靈州電廠2×135MW循環水冷熱源熱泵系統方案及實施

徐振勇 劉博

摘 要：以靈州電廠2×135MW循環水冷熱源工程為例，充分利用了可再生能源，實現電廠輔助建筑供冷供熱，文中提出的電廠循環水冷熱源熱泵優化系統方案設計和運行參數，具有重要的工程應用價值和推廣應用前景。

關鍵詞：火電廠；循環水；水源熱泵；方案優化；節能

中圖分類號：X706 文獻標志碼：A

靈州電廠規劃容量為2×135+4×600MW機組。其中一期采用2×440t/h超高壓、中間再熱循環硫化床鍋爐和2×135MW超高壓、中間再熱、濕冷凝汽式汽輪機及空冷發電機。

本文講述了靈州電廠熱源系統改造的選型原則，及投資效益分析，回收的熱能對于節約電廠燃煤意義重大，同時也可以減少其排放引起的熱污染，提高能源的綜合利用效率。

1 設計參數

汽機主要參數如下：

根據寧夏地區自然條件，廠區建筑物冷負荷、熱負荷需求如下表：

機組循環水參數如下：夏季供冷：水源溫度32～38℃，制取冷凍水溫度7℃，回水溫度12℃；冬季制熱：水源溫度18～22℃，制取熱水溫度50～55℃，回水溫度45～50℃。

2 系統選型

對于熱泵制冷或制熱系統而言，其核心構成主要包括壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流裝置。系統形式如下：

2.1 壓縮機選型計算

根據蒸發溫度、冷凝溫度、吸氣溫度、過冷溫度計算數據匯總如下表：

結合夏季和冬季壓縮機功率要求，選擇3×220kW的水源熱泵機組，冬季一臺運行，夏季兩臺運行，一臺備用。

2.2 冷凝器選型

冷凝器的換熱面積計算公式如下：

其中，Q為熱負荷，K為換熱系數，Δtm為傳熱平均溫差。Δt1、Δt2分別為熱端溫差與冷端溫差。

2.2.1夏季制冷工況

冷負荷Q=2155kW；K=600 W/m2.℃

2.2.2冬季制熱工況

熱負荷Q=1000kW；K=600 W/m2.℃

2.2.3冷凝器換熱面積

綜合夏季和冬季運行的需要，可取冷凝器換熱面積約為350m2。

2.3 蒸發器選型

2.3.1夏季制冷工況

2.3.2冬季制熱工況

2.3.3蒸發器換熱面積

綜合夏季和冬季運行的需要，可取蒸發器換熱面積約為400m2。

2.4 水源循環泵選型

2.4.1流量

根據熱平衡方程：Q=G*Cp*Δt。

夏季工況，冷凝器Q=2155kW，Cp=4.2kJ/（kg·K）；取Δt=8℃

冬季工況，蒸發器Q=1202kW，Cp=4.2kJ/（kg·K）；取Δt=6℃

2.4.2揚程

水源循環泵取水點進水和回水點壓力基本相同，泵的揚程主要考慮管道阻力、閥門阻力、冷凝器或蒸發器阻力為0.154 MPa。功率11KW。

2.5 用戶循環泵選型

2.5.1流量

蒸發器Q=1800kW，Cp=4.2kJ/（kg·K）；取Δt=7℃

冷凝器Q=1000kW，Cp=4.2kJ/（kg·K）；取Δt=8℃

2.5.2揚程

揚程為0.36 MPa，功率為24 kW。

3 投資效益平衡分析

以靈州電廠輔助建筑群的規模考慮，常規輔助建筑暖通設備，采暖采用熱水散熱器、加熱站等，制冷采用空調，總投資費用估算90萬元，水源熱泵系統主要設備，水源熱泵機組、循環泵、其余管道閥門、末端設備、土建安裝等約為220萬元。常規輔助建筑暖通設備的運行費用，主要是空調電費、采暖蒸汽，年運行費用估算為56萬元，水源熱泵系統的運行費用主要為設備電費、及運行檢修費用，估算為23萬元， 采用熱泵方案，初投資增加130萬元，但是運行費用每年能節省33萬元，簡單估算閱4年收回投資差額。

4 小結

通過火電廠冷熱源熱泵系統主要設備的初步選型計算，與通用的電廠輔助建筑暖通系統進行投資收益經濟比較，可以看出，經優化的循環水冷熱源熱泵系統節約了廠用電，節省了電廠燃煤量，同時勢必減少二氧化碳、二氧化硫等大氣污染源的排放量，真正能夠實現節能減排的效果。本文提出的水源熱泵方案具有明顯的經濟效益，相比常規電廠暖通系統，在收回投資后，每年可節省電廠運行費用約33萬元，每個采暖季節約標煤689噸。大大提高能源利用率。

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