循環(huán)水溫經(jīng)濟(jì)性分析

平永凱 PING Yong-kai；張美麗 ZHANG Mei-li

（①北京中景昊天工程設(shè)計有限公司石家莊分公司，石家莊 050030；②河北省電力勘測設(shè)計研究院，石家莊 050030）

（①Beijing Zhongjing Haotian Engineering Design Co.，Ltd.Shijiazhuang Branch，Shijiazhuang 050030，China；②Hebei Electric Power Design&Research Institute，Shijiazhuang 050030，China）

0 引言

現(xiàn)電廠余熱利用中比較常見的是利用吸收式熱泵吸收低位熱能，以消耗一部分溫度較高的高位熱能為代價，從低溫?zé)嵩次崃抗┙o用戶。對于熱泵選型而言，抽汽壓力、循環(huán)水溫度、熱網(wǎng)回水溫度是影響熱泵設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，抽汽壓力、循環(huán)水溫度參數(shù)的提高可以增加熱泵的余熱回收能力。但改造工程中一般抽汽壓力、熱網(wǎng)回水溫度固定，因此循環(huán)水溫成為最重要的影響因素。

1 簡介

本文以某電廠為例，通過比較循環(huán)水溫度變化，比較循環(huán)水穩(wěn)溫度變化所帶來的經(jīng)濟(jì)效益差別。

如按照循環(huán)水28→20℃的條件，熱泵可提供的供暖水進(jìn)出水溫度為55/70℃。相對于最終溫度110℃來說，熱泵所負(fù)責(zé)的區(qū)間只占整體的27.3%。因此整體的節(jié)能空間就相對狹小，余熱回收量自然較小。

如按照循環(huán)水35→27℃的條件，熱泵可提供的供暖水進(jìn)出水溫度為55/76℃。相對于最終溫度110℃來說，熱泵所負(fù)責(zé)的區(qū)間占整體的38%，同時余熱回收量也較之前條件提高了。本文對這兩種情況均作設(shè)計選型，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

2 熱泵的影響

如果以循環(huán)水溫度28→20℃的邊界條件，那么熱泵只是充當(dāng)了冷卻塔的角色，只要將循環(huán)水水量和溫度調(diào)整好，運(yùn)行穩(wěn)定后，就不會對汽輪機(jī)產(chǎn)生任何實(shí)質(zhì)性的影響。由于熱泵負(fù)責(zé)的溫度區(qū)間處于最低段，所以整個供暖季中，不論初末期還是尖峰期，熱泵均處于全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況，所以也不必?fù)?dān)心負(fù)荷變化造成的循環(huán)水溫度波動。

如果以循環(huán)水溫度35→27℃的邊界條件，在引入熱泵后，需調(diào)整汽輪機(jī)背壓，提升循環(huán)水溫度。本方案的供暖面積不變，抽汽量降低，排汽量上升，發(fā)電量增大。為不增大發(fā)電量，就會略降低主蒸汽流量，從而減少了燃煤量。如果是要實(shí)現(xiàn)供暖面積擴(kuò)容，供暖負(fù)荷增大，汽輪機(jī)的工況也產(chǎn)生相應(yīng)變化。

3 熱泵設(shè)計計算

項目的基本工藝流程為，由抽汽母管的蒸汽驅(qū)動吸收式熱泵工作；循環(huán)水母管中的一部分進(jìn)入熱泵機(jī)組，在熱泵中釋放熱量后返回母管；熱網(wǎng)回水先進(jìn)入熱泵機(jī)組，升至一定溫度，然后進(jìn)入汽水換熱器升溫至110℃，再送往二級換熱站。

按照以上分析得到的計算結(jié)果見表1。

表1 熱泵汽水換熱器系統(tǒng)計算結(jié)果

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

企業(yè)通過節(jié)能改造，并不能實(shí)現(xiàn)發(fā)電量的增產(chǎn)，但能通過減少運(yùn)行成本和增加供暖熱量的方式實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。按照本方案的設(shè)計條件，熱網(wǎng)水流量確定的，因此按照供暖面積不變，減少燃煤耗量的方式計算經(jīng)濟(jì)效益。熱泵在整個過程中，最直接的節(jié)能點(diǎn)就是節(jié)省了0.35MPa的采暖蒸汽。為簡化計算，現(xiàn)在直接將這部分減少的抽汽量折算為標(biāo)煤量，再加以修正，從而計算經(jīng)濟(jì)效益。

前面提到需微調(diào)汽輪機(jī)工況，使冷卻水出口溫度由28℃提升至35℃。由于循環(huán)水所帶走的熱量絕大部分為乏汽的潛熱，因此排汽飽和溫度會非常接近28℃，為簡化計算，就取28℃為乏汽的飽和溫度，由此查表可知排汽壓力3.8kPa。而飽和溫度為35℃的乏汽壓力為5.6kPa，即排汽壓力提高1.8kPa。

由于汽輪機(jī)計算極其復(fù)雜，在此使用《排汽壓力對功率的修正曲線》來估算。本項目汽輪機(jī)額定排汽壓力為5.6kPa，供暖工況排汽量約為166t/h。為了增加發(fā)電量，實(shí)際運(yùn)行中排汽壓力調(diào)至3.8kPa。查圖可知，調(diào)至3.8kPa時汽輪機(jī)相對額定排汽壓力時的增發(fā)量為0.8%；如將排汽壓力調(diào)至5.6kPa，相對3.8kPa時的減發(fā)量為0.8%。為保守估計，修正系數(shù)取值98%，用于修正改變背壓造成的影響。將表1所計算的結(jié)果進(jìn)行匯總，可以計算出本方案的經(jīng)濟(jì)效益（見表2）。

表2 經(jīng)濟(jì)效益分析估算表

5 結(jié)論

①在供暖面積不變的前提下，引入熱泵可以使發(fā)電量增加或燃煤量下降。②以35→27℃的邊界條件，要供給相同的供暖面積，在發(fā)電量不變的前提下，本方案較傳統(tǒng)方式每年節(jié)省46萬噸蒸汽，折合標(biāo)煤后經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3600余萬元。③以28→20℃的邊界條件，要供給相同的供暖面積，在發(fā)電量不變的前提下，本方案較傳統(tǒng)方式每年節(jié)省33萬噸蒸汽，折合標(biāo)煤后經(jīng)濟(jì)效益達(dá)2577余萬元。④要達(dá)到相同的供暖面積，以35→27℃的邊界條件較28→20℃的來說，更能夠提升熱泵的節(jié)能空間，加大其節(jié)能量，經(jīng)濟(jì)效益更好。⑤分期投入時，該期的經(jīng)濟(jì)效益可按照該期投入規(guī)模占本方案所設(shè)計的總規(guī)模的比例來估算。

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