热电厂中热泵优化运行的研究

热电厂中热泵优化运行的研究

孙永峰

（黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司黑龙江161006）

摘要：改革开放以来，我国的经济发展越来越繁荣。与此同时，能源巨大消耗的问题也越来越明显。尤其是在火电厂发电的过程中，能源浪费问题尤为突出，如何实现火电厂节能成为了人们广泛关注的一个话题，相关的研究人员也对此进行了深入的研究。随着科技的发展，许多的节能技术被应用在了火电厂发电之中，热泵技术就是其中的一种，通过对于热泵技术的应用，可以有效实现火电厂节能，因此对于热泵技术进行相应的研究是非常有必要的。本文主要针对热电厂中热泵优化运行进行简要分析。

关键词：热电厂；热泵优化；运行

1热泵优化运行的概念

所谓的热泵技术，就是指的在热泵装置的基础之上，对于低温余热加以充分的利用，热泵优化运行则是将低温余热的利用率在原有的基础上提高，实现能源的高效利用，达到节能的目的。通过对于热泵的利用，可以将低处水输送到高处，而且还能够将低温热能转移到高温处，或者将低温热源转入高温热源来进行使用。

热泵按照冷源介质的不同，可以将其分为地源热泵、空气源热泵以及水源热泵等。热泵节能效果是否良好，往往有一个定量的评价系统，其评价指标主要包括制热量、制冷系数以及功耗量等。下面对各类热泵的优缺点及热泵优化运行方式加以讨论。

2热泵系统技术分类

从系统分类上，可以划分为地源热泵系统、空气源热泵系统、水源热泵系统等，下面进行详细分类说明。

2.1地源热泵

2.1.1地源热泵概念

地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源（如电能）实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4.4kWh以上的热量或冷量。地源热泵的低温热源是土壤以及地下水（也就是所说的地源），所以结合温度以及气候等因素分析，其更加适用于北方地区。

2.1.2地源热泵的主要特点

（1）地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。

（2）地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的COP值达到了4以上，也就是说消耗1KWh的能量，用户可得到4KWh以上的热量或冷量。

（3）地源热泵环境效益显著。其装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

（4）地源热泵一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、空调，供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

（5）地源热泵空调系统维护费用低。地源热泵的机械运动部件少且埋在地下或安装在室内，避免了室外的恶劣气候，机组紧凑、节省空间。自动控制程度高，可无人值守。

2.2空气热源泵

2.2.1空气热源泵概念

空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。此系统所选择的低温热源，是排除空气源热泵基础上的室外空气。综合热量介质分析，可以划分为风冷式热泵、水冷式热泵两类。

2.2.2空气热源泵的主要特点

（1）空气源热泵系统冷热源合一，机组可任意放置屋顶或地面，不占用建筑的有效使用面积，施工安装十分简便。

（2）空气源热泵系统无冷却水系统，无冷却水消耗。

（3）空气源热泵系统由于无需锅炉、无需相应的锅炉燃料供应系统、除尘系统和烟气排放系统，系统安全可靠、对环境无污染。

（4）空气源热泵冷（热）水机组采用模块化设计，不必设置备用机组，运行过程中电脑自动控制，调节机组的运行状态，使输出功率与工作环境相适应。

（5）空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化。

2.3水源热泵

2.3.1水源热泵的概念

水源热泵是利用地表的水源，如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。但是由于地表的水源会受到季节变化以及天气因素等影响（尤其是东北地区，冬季气候严寒），所以造成热泵机组冬天性能系数呈现不高的不良局面。

2.3.2水源热泵的特点

（1）水源热泵属可再生能源利用技术。利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

（2）水源热泵运行效率高、费用低、节能。水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃。设计良好的水源热泵机组与电采暖相比，可减少70%以上的电耗。

（3）水源热泵运行稳定可靠。水体的温度一年四季相对稳定，特别是地下水，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵的冷热源。

（4）水源热泵环境效益显著。水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

（5）一机多用，应用范围广。水源热泵系统可一机多用。特别是对于同时有供暖和供冷要求的建筑物，水源热泵有明显的优点。不仅节省了大量能源，而且减少了设备的初投资。

3各类热泵的优缺点

3.1空气源热泵的优缺点

除个别地区受湿度或温度原因不适合使用外，其他地区都可以使用空气源泵系统进行供暖、制冷，甚至供生活热水等。因此空气源热泵在我国是应用最广的一种热泵形式。其主要优点是空气能易获取，系统安装受场地影响较小，安装简便，投资费用低，系统结构简单，便于管理和维护。其缺点是机组效率较低，机组的效率受室外温度影响较大。空气源热泵技术应用时需要解决化霜问题。尤其在湿度大，温度低的环境中运行时会化霜更加频繁，化霜时会使室温出现较大波动，且产生噪音。

3.2水源热泵的优缺点

水源热泵所用水体温度波动较小，机组效率高，运行稳定性好。其缺点也比较明显，水体因热泵的抽取与回流易导致水质、水温变化，影响水体周边的生态环境。地表水源热泵系统在使用时需处理好结垢、腐蚀、生物污泥等问题。海水源热泵系统所用海水具有腐蚀性，故机组与海水连接侧所用管道、设备、水泵等应具有一定耐腐性。

3.3土壤源热泵的优缺点

土壤源热泵系统所需热量由地下岩土层提供。该系统既不像空气源热泵那般易受环境温度影响，也不像地下水源热泵那般易受限于地下水量和水质，且对生态环境影响较小。但土壤源热泵系统安装成本较高，且地下土壤热失衡也是土壤源热泵系统面临的重要问题。

4结论

综上所述，经济发展促进了各行业的发展，但在缺乏综合治理的情况下，经济发展带来的问题也是不可避免的，其中最明显的就是中国的能源危机。根据本文的研究内容，热泵技术可以有效的实现火电厂节能，因此对热泵技术的相应研究是很有必要的。很多人对于热泵技术仅有模糊的概念，这就要求相关专业人员加强学习，加深对热泵技术的理解。在此基础上，不断进行实践研究，提高火电厂节能水平。

参考文献：

[1]王东雷.热泵技术及其在火电厂节能中的应用[J].华电技术，2012，34（3）：70-74，77.

[2]叶明玖.热泵技术及其在火电厂节能中的应用[J].中国新技术新产品，2015（2）：79-80.

[3]刘学飞.热泵技术在火电厂节能中应用的探讨[J].冶金动力，2010（6）：26-28.