基于熱泵的供熱機(jī)組深度調(diào)峰試驗(yàn)研究

邊重陽(yáng) 王瑋琪 朱月振

摘 要 針對(duì)已經(jīng)過(guò)吸收式熱泵改造的350MW超臨界供熱抽氣機(jī)組進(jìn)行供熱深度調(diào)峰試驗(yàn)，并分析其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。采用對(duì)比試驗(yàn)的方法，針對(duì)機(jī)組在供熱期內(nèi)不同供熱量（采暖抽汽流量）對(duì)應(yīng)的發(fā)電負(fù)荷，對(duì)機(jī)組供熱期的供熱數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。找出供熱負(fù)荷和發(fā)電負(fù)荷之間的關(guān)系，得出機(jī)組在不同供熱負(fù)荷下的發(fā)電負(fù)荷，從而給出基于熱泵的供熱負(fù)荷-發(fā)電負(fù)荷變化曲線，測(cè)定熱泵改造對(duì)機(jī)組供熱調(diào)峰范圍的影響，為機(jī)組運(yùn)行方式優(yōu)化和深度調(diào)峰能力評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。

關(guān)鍵詞 供熱抽汽機(jī)組；吸收式熱泵；供熱；深度調(diào)峰

前言

近年來(lái)，燃煤機(jī)組作為電網(wǎng)調(diào)峰的主力軍，普遍面臨深度調(diào)峰問(wèn)題，且調(diào)峰幅度逐年增大，調(diào)峰任務(wù)也愈來(lái)愈重。而熱電廠在承擔(dān)調(diào)峰重?fù)?dān)的同時(shí)，還需保證供熱質(zhì)量。因此，進(jìn)行溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組改造，愈來(lái)愈受到熱電廠的重視。為了準(zhǔn)確掌握經(jīng)過(guò)吸收式熱泵改造后機(jī)組深度調(diào)峰的能力，確保調(diào)峰安全穩(wěn)定、供熱品質(zhì)合格的現(xiàn)狀，對(duì)經(jīng)過(guò)熱泵改造后的某350 MW超臨界供熱抽氣機(jī)組的深度調(diào)峰運(yùn)行能力進(jìn)行了試驗(yàn)。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

某公司2×350MW機(jī)組為供熱抽汽機(jī)組，經(jīng)過(guò)對(duì)2號(hào)機(jī)組凝汽器及相關(guān)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造，以0.4MPa、245℃供熱抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組為主體，回收凝汽器高溫側(cè)循環(huán)水余熱，加熱城市熱網(wǎng)回水，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 試驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)?zāi)康募耙罁?jù)

本次試驗(yàn)主要目的為基于吸收式熱泵運(yùn)行，測(cè)定改造機(jī)組在不同供熱量（采暖抽汽流量）工況下最高限和最低限電負(fù)荷，給出基于熱泵的供熱負(fù)荷-發(fā)電負(fù)荷變化曲線；同時(shí)與未改造機(jī)組的供熱調(diào)峰范圍進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證熱泵對(duì)機(jī)組深度調(diào)峰的積極效果。

試驗(yàn)依據(jù)為：

（1）該公司C350-24.2/0.4/566/566型350MW超臨界中間再熱抽汽凝汽式汽輪機(jī)熱力性能數(shù)據(jù)及其供熱工況圖。

（2）水和水蒸氣性質(zhì)表：水和蒸汽性質(zhì)國(guó)際協(xié)會(huì)1997年公布的IAPWS-IF97方程。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

本次試驗(yàn)以試驗(yàn)采暖供熱流量為基準(zhǔn)，維持額定的采暖抽汽參數(shù)，通過(guò)改變鍋爐的蒸發(fā)量來(lái)改變機(jī)組負(fù)荷。其邊界條件為[1]：

（1）主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)為額定值，蒸汽品質(zhì)滿足規(guī)定的要求，機(jī)組單元制運(yùn)行；

（2）全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行；

（3）保證采暖抽汽參數(shù)要求，額定采暖抽汽壓力為0.400MPa.a，中壓缸排汽溫度不大于388.00℃；

（4）保證低壓缸最小進(jìn)汽流量121.8t/h，暨CV閥最小開度為0%，且低壓缸進(jìn)汽壓力不低于0.100MPa.a，低壓缸排汽溫度不大于79.00℃；

（5）汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量為1100.0t/h。

試驗(yàn)分為6個(gè)試驗(yàn)工況，其中上限負(fù)荷試驗(yàn)工況3個(gè)，下限負(fù)荷試驗(yàn)工況2個(gè)，最大采暖抽汽試驗(yàn)工況1個(gè)，通過(guò)計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到每個(gè)試驗(yàn)工況下機(jī)組主要供熱參數(shù)和發(fā)電負(fù)荷，具體工況及試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表1可得到不同供熱量下機(jī)組發(fā)電負(fù)荷可調(diào)峰范圍曲線，同時(shí)將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與2016年機(jī)組供熱調(diào)峰能力測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，得到不同供熱量下機(jī)組發(fā)電負(fù)荷可調(diào)峰范圍曲線圖1所示：

試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)熱泵改造后的機(jī)組，調(diào)峰范圍較改造前有明顯的增大，低負(fù)荷工況下更為明顯，具體分析如下[2]：

（1）熱泵投運(yùn)后供熱負(fù)荷上限明顯提升，#1機(jī)組（無(wú)熱泵運(yùn)行）2016年最大供熱量約為1150GJ/h，#2機(jī)組（基于熱泵運(yùn)行）2019年最大供熱量為1435GJ/h（見(jiàn)圖2），與2016年相比，機(jī)組供熱負(fù)荷上限提升了24.78%，增加供熱量285 GJ/h，增加供熱面積約131.9萬(wàn)平方米（以建筑物供暖面積熱指標(biāo)每平方米供熱60W計(jì)算）。

（2016年與2019年對(duì)比）

（2）熱泵投運(yùn)后，機(jī)組相同供熱量的調(diào)峰負(fù)荷下限明顯降低，在750GJ/h-1150GJ/h供熱區(qū)間調(diào)峰負(fù)荷下限降低量在42MW-68MW之間。

（3）熱泵投運(yùn)后，機(jī)組供熱期內(nèi)最低電負(fù)荷由212MW（額定負(fù)荷的60%）下降至147MW（額定負(fù)荷的42%），可為電網(wǎng)提供深度調(diào)峰服務(wù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

由試驗(yàn)結(jié)果我們可以看到，在熱泵技術(shù)趨于成熟，投資成本逐漸降低的今天，供熱機(jī)組吸收式熱泵改造既可以達(dá)到延展供熱面積的目的，又可以在一定程度上緩解機(jī)組深度調(diào)峰壓力。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步增加熱泵數(shù)量，提升熱泵裝機(jī)容量的方式，將有助于增加機(jī)組在相同發(fā)電負(fù)荷下的供熱量，并將有效提升機(jī)組在相同供熱量下的電負(fù)荷調(diào)峰范圍。

參考文獻(xiàn)

[1] 周崇波，俞聰，郭棟，等.大型吸收式熱泵應(yīng)用于火電廠回收余熱供熱的試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代電力，2013，30（2）：37-40.

[2] 張利，張宇，周連升，等.吸收式熱泵回收熱電廠循環(huán)水余熱節(jié)能效益分析研究[J].熱電技術(shù)，2016，132（4）：6-7.