布时间: 2021-08-02    作者:江苏逸佳冷暖工程有限公司
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     热泵是一种消耗部分使热量从低温物体转移到高温物体的利用装置,在热电厂可用于汽轮机排汽热量的回收利用。热电厂汽轮机热量50%以上是以乏汽形式排放到环境中的,也就是通常所说的冷源损失,采用热泵技术可以汽轮机抽汽作为驱动热源,将此部分热量进行回收用于加热采暖热水,这样不仅提高了热电机组的供热力,还可提高电厂的热效率,在相同发电功率、相同供热负荷条件下可降低发电厂煤耗量,从而减少污染物排放。




     国内热泵技术发展迅速,2008年我国率先将热泵技术用于热电厂供热,目前已有100多个热电厂采用吸收式热泵进行供热[1]。热泵发展主要是体现在其单机容量加大,现在用于热电厂的吸收式热泵单机容量可达到70MW以上;其次是性能提高,用于热电厂的吸收式热泵COP可以达到1.7以上,重要的是其价格越来越低。国内各大高校、研究院及设计单位在供热电厂采用热泵进行余热回收利用方面做了大量研究工作,2017年11月..能源局发布了《发电厂热泵系统设计规程》,该规定给出了用于热电厂余热回收进行采暖的热泵系统设计及设备选型的一般规定。

1、用于热电厂的热泵技术方案
     热泵根据其原理不同,可分为压缩式热泵和吸收式热泵,压缩式热泵根据压缩机驱动方式不同,可分为蒸汽驱动压缩式热泵、电机驱动压缩式热泵、燃气压缩式热泵等。热泵用于热电厂余热回收利用进行采暖主要是以汽轮机抽汽作为驱动热源,回收汽轮机乏汽余热,热泵大多数采用吸收式热泵,通常以溴化锂为吸收剂,也可采用背压机驱动压缩式热泵或电机驱动压缩式热泵。

2、供热方案选择

     供热方案一般设计流程。在工程中进行供热方案选择时,首先应明确热负荷及用户对热网循环水温度的要求,再根据汽轮机抽汽参数、排汽参数等进行热泵的选型及供热系统优化,通过技术经济分析确定热泵型式及供热系统方案,如有需要也可对几种可行的技术方案进行技术经济比较,确定供热方案。界区参数。热电厂界区参数就是全厂热负荷及热网供回水参数,这些主要参数一般是在城市或区域的供热规划中明确的,城市供热规划主要内容有:预测城市热负荷,确定供源种类、供热方式、供热分区、热源规模,合理布局热源、热网系统及配套设施。本工程2×1000MW热电机组供热热负荷为600MW,其中热泵提供热负荷为300MW。城市热网供回水温度通常为130/70℃或120/60℃,实际运行时供回水温度低于设计温度,热网供回水温度较低时有利于扩大余热利用回收规模,优化热泵设计,本工程热网供回水温度确定为120/60℃,热网水流量为8600t/h。




     供热系统拟定及热泵选型。根据热泵的特点,热泵系统的热网水出口与余热低温热源出口温差不宜过大,目前工程应用中温差一般为40℃左右,如温差增加10℃设备价格增加50%以上。目前热泵用于热电厂供热,供热系统一般由热泵与热网加热器两部分组成,热泵将热网回水加热后进入热网加热器,经热网加热器加热后供城市热网。本工程2×1000MW空冷机组采用热泵来利用汽轮机乏汽热量,热泵驱动蒸汽及热网加热器加热蒸汽来自汽轮机低压缸抽汽,抽汽口参数为0.522MPa(a)、270℃,低温热源是汽轮机排汽,排汽口参数为11kPa、45.8℃,根据热泵特点及同类工程应用情况,本工程选用吸收式热泵,热网供回水温度确定为120/60℃,热泵将热网回水由60℃加热到90℃,热网加热器将热网水继续加热至120℃供城市热网。

     参数优化。根据热泵系统,分别对低温热源、中温介质(热网水)及驱动热源参数进行分析。对于低温热源,低温热源的温度不宜过低,低温热源的温度越高热泵越大,在实际工业应用中温度在30~45℃较为经济;对于被加热的热网水,首先其回水温度不宜过高,热网回水温度越低热泵的能效就越高,同时驱动热泵的蒸汽参数也可以更低;其次热网水供水温度也不宜过高,一般不宜超过90℃;对于驱动热源,针对吸收式热泵,其压力无过高要求,一般只需要高于0.3MPa(a),温度也无需过高,过热温度宜小于15℃,这样有利于热量的梯级利用,具有良好的经济性和节能效果。在工程实际应用中,可根据工程的实际情况,遵循以上原则对热泵的相关参数进行优化,选取经济性高、造价合理的较佳方案。

     热泵用于热电厂主要有背压机驱动的压缩式热泵、电驱动压缩式热泵及吸收式热泵三种技术方案,目前大多数热电厂采用吸收式热泵。以某2×1000MW热电厂为例,采用4台75MW的吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热进行采暖,热泵COP为1.725,每年可回收汽轮机乏汽余热126MW。热泵工程造价约为9200万元,工程静态投资回收期为3.2年,本工程具有良好的经济性。该工程采用热泵利用汽轮机乏汽余热进行采暖,两台机组每年可以节约煤炭消耗4.9万吨,相应减少了煤炭燃烧引起的污染物排放,具有明显的节能减排效益。