循環水溫經濟性分析

平永凱 PING Yong-kai；張美麗 ZHANG Mei-li

（①北京中景昊天工程設計有限公司石家莊分公司，石家莊 050030；②河北省電力勘測設計研究院，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，從低溫熱源吸取熱量供給用戶。對于熱泵選型而言，抽汽壓力、循環水溫度、熱網回水溫度是影響熱泵設計的關鍵參數，抽汽壓力、循環水溫度參數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、熱網回水溫度固定，因此循環水溫成為最重要的影響因素。

1 簡介

本文以某電廠為例，通過比較循環水溫度變化，比較循環水穩溫度變化所帶來的經濟效益差別。

如按照循環水28→20℃的條件，熱泵可提供的供暖水進出水溫度為55/70℃。相對于最終溫度110℃來說，熱泵所負責的區間只占整體的27.3%。因此整體的節能空間就相對狹小，余熱回收量自然較小。

如按照循環水35→27℃的條件，熱泵可提供的供暖水進出水溫度為55/76℃。相對于最終溫度110℃來說，熱泵所負責的區間占整體的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計選型，并進行經濟性比較。

2 熱泵的影響

如果以循環水溫度28→20℃的邊界條件，那么熱泵只是充當了冷卻塔的角色，只要將循環水水量和溫度調整好，運行穩定后，就不會對汽輪機產生任何實質性的影響。由于熱泵負責的溫度區間處于最低段，所以整個供暖季中，不論初末期還是尖峰期，熱泵均處于全負荷運轉工況，所以也不必擔心負荷變化造成的循環水溫度波動。

如果以循環水溫度35→27℃的邊界條件，在引入熱泵后，需調整汽輪機背壓，提升循環水溫度。本方案的供暖面積不變，抽汽量降低，排汽量上升，發電量增大。為不增大發電量，就會略降低主蒸汽流量，從而減少了燃煤量。如果是要實現供暖面積擴容，供暖負荷增大，汽輪機的工況也產生相應變化。

3 熱泵設計計算

項目的基本工藝流程為，由抽汽母管的蒸汽驅動吸收式熱泵工作；循環水母管中的一部分進入熱泵機組，在熱泵中釋放熱量后返回母管；熱網回水先進入熱泵機組，升至一定溫度，然后進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果見表1。

表1 熱泵汽水換熱器系統計算結果

4 經濟效益分析

企業通過節能改造，并不能實現發電量的增產，但能通過減少運行成本和增加供暖熱量的方式實現經濟效益。按照本方案的設計條件，熱網水流量確定的，因此按照供暖面積不變，減少燃煤耗量的方式計算經濟效益。熱泵在整個過程中，最直接的節能點就是節省了0.35MPa的采暖蒸汽。為簡化計算，現在直接將這部分減少的抽汽量折算為標煤量，再加以修正，從而計算經濟效益。

前面提到需微調汽輪機工況，使冷卻水出口溫度由28℃提升至35℃。由于循環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。

由于汽輪機計算極其復雜，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。為了增加發電量，實際運行中排汽壓力調至3.8kPa。查圖可知，調至3.8kPa時汽輪機相對額定排汽壓力時的增發量為0.8%；如將排汽壓力調至5.6kPa，相對3.8kPa時的減發量為0.8%。為保守估計，修正系數取值98%，用于修正改變背壓造成的影響。將表1所計算的結果進行匯總，可以計算出本方案的經濟效益（見表2）。

表2 經濟效益分析估算表

5 結論

①在供暖面積不變的前提下，引入熱泵可以使發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，在發電量不變的前提下，本方案較傳統方式每年節省46萬噸蒸汽，折合標煤后經濟效益達3600余萬元。③以28→20℃的邊界條件，要供給相同的供暖面積，在發電量不變的前提下，本方案較傳統方式每年節省33萬噸蒸汽，折合標煤后經濟效益達2577余萬元。④要達到相同的供暖面積，以35→27℃的邊界條件較28→20℃的來說，更能夠提升熱泵的節能空間，加大其節能量，經濟效益更好。⑤分期投入時，該期的經濟效益可按照該期投入規模占本方案所設計的總規模的比例來估算。

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