基于熱泵的供熱機組深度調峰試驗研究

邊重陽 王瑋琪 朱月振

摘 要 針對已經過吸收式熱泵改造的350MW超臨界供熱抽氣機組進行供熱深度調峰試驗，并分析其實驗數據。采用對比試驗的方法，針對機組在供熱期內不同供熱量（采暖抽汽流量）對應的發電負荷，對機組供熱期的供熱數據進行統計分析。找出供熱負荷和發電負荷之間的關系，得出機組在不同供熱負荷下的發電負荷，從而給出基于熱泵的供熱負荷-發電負荷變化曲線，測定熱泵改造對機組供熱調峰范圍的影響，為機組運行方式優化和深度調峰能力評估提供了數據支持和依據。

關鍵詞 供熱抽汽機組；吸收式熱泵；供熱；深度調峰

前言

近年來，燃煤機組作為電網調峰的主力軍，普遍面臨深度調峰問題，且調峰幅度逐年增大，調峰任務也愈來愈重。而熱電廠在承擔調峰重擔的同時，還需保證供熱質量。因此，進行溴化鋰吸收式熱泵機組改造，愈來愈受到熱電廠的重視。為了準確掌握經過吸收式熱泵改造后機組深度調峰的能力，確保調峰安全穩定、供熱品質合格的現狀，對經過熱泵改造后的某350 MW超臨界供熱抽氣機組的深度調峰運行能力進行了試驗。

1 系統簡介

某公司2×350MW機組為供熱抽汽機組，經過對2號機組凝汽器及相關循環冷卻水系統進行改造，以0.4MPa、245℃供熱抽汽作為驅動熱源，溴化鋰吸收式熱泵機組為主體，回收凝汽器高溫側循環水余熱，加熱城市熱網回水，以此來達到節能減排的目的。

2 試驗測試及結果分析

2.1 試驗目的及依據

本次試驗主要目的為基于吸收式熱泵運行，測定改造機組在不同供熱量（采暖抽汽流量）工況下最高限和最低限電負荷，給出基于熱泵的供熱負荷-發電負荷變化曲線；同時與未改造機組的供熱調峰范圍進行對比，驗證熱泵對機組深度調峰的積極效果。

試驗依據為：

（1）該公司C350-24.2/0.4/566/566型350MW超臨界中間再熱抽汽凝汽式汽輪機熱力性能數據及其供熱工況圖。

（2）水和水蒸氣性質表：水和蒸汽性質國際協會1997年公布的IAPWS-IF97方程。

2.2 試驗內容及結果

本次試驗以試驗采暖供熱流量為基準，維持額定的采暖抽汽參數，通過改變鍋爐的蒸發量來改變機組負荷。其邊界條件為[1]：

（1）主蒸汽、再熱蒸汽參數為額定值，蒸汽品質滿足規定的要求，機組單元制運行；

（2）全部回熱系統正常運行；

（3）保證采暖抽汽參數要求，額定采暖抽汽壓力為0.400MPa.a，中壓缸排汽溫度不大于388.00℃；

（4）保證低壓缸最小進汽流量121.8t/h，暨CV閥最小開度為0%，且低壓缸進汽壓力不低于0.100MPa.a，低壓缸排汽溫度不大于79.00℃；

（5）汽輪機額定進汽量為1100.0t/h。

試驗分為6個試驗工況，其中上限負荷試驗工況3個，下限負荷試驗工況2個，最大采暖抽汽試驗工況1個，通過計算試驗數據得到每個試驗工況下機組主要供熱參數和發電負荷，具體工況及試驗結果如表1所示：

2.3 試驗結果分析

由表1可得到不同供熱量下機組發電負荷可調峰范圍曲線，同時將試驗所得數據與2016年機組供熱調峰能力測試試驗結果對比，得到不同供熱量下機組發電負荷可調峰范圍曲線圖1所示：

試驗結果顯示，經過熱泵改造后的機組，調峰范圍較改造前有明顯的增大，低負荷工況下更為明顯，具體分析如下[2]：

（1）熱泵投運后供熱負荷上限明顯提升，#1機組（無熱泵運行）2016年最大供熱量約為1150GJ/h，#2機組（基于熱泵運行）2019年最大供熱量為1435GJ/h（見圖2），與2016年相比，機組供熱負荷上限提升了24.78%，增加供熱量285 GJ/h，增加供熱面積約131.9萬平方米（以建筑物供暖面積熱指標每平方米供熱60W計算）。

（2016年與2019年對比）

（2）熱泵投運后，機組相同供熱量的調峰負荷下限明顯降低，在750GJ/h-1150GJ/h供熱區間調峰負荷下限降低量在42MW-68MW之間。

（3）熱泵投運后，機組供熱期內最低電負荷由212MW（額定負荷的60%）下降至147MW（額定負荷的42%），可為電網提供深度調峰服務。

3 結束語

由試驗結果我們可以看到，在熱泵技術趨于成熟，投資成本逐漸降低的今天，供熱機組吸收式熱泵改造既可以達到延展供熱面積的目的，又可以在一定程度上緩解機組深度調峰壓力。同時，通過進一步增加熱泵數量，提升熱泵裝機容量的方式，將有助于增加機組在相同發電負荷下的供熱量，并將有效提升機組在相同供熱量下的電負荷調峰范圍。

參考文獻

[1] 周崇波，俞聰，郭棟，等.大型吸收式熱泵應用于火電廠回收余熱供熱的試驗研究[J].現代電力，2013，30（2）：37-40.

[2] 張利，張宇，周連升，等.吸收式熱泵回收熱電廠循環水余熱節能效益分析研究[J].熱電技術，2016，132（4）：6-7.