熱泵熱源水最佳溫度點的探討

李永強

摘 要：本篇文章主要是針對我公司聯合循環(huán)運行機組冬季供熱運行方式下，兩臺熱泵運行時，通過#2機組運行時的不同循環(huán)水溫度下的實際參數的采集，運用公司邊際貢獻計算報表及供熱計算公式，找到一個使供熱量及機組發(fā)電量達到最佳值的熱源水（#2汽機循環(huán)水溫度點），使公司的效益最大化。

關鍵詞：熱泵；熱源水；效益最大化

我公司循環(huán)水余熱利用工程裝設有雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司2臺容量為60.92MW的吸收式熱泵，利用兩臺余熱鍋爐的低壓補汽作為驅動汽源，回收#2汽機全部低溫循環(huán)水余熱（熱源水），用來加熱熱網水。

驅動汽源引自#1、#2汽機低壓補氣，在熱泵中釋放熱量后凝結成疏水，經疏水泵升壓后，送到原熱網疏水泵出口母管，進入低壓汽包。熱網水引自#1、#2、#3熱網泵出口的熱網水，加熱后的熱網水送回到熱網泵出口母管。余熱水引自#1、#2汽輪機循環(huán)水回水管，經熱泵后返回循環(huán)水泵入口前池。

在冬季供熱期間熱泵系統(tǒng)投入運行后，要求循環(huán)水溫度達到36℃以上，使熱泵出力達到最佳。循環(huán)水溫度越高，熱泵的效率越高，供熱收入增加。但是當循環(huán)水溫度升高后，#2汽機的凝汽器真空下降，真空下降使#2汽機發(fā)電機的出力降低，發(fā)電量減少，發(fā)電收入降低。同時，循環(huán)水溫度過高將會引起機組潤滑油溫及發(fā)電機風溫過高，不利于機組的安全運行。

因此，找到一個熱泵熱源水的最佳溫度點，使供熱量及發(fā)電量達到最佳。

一、運行參數的采集：以下運行參數為#2汽機循環(huán)水（熱源水）不同溫度下對應的運行參數。

二、對采集的參數進行計算：

經過對循環(huán)水溫度的變化分析，從表1、表2、表3、表4中隨機取得序列數，利用公式：（供水溫度-循環(huán)水溫度）*熱泵熱網水流量/1000*4.17=每小時產生的熱量進行計算：

1、循環(huán)水溫度35.54℃時，汽機發(fā)電機負荷51.71MWH。

（93.7-53.4）*5740/1000*4.17=919.23897吉焦/小時

2、循環(huán)水溫度37.00℃時，汽機發(fā)電機負荷51MWH。

（94.21-53.95）*5836/1000*4.17=979.772吉焦/小時

3、循環(huán)水溫度37.06℃時，汽機發(fā)電機負荷51.25MWH。

（94.38-54.48）*5840/1000*4.17=971.6767吉焦/小時

4、循環(huán)水溫度37.34℃時，汽機發(fā)電機負荷50.89MWH。

（94.09-53.1）*5792/1000*4.17=990.017吉焦/小時

5、循環(huán)水溫度38.20℃時，汽機發(fā)電機負荷51.06MWH。

（94.2-53.62）*5842/1000*4.17=988.575吉焦/小時

6、循環(huán)水溫度38.39℃時，汽機發(fā)電機負荷50.38MWH。

（93.89-53.2）*5878/1000*4.17=997.363吉焦/小時

7、循環(huán)水溫度39.68℃時，汽機發(fā)電機負荷50.08MWH。

（95.16-54.98）*5842/1000*4.17=978.83吉焦/小時

8、循環(huán)水溫度39.72℃時，汽機發(fā)電機負荷49.98MWH。

（93.77-52.73）*5891/1000*4.17=983.6吉焦/小時

通過計算得出下表：

三、為了便于比較，以第四項，循環(huán)水溫度37.34℃時，汽機發(fā)電機負荷50.89MWH，供熱量990.017吉焦/小時，為“零”點，對發(fā)電收入及供熱收入之和進行綜合性計算及比較。

對發(fā)電收入及供熱收入之和進行綜合性計算。利用公式：

1：（汽機發(fā)電機負荷-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=萬元Ⅰ

2：（990.017-熱量）*24*0.4*91/1.13/10000=萬元Ⅱ

3：發(fā)電量增加萬元Ⅰ，供熱量減少萬元Ⅱ

萬元Ⅰ-萬元Ⅱ=萬元Ⅲ

進行計算：

1、當循環(huán)水溫度35.54℃時，汽機發(fā)電機負荷51.71MWH，供熱量919.23897吉焦/小時：

（51.71-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=1.086萬元

（990.017吉焦/小時-919.23897吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=5.471萬元

發(fā)電量增加1.086萬元，供熱量減少5.471萬元

1.086萬元-5.471萬元=-4.385萬元

2、當循環(huán)水溫度37.06℃時，汽機發(fā)電機負荷51.25MWH，供熱量971.6767吉焦/小時：

（51.25-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.4768萬元

（990.017吉焦/小時-971.6767吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=1.418萬元

發(fā)電量增加0.4768萬元，供熱量減少1.418萬元

0.4768萬元-1.418萬元=-0.9412萬元

3、循環(huán)水溫度37℃時，汽機發(fā)電機負荷51MWH，供熱量979.772吉焦/小時：

（51-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.146萬元

（990.017吉焦/小時-979.772吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=0.792萬元

發(fā)電量增加0.146萬元，供熱量減少0.792萬元

0.146萬元-0.792萬元=-0.646萬元

4、循環(huán)水溫度38.2℃時，汽機發(fā)電機負荷51.06MWH，供熱量988.575吉焦/小時：

（51.06-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.225萬元

（990.017吉焦/小時-988.575吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=0.111萬元

發(fā)電量增加0.225萬元，供熱量減少0.111萬元

0.225萬元-0.111萬元=0.114萬元

5、循環(huán)水溫度38.39℃時，汽機發(fā)電機負荷50.38MWH，供熱量997.363吉焦/小時：

（50.38-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-0.675萬元

（990.017吉焦/小時-997.363吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=-0.568萬元

發(fā)電量減少0.675萬元，供熱量增加0.568萬元

-0.675萬元+0.568萬元=-0.107萬元

6、循環(huán)水溫度39.68℃時，汽機發(fā)電機負荷50.08MWH，供熱量978.83吉焦/小時：

（50.08-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-1.073萬元

（990.017吉焦/小時-978.83吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=0.865萬元

發(fā)電量減少1.073萬元，供熱量減少0.865萬元

-1.073萬元-0.865萬元=-1.938萬元

7、循環(huán)水溫度39.72℃時，汽機發(fā)電機負荷49.98MWH，供熱量983.6吉焦/小時：

（49.98-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-1.205萬元

（990.017吉焦/小時-983.6吉焦/小時）*24*0.4*91/1.13/10000=0.496萬元

發(fā)電量減少1.205萬元，供熱量減少0.496萬元

-1.205萬元-0.496萬元=-1.701萬元

以37.34℃為“零”點，根據以上數據得出線性圖：

通過以上數據進行分析，將循環(huán)水溫度控制在37.5℃—38.5℃之間，使經濟效益最大化。

四、結論

經濟效益及計算依據〔單位：萬元（人民幣）〕

通過上面的線形圖中不同的循環(huán)水溫度點與循環(huán)水溫度38.2℃時的相差的經濟數據進行比較，以供熱季90天進行計算比較出的經濟效益如下表：

計算公式：（不同循環(huán)水溫度點相差效益-循環(huán)水溫度38.2℃相差效益）*90天

五、結束語

循環(huán)水溫度較低時（36℃以下時），能夠很好地控制機組的潤滑油溫度及發(fā)電機冷卻風溫在合格范圍內，能夠保證機組的安全運行。

當循環(huán)水溫度較高時（39℃以上時），機組的潤滑油溫度及發(fā)電機冷卻風溫較高，不利于安全運行。油溫較高會引起潤滑油膜變薄，嚴重時會引起汽輪機燒瓦事故的發(fā)生。發(fā)電機冷卻風溫過高，會引起發(fā)電機定子線圈因長期溫度過高而老化，可能引起相間短路事故的發(fā)生。

通過以上數據分析，循環(huán)水溫度在37.5℃-38.5℃之間時，對機組的安全、經濟運行提供了良好的保障，減少了機組的安全隱患，降低了維護成本。保證了機組的發(fā)電及供熱效率最大化，降低了天然氣消耗量，使公司經濟效益最佳。減少天然氣耗氣量，即節(jié)約了能源消耗，又減少了二氧化硫及氮氧化物的排放量，為公司的減排做出了貢獻。

（作者單位：華電（北京）熱電有限公司）