热电厂常规循环水供暖与循环水源热泵供暖比较

热电厂常规循环水供暖与循环水源热泵供暖比较

张洪生

以中温中压12MW的抽凝机组为例

张洪生

梁山杰森热力有限公司山东省济宁市272600

摘要：为归还人类蓝天碧水青山的环境，节能减排被提到日程上来，尤其化石能源逐渐减少，不久的将来将会影响到人类的生存，节能势在必行，以空调技术“相变换热”为基础的地源热泵和空气能热泵取暖在一些地区有一定的应用，其中的地源热泵有配套井等设施，投资相对增加很多，设备寿命相对较短，但因其符合国家的环保政策正在被大力推广。下面从能的角度对热电厂常规循环水供暖与循环水源热泵供暖进行定量分析。

关键词：凝汽器、真空度、焓、汽化潜热

热电联产企业是指电厂在发电的同时兼顾冬季百姓采暖，其主要的设备是抽凝机组。

凝汽器运行工作数据表（夏季）

首先，看一下单纯发电的情况下凝汽器的运行情况：额定工况下汽轮机进汽压力3.82MPa.温度435℃，此时的焓值是3297.2371Kj/Kg，冬季汽轮机的凝汽器工作在0.008MPa附近，真空度是-93.3KPa，凝气器饱和温度是41.5℃，此时凝汽器循环水进口约27.5℃，出口水温约34.6℃，端差在6.87℃，此时过热汽焓值是533.145Kj/Kg，饱和水焓173.81Kj/Kg，饱和汽焓2576.06Kj/Kg，汽化潜热是2402.25Kj/Kg，以12MW机组（额定58吨蒸汽）为例，58吨真气携带总热能是3297.237*58/3600=53.12MW；通过汽轮机后转换为电能12MW，凉水塔带走的汽化潜热2402.25*58*1000/3600=38.7MW。则该汽轮发电机效率在-93.3KPa时是：12/53.12=22.59%。

凝汽器的循环水泵流量需要2900m3/h扬程25米(项目设计）轴功率263KW耗能0.95GJ/h，或者263KW。

汽轮发电机的总体效率（发电效率）是（12-0.263）/53.12=22.10%

小结：就该汽轮发电机组来说其综合效率是22.10%。

看一下常规循环水供暖条件：

凝汽器运行工作数据表（冬季）

供热循环水温度需达到50--55℃，端差7--10℃取均值8.5℃，按照55℃计算，饱和温度应该在63.5℃，那么凝汽器的工作压力就是0.0234MPa，真空度是-77.9KPa，此时过热汽焓是943.75Kj/Kg，饱和水焓是265.79Kj/Kg，饱和汽焓是2614.88Kj/Kg汽化潜热是2349.08Kj/Kg，以12MW机组为例，此状态下，要释放出139331MJ的汽化潜热需要139331/2349.08*1000=59.3吨蒸汽；蒸汽携带总热量是3297.237*59.3/3600=54.31MW，其中一部分是发电消耗能量12MW；二是用于供热的139331MJ/h（38.7MW）。

此时循环泵的功能由供暖泵代替承担，仍然按0.263MW计算。

则该汽轮发电机该状态下的发电效率在0.0234MPa时是：（12-0.263）/54.31=21.6%。（小于正常情况下0.5个百分点）

小结：就该汽轮发电机组来说常规供暖时多耗1.3吨蒸汽，获得11.737MW的电能（清洁能源）和38.7MW的热。

也就是说，在常规循环水供暖情况下，其整体效率达到（11.737+38.7）/54.31=92.87%

第三，探究一下电厂循环水源热泵供暖：

水源热泵是通过介质相变吸收其他介质的能量的设备。

电厂循环水源热泵，是利用水源热泵技术可以不改变汽轮机凝汽器的工作条件的情况下，把139331MJ热量提取出来用于供暖。

水源热泵的功率计算：水源热泵的能效比一般情况下一级3.6，二级能效比3.4，三级3.2，按照二级3.4计算，循环水源热泵提取139331MJ的热量需要耗能139331/3.4=40980MJ=40.98GJ=11383KWh

净输出电量：12-11.383=0.617MW

小结：单就循环水源热泵来说，消耗11.383MW获得38.7MW好像很划算（3.4的能效比），但是就该汽轮发电机组来说采用循环水热泵供热，自产12MW的电，却要消耗11.383MW的电能提取38.7MW的热能，净输出电能只有0.617MW，该状态下的效率（0.617+38.7）/53.12=74.02%。

三种情况对比总结：该型号汽轮发电机组只是用来发电效率是22.10%；常规热电联产余热供暖效率是92.87%；采用循环水源热泵采暖的效率是74.02%。显而易见，热电联产效率最高，最节能，节能就能减排，符合国家节能减排能源环保政策，这也就是国家大力提倡热电联产的主要原因。

结语

循环水源热泵虽然被大力推广，并且相对于常规循环水供暖对凝汽器有一定的好处，但是经验告诉我们，设备投资相对较高，寿命短。从节能方面来说，凡是能采用循环水源热泵供暖的地方就能采用常规的循环水供暖，应该首推常规循环水供暖；只有在常规循环水供暖确实不能实现时才考虑循环水源热泵技术，或者空气源热泵（空调）技术。

参考文献：

[1]热泵回收电厂循环水余热模型的热经济性分析2012，崔可，吴凯槟，丁常富-《汽轮机技术》

[2]探究水源热泵在火电厂循环水余热利用中的应用，朴勇军?-《工程技术:全文版》