热泵技术在热电联厂供热系统中应用方案

张景松 潘亭中 李中元(中国石油玉门油田水电厂, 甘肃 玉门 735200)

利用热泵技术直接提取循环水中的低位热量用于供热，将汽轮机冷源损失变废为宝，提高机组综合热效率，是我们本次改造方案提出的原因。

1 改造方案

利用电厂循环冷却水作为热泵低位热源进行供热的基本形式，汽轮机排汽经过凝汽器后冷凝的凝结水被重新送到锅炉去。根据用户侧热负荷需求的情况，直接将来自凝汽器的一部分循环水送入冷却塔，完成正常的冷却循环，另一部分通过循环水管网送入设置在用户处的热泵装置的蒸发器作为热泵的低位热源，驱动热泵的高位能量加上从低位热源提取的热量作为热泵产热用于加热用户侧的二次网回水。循环冷却水在热泵蒸发器放热降温后返回到凝汽器入口与流经冷却塔的冷却水汇合，再被送入凝汽器吸热升温。如此实现将电厂循环水低位余热用于供热的目的。

2 可能性分析

(1)热泵技术发展现状 余热热泵回收系统利用热泵回收电站汽轮机冷端损失，为热网回水加热或者为热网水和化学水补水预热。热泵通过消耗外界能量将低品位热源提升为高品位的热源。驱动热泵所消耗的有用功E全部被转换成热量，这部分热量E和从低温体吸取的热量q一起输向高温体，即Q=q+E，Q为向高温体输送的热量。为说明这种能量转换的优劣，热泵工作效率可用性能系数COP(Coefficient of Performance)来衡量。COP=Q/E。

热泵技术最早发展于美国，在国内兴起于2000年前后，2003年到2005年行业进入快速成长期，2006年以后由于“十一五”规划提出了节能20%的目标，热泵技术有了一次飞跃，目前热泵技术已比较成熟。热泵技术已经在不少热电厂成功实施利用，例如:由同方人工环境有限公司利用吸收式热泵技术，已经成功在赤峰热电厂得到应用，在阳泉和河北承德也有类似成功实施的案例；内蒙古东胜热电有限公司，也成功利用吸收式热泵用于供热系统改造。

(2)我厂实际情况分析 ①供暖现状。我厂热水泵房供热线路包括水电路、南线、北线三条供热线路。其中，水电路和南线供出的热水温度为50～83℃(根据天气温度调整对应出水温度)，回水温度40℃，流量最大300t/h，所用供热蒸汽为#3联箱0.2MPa蒸汽；北线供出热水:温度80～110℃，流量最大300t/h，所用蒸汽为1.0MPa蒸汽。

②热泵供暖需机组循环水计算。吸收式热泵COP1.6～2.1，参考已成功实施的案例COP1.8计算，供热三条供热管网最大流量Q1=300×3=900t/h，供出水在热泵中温升ΔT1为30℃左右，机组循环水经热泵吸收热量后，温度降低ΔT215℃，该工况下用热泵供暖需机组循环水Q2

热泵供出总热量:q1=Q1CΔT1

热泵从机组循环水吸收热量:q2=Q2CΔT2

根据COP定义:q1/q2=1.8/(1.8-1)

所以需机组循环水量:

我厂六期一台机组循环水量为2800 t/h，循环水量完全可以满足供暖需要。

(3)现场方案实施 热泵机组计划安装在消防泵房北侧，现场空间充裕，且距离汽轮机循环水管线、自流沟和热水泵房都距离较近，热泵驱动汽源从供热间供化学供汽管线上引出一条支管，就近便利，方案实施。

改造后，保留原来热水泵房加热器，以备必要之需；改造也不会对汽轮机正常运行造成影响，安全边际高。本方案可行性较高。

(4)改造费用 若对水电路、南线、北线供热管网全部进行热泵技术改造，每路管网需两套热泵，一用一备，共需热泵机组6套，包含外部管路和热泵机组，每套热泵价格在120万左右，全部改造费用约720万。

3 结语

经济效益分析:上文计算中需要汽轮机组循环水800t/h为最大流量，平均按600t/h计算，循环水温度降低15℃，则通过改造每小时可吸收循环水热量为:

由于热泵驱动的蒸汽除疏水进入化学以外，其余全部热量100%供给供热管网，和原来热水泵房供热方式一样，不会有能量损失，所以吸收的机组循环水热量即为改造后的效益，全年供热按照150天计算，每年可节约原煤:1.29×24×150=4644吨，每吨煤按价格320元计算，全年节省运行费用149万元。

此外，由于该部分循环水未经过冷却塔冷却，没有蒸发损失，一般在冷却水塔中水损失率1.5%，则全年可减少补充循环水量为600×24×150×0.015=3.24万吨。