發(fā)電廠海水循環(huán)水源熱泵應(yīng)用

摘要：“海水循環(huán)水源熱泵”是以發(fā)電廠內(nèi)海水循環(huán)水作為熱源的水源熱泵系統(tǒng)，此系統(tǒng)夏季利用進凝汽器前低溫水，冬季利用凝汽器后的溫排水，不僅克服了海水源熱泵取排水費用高的弊端，更可將冬季凝汽器溫排水中的低品質(zhì)廢熱提取出來用于空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對凝汽器溫排水能量的再利用。文章介紹了“海水循環(huán)水源熱泵”的系統(tǒng)設(shè)置，對比了發(fā)電廠常用空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源方案，對“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)的優(yōu)勢以及存在問題進行了分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；空調(diào)系統(tǒng)冷（熱）源；海水循環(huán)；水源熱泵系統(tǒng)；方案設(shè)計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU991 文章編號：1009-2374（2015）05-0055-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0360

1 概述

“海水循環(huán)水源熱泵”是本文根據(jù)熱泵系統(tǒng)所采用的熱源形式而命名的。顧名思義，“海水循環(huán)水源熱泵”是以發(fā)電廠內(nèi)海水循環(huán)水作為熱源的水源熱泵系統(tǒng)，此系統(tǒng)利用了發(fā)電廠海水循環(huán)水系統(tǒng)的現(xiàn)有設(shè)備及取水條件，夏季利用進凝汽器前低溫水，冬季利用凝汽器后的溫排水，不僅克服了海水源熱泵取排水費用高的弊端，將此種高效、節(jié)能、環(huán)保的能源利用方案引入電廠空調(diào)系統(tǒng)，更可將冬季凝汽器溫排水中的低品質(zhì)廢熱提取出來用于空調(diào)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對凝汽器溫排水能量的再利用。本文對以“海水循環(huán)水源熱泵”作為發(fā)電廠中空調(diào)冷（熱）源的應(yīng)用進行一些分析和探討。

2 系統(tǒng)介紹

2.2 系統(tǒng)方案

“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)為本廠址工程廠前區(qū)行政辦公樓、多功能中心、職工餐廳、招待所、值班宿舍及廠區(qū)集控樓、生產(chǎn)辦公樓、精密儀器庫、繼電通訊樓的空調(diào)設(shè)備提供冷凍水（t=7/12℃）及熱水（t=45/40℃）。

“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)的用戶側(cè)采用一次泵變流量方案，系統(tǒng)流量隨用戶負荷改變，系統(tǒng)變流量依據(jù)為末端空調(diào)用戶壓差。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速（自動恒壓）裝置補水定壓，補水接自除鹽水管。用戶側(cè)設(shè)備由：2臺海水源熱泵機組，單臺名義制冷量1002kW、輸入功率162kW，制熱量1190kW、輸入功率225kW；3臺變頻循環(huán)水泵，兩用一備，單臺設(shè)計工作點流量172m3/h，設(shè)計工作點揚程55m，輸入功率30kW；1套變頻調(diào)速（自動恒壓）裝置；1個補充水箱組成。

“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)熱源側(cè)用水接自電廠循環(huán)水系統(tǒng)，夏季取進凝汽器前低溫水，冬季則取經(jīng)凝汽器后的溫排水。由于利用廠內(nèi)已有的取排水構(gòu)筑物及循環(huán)水系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備（如取排水渠、廠用循環(huán)水泵、過濾設(shè)施、沉淀及滅藻等設(shè)施等）已可滿足運行要求，熱源側(cè)僅需在冬季運行工況時針對虹吸井液位較低的情況增加2臺海水提升泵（一用一備，單臺設(shè)計工作點流量400m3/h，設(shè)計工作點揚程15m，輸入功率20kW）即可。

2.3 方案可行性

海水源熱泵機組在夏季制冷工況下，熱源側(cè)出水溫度一般不能高于40℃，按5℃溫升考慮，進水溫度一般不應(yīng)超過35℃；本廠址自然條件下，夏季海水歷年最高水溫為27.3℃，可以滿足海水源熱泵機組正常運行。

海水源熱泵機組在冬季制熱工況下，熱源側(cè)出水溫度一般不能低于3℃，按5℃溫降考慮，進水溫度一般不應(yīng)低于8℃；本廠址冬季海水歷年最低水溫及月平均最低水溫分別為0.35℃、2.02℃，月平均水溫在2.61℃～7.87℃間，在自然條件下無法直接滿足海水源熱泵機組正常運行，需考慮海水預(yù)加熱或增大水量等防凍措施；而本工程冬季熱源側(cè)海水自凝汽器后取水，海水經(jīng)凝汽器后溫升不小于8℃，相當于對海水進行了預(yù)熱，因此也可滿足海水源熱泵機組正常運行。

2.4 能效比分析

2.4.1 制冷工況：制冷工況下系統(tǒng)名義制冷量2004kW，熱泵機組輸入功率324kW，熱泵機組COP值約6.18；考慮使用側(cè)循環(huán)水泵輸入功率60kW，熱源側(cè)循環(huán)水功耗20kW（由于廠用循環(huán)水泵效率一般高于小型水泵，因此制冷工況熱源側(cè)循環(huán)水功耗理論上是低于制熱工況所配提升泵的，因此此處取提升泵功耗作為包絡(luò)），名義工況下系統(tǒng)綜合能效比約4.96。

3.2 比較結(jié)果

經(jīng)過對比后，海水循環(huán)水源熱泵方案無論在初投資、年運行綜合費用還是在節(jié)能降耗方面均優(yōu)于其余兩種方案。

3.3 其他優(yōu)勢

水源熱泵系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、舒適性高的優(yōu)點，而“海水循環(huán)水源熱泵”作為一種水源熱泵在發(fā)電廠中的結(jié)合應(yīng)用，同樣繼承了這些優(yōu)點。

海水作為熱源冬季溫度更高、夏季溫度更低，相對于空氣溫度的變化約有1個月的滯后而且變化平緩，這對于熱泵機組的穩(wěn)定運行來說是非常有利的，并從一定程度上避免了熱泵機組高負荷需求的情況下，輸出功率及能效比反而降低的弊端。

4 存在問題

“海水循環(huán)水源熱泵”是利用了海水循環(huán)水系統(tǒng)，才得以將水源熱泵這種節(jié)能高效的冷（熱）源形式引入發(fā)電廠空調(diào)系統(tǒng)的，但也由于與發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)聯(lián)系密切，“海水循環(huán)水源熱泵”的應(yīng)用也存在了一些問題：

4.1 依賴性較高

“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)的運行與發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)密不可分。因此，如果使用方需在發(fā)電廠投運前運行空調(diào)系統(tǒng)，則需增加另外的臨時措施。并且對于僅設(shè)置單臺機組的發(fā)電廠，“海水循環(huán)水源熱泵”也無法滿足其空調(diào)系統(tǒng)在停機大修時的使用。

4.2 設(shè)計配合工作量大

相對于其他冷熱（源）形式，“海水循環(huán)水源熱泵”系統(tǒng)設(shè)計的配合工作量較大。

4.3 布置受限

海水管道、海水提升泵造價較高，且廠用循環(huán)水泵一般壓頭較低，因此海水源熱泵機組不宜遠離循環(huán)水系統(tǒng)布置。

5 結(jié)語

通過本文以上分析比較可見，“海水循環(huán)水源熱泵”是一種經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保而且舒適的空調(diào)冷（熱）源形式。雖然其應(yīng)用存在一定的依賴性，但在對節(jié)能降耗有更高要求或不要求空調(diào)系統(tǒng)提前投運的廠址以及擴建工程、改造工程中均會有很好的推廣前景和應(yīng)用潛力。

（責任編輯：秦遜玉）