灵州电厂2×135MW循环水冷热源热泵系统方案及实施

徐振勇 刘博

摘 要：以灵州电厂2×135MW循环水冷热源工程为例，充分利用了可再生能源，实现电厂辅助建筑供冷供热，文中提出的电厂循环水冷热源热泵优化系统方案设计和运行参数，具有重要的工程应用价值和推广应用前景。

关键词：火电厂；循环水；水源热泵；方案优化；节能

中图分类号：X706 文献标志码：A

灵州电厂规划容量为2×135+4×600MW机组。其中一期采用2×440t/h超高压、中间再热循环硫化床锅炉和2×135MW超高压、中间再热、湿冷凝汽式汽轮机及空冷发电机。

本文讲述了灵州电厂热源系统改造的选型原则，及投资效益分析，回收的热能对于节约电厂燃煤意义重大，同时也可以减少其排放引起的热污染，提高能源的综合利用效率。

1 设计参数

汽机主要参数如下：

根据宁夏地区自然条件，厂区建筑物冷负荷、热负荷需求如下表：

机组循环水参数如下：夏季供冷：水源温度32～38℃，制取冷冻水温度7℃，回水温度12℃；冬季制热：水源温度18～22℃，制取热水温度50～55℃，回水温度45～50℃。

2 系统选型

对于热泵制冷或制热系统而言，其核心构成主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器和节流装置。系统形式如下：

2.1 压缩机选型计算

根据蒸发温度、冷凝温度、吸气温度、过冷温度计算数据汇总如下表：

结合夏季和冬季压缩机功率要求，选择3×220kW的水源热泵机组，冬季一台运行，夏季两台运行，一台备用。

2.2 冷凝器选型

冷凝器的换热面积计算公式如下：

其中，Q为热负荷，K为换热系数，Δtm为传热平均温差。Δt1、Δt2分别为热端温差与冷端温差。

2.2.1夏季制冷工况

冷负荷Q=2155kW；K=600 W/m2.℃

2.2.2冬季制热工况

热负荷Q=1000kW；K=600 W/m2.℃

2.2.3冷凝器換热面积

综合夏季和冬季运行的需要，可取冷凝器换热面积约为350m2。

2.3 蒸发器选型

2.3.1夏季制冷工况

2.3.2冬季制热工况

2.3.3蒸发器换热面积

综合夏季和冬季运行的需要，可取蒸发器换热面积约为400m2。

2.4 水源循环泵选型

2.4.1流量

根据热平衡方程：Q=G*Cp*Δt。

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

冬季工况，蒸发器Q=1202kW，Cp=4.2kJ/（kg·K）；取Δt=6℃

2.4.2扬程

水源循环泵取水点进水和回水点压力基本相同，泵的扬程主要考虑管道阻力、阀门阻力、冷凝器或蒸发器阻力为0.154 MPa。功率11KW。

2.5 用户循环泵选型

2.5.1流量

蒸发器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扬程

扬程为0.36 MPa，功率为24 kW。

3 投资效益平衡分析

以灵州电厂辅助建筑群的规模考虑，常规辅助建筑暖通设备，采暖采用热水散热器、加热站等，制冷采用空调，总投资费用估算90万元，水源热泵系统主要设备，水源热泵机组、循环泵、其余管道阀门、末端设备、土建安装等约为220万元。常规辅助建筑暖通设备的运行费用，主要是空调电费、采暖蒸汽，年运行费用估算为56万元，水源热泵系统的运行费用主要为设备电费、及运行检修费用，估算为23万元， 采用热泵方案，初投资增加130万元，但是运行费用每年能节省33万元，简单估算阅4年收回投资差额。

4 小结

通过火电厂冷热源热泵系统主要设备的初步选型计算，与通用的电厂辅助建筑暖通系统进行投资收益经济比较，可以看出，经优化的循环水冷热源热泵系统节约了厂用电，节省了电厂燃煤量，同时势必减少二氧化碳、二氧化硫等大气污染源的排放量，真正能够实现节能减排的效果。本文提出的水源热泵方案具有明显的经济效益，相比常规电厂暖通系统，在收回投资后，每年可节省电厂运行费用约33万元，每个采暖季节约标煤689吨。大大提高能源利用率。

参考文献：

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