热泵回收电厂循环水余热模型运行 方式的经济性分析
丁常富，崔可，那汉昆，郝宗凯，蔡志成
（华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003）
机组热效率难以提升，并且会造成环境的热污染，为了回收大量循环冷却水余热，本文以某电厂 摘要：在热电联产机组中，汽轮机乏汽的热量被排放到环境中，致使机组冷源损失较大，N200/CC144-12.75/535/535/0.981/0.245型机组为例，利用热系技术回收电厂循环冷却水余热，建立余热回放物理模型和数学模型，与原系统进行对比分析，结果表明谊模型提高了系统的回收工作提供了一些参考. 经济性；并选定不同的工作参数对模型进行计算分析，择选出较为经济的工作参数，为以后余热
关键词：热系：循环水余热：余热园收模型：经济性分析
中图分类号：TK115文戴标志码：A文章编号：1009-3230（2012）10-0031-04
Economic Analysis on the Run Mode of HeatPumpRecycling Plant CirculatingWater Waste HeatModel
(School of Energy Power and Mechanical Engineering North China Electric Power University DING Chang-fu CUI Ke BING Han-kun HAO Zong-kaiBaoding 071003 China)
Abstract: :In the cogeneration unit exhaust heat of steam turbine is relensed into the environment resulting in grest loss of the cold sources themal pollution and difficult to improve thermal effciencyof the unit in order to recover a large number of cireulating water waste heat taking the N200/ CC144 12. 75/535/535/0.981/0. 245unit as an example using of heat pump techology Intendsto recycle the circulating water waste heat physical and mathematical models of the waste heatrecovery model were established pared with he original system and the results show that? thefor analysis and calculation and select a more economical working parsmeters for the later work model improves the thermal economy of the system; selected different working parameters on the unitprovides sme reference for waste hest recvery.
Key words: Heat pump; Circulating water heat; Waste heat recovery model; Thernal economic a-nalysis
数抽凝式热电机组.但是，这一类热电联产机组为保证安全运行必须通过冷却塔向热电厂周围环能减排"的能源政策，积极鼓鼎建设大容量、高参组额定供热量的30%以上".以北京市的现 境排放大量低温余热，该余热数量巨大，可占到机状为例，接人市政大热网的四大主力热电厂白白排放的循环水余热量达1000MW以上，如配备相应容量的调峰热源，则可增加供热面积4000~
0引言
电力工业为了实现“十一五”能源消耗和主要污染物排放总量控制目标实施”上大压小、节
5000万m，相当于目前市政大热网供热面积的35%以上，每年将为北京市减少采暖用燃料耗量万吨[4-]. 约60余万吨标煤，减少电厂环水蒸发损失80
缸排汽温度压力以及画热系统退度压力均保持不变；（4）提高循环冷却水的进出口温度为20/30℃，并保持不变.
2.1供暖抽汽量及热网工作参数的计算
现了集中热源不足的问题.供热面积的剧增， 随着城市规模的迅猛扩张，我国很多地方出对于好多早已达到供热面积饱和的热电厂来说，已经无力承担.但是由于资金、环境等各方面的原因不能增建热电厂，所以为了有效解决此类问题，文中以某电厂N200/CC144-12.75/535/535/0.981/0.245型机组为例，利用热泵技术回收电厂循环冷却水余热，建立余热回收物理模型和数学模型，然后对模型进行经济性分析与工作参数的比选，为以后余热回收工作提供了一些参考.
设定热系制热系数COP、一次热网供回水温等参数.根据假设和图示对模型列出关系 度g/h，计算供暖抽汽量、一次热网循环水流量式（1）-(5）：
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
1冷源余热回收系统物理模型的建立
式中：
文中采用的机组型号为N200/CC144-12.75/535/535/0.981/0.245，以该机组为例，用澳化锂吸收式热泵回收循环冷却水余热.主要惠路是在保证豪汽器正常工作且不引起汽轮机背压 及发电功率变化的情况下，维持循环冷却水温度一定，用部分汽机供暖抽汽驱动热系回收循环冷却水的余热，可以将一次热网回水初步加热，然后用热网加热器继续提高到设计供水温度，以满足供热高峰期用户的供暖需求，如图1所示.
a一溴化锂吸收式热系所需驱动蒸汽流量vh;b一热网加热器所需供热抽汽演量，uh；m一汽机供热抽汽总流量，/h；G一回收的循环冷却水流量，vh；G_-一次热网循环水流量，t/h；A一次热网供水温度对应的值，kJ/kg；h一一次热网回水温度对应的增值，b/kg；4一循环冷却水进口温度对应的焙值，kJkg:一循环冷却水出口温度对应的焙值，kJ/kg:温度为90℃）k/kg； h一热泵热水出口的增值，（模型中取出口h一汽轮机供暖抽汽焙值，kJ/kg；A一汽轮机供暖抽汽凝结水烙值，kJ/kg：cop一热泵的制热系数；%一抽汽转化为热的效率，设为98%.
图1冷源余热回收系统物理模型
2冷源余热回收系统数学模型的建立
以额定抽汽工况为例，该机组的采暖抽汽压力为0.245MPa、温度为265℃、流量为270t/h该模型依然最该段抽汽，并作假设：（1）用户的供腰需求不变；（2）机组主蒸汽参数不变：（3）低压
2.2发电增量、循环冷却水量的计算
当汽轮机供暖抽汽量m减少时，则发电量会
n一低压缸效率；G一循环冷却水流量，/h；G一低压缸排汽流量，/h；A一热井出口凝结水烙值，kJ/kg；n-冷凝热，MW；
增加，低压缸排汽量G也会增加.在假定低压缸排汽以及回热系统的温度压力不变时，根据热平衡方程，推导出各段抽汽量及低压缸排汽量G进面推导出发电增量△P、循环冷却水量G，如公式（6）-（8）所示：
h)* P=[m/2-m/2-（G'-G ）]=（h-
的比选 3 模型的经济性分析及供回水温度
(6)
(7)
该模型取热泵制热系数为1.7.一次热网供水温度t分别取110℃、115℃、120℃、125℃、130°℃，通过对一次热网流量C的试算，以保证一次热网回水温度维持在60℃，本模型只需改造一台机组的凝汽器即可，所以对这台机组而言， 如发电增量△P、低压缸排汽量G等参数如表1所示.
(8)
式中：
△P-机组发电增量，kW；
m一额定工况下汽机供热抽汽总流量，/h；
h一低压缸排汽烙值，kJ/kg；
G一中压缸排汽处的第三段抽汽量，t/h；
G；一汽机供暖抽气量变化后，中压缸排汽处的第三段抽汽量，t/h；
原系统与余热四收模型的经济性对比
表！
工作参数 原系统 余热回收模型供水湿度t（℃） 回水温度（℃） 120 70 110 60 115 60 60 120 125 60 130 60一次供因水温差△（℃） 50 50 55 60 65 70供联抽汽总量n（v/h） 270.00 186.73 192.49 197.55 201.18 204.83低压缸排汽流量G_（v/h） 88.16 153.19 148.98 144.75 141.72 138.67未国收的冷凝热（MW） 冷热（MW） 60.73 60.73 105.93 23.06 102.62 27.52 99.71 31.44 97.62 34.25 37.07 95.52需要的总操环水量（v/） 6520.45 9117 68 8832.47 8582.11 8402.17 8221.74回收的循环水流量（v/b） 7132.95 6463.62 5876. 09 5453.81 5030.39较原系统发电增量△P（W） 节约水量（/h） 8855.63 178.32 8243.39 161.59 7705 97 146.92 166166 136.34 6932.41 125.76节能收益（元） 3498.51 3254 66 3040.61 2886. 76 2732.50
势线拟合的公式，发现冷凝热、未回收的冷凝热与一次热网供水湿度的关系均呈二次多项式变化，如图4所示；
经计算，由表1可以得出如下结论：
（1）当汽机供暖抽汽总量变化时，低压缸的排汽量呈线性变化，并不是等量变化，如图2所示，发电增量也呈线性变化，如图3所示；
（3）余热回收模型和原系统相比，得到的收益较明显.模型中，随看一次热网供水温度的升高，发电增量随之减少，节水量亦减少，即在供画水温度为110/60℃时达到最大，日节能收益能达到3498.51元，若供热高峰期按2个月来计算，则
（2）本模型仅需要对一台机组的凝汽器进行改造，所以对该台机组面言，当一次热网供水湿度升高时，汽机供暖抽汽总量增加，冷凝废热随之减少，但是未回收的冷凝废热随之增加，并且根据趋
仅供热高峰期节能收益可达到503.78万元.
余热回收模型可以提高机组的热经济性，但是该模型效率的提升，还有待热泵技术的进一步发展.
（2）与原系统相比，余热回收模型大大减少循环冷却水的蒸发损失，节省了大量水资源，并减少向环境排放的热量.
参考文献
[2]梁珍，沈性根，郑建，等，火电厂冷凝热因收利用的 [1]张想，热系技术[M].北京：化学工业出社 2007.技术经济分析[J].东华大学学报（自然科学版），2009 35(5) :580 584.[3]贺益英，赵懿路.电厂得环冷却水余热高效利用的关键问题[J].能源与环境，2007 6：27-29.[4]王机电厂摘环水余热利用方案的研究[D].北京：[5]王长河，陈光，王室玉，基于吸微式热泵的大型文 华北电力大学，2010.电厂冷凝废热回收技术研究[J].制冷空调与电力机械 2011 32(140):9092.[6]时杉杉，姜雪松，傅灵玲，等，地源热系空调控制系统的变频改造[J].森林工程，2008（6）：25-28.[7]吴星，付林，胡鹏，电厂提环水供热技术的研究与[8]冯立宁，李建荣，陈广元，等，常规干爆室余然因收 应用[J].区域供热，2008，（4）.装置的研究[J].森林工程，2012（2）：22-25.[9]苏保青，用热渠回收电厂冷凝热集中供热技术研宽[J].山西能源与节能，2007，（3）.[10]王春燕.呼市集中供热热网三期工程供热分质参数的确定[J].区域供热，2005，（6）.[11]石华林，杨春维，国阳发供电冷凝热改造经济性 送行方式分析[J].山西建筑，2010，36（7）：158-160.[12]石华林，杨春维，澳化锂热泵运行方式经济性分析[J].煤矿机电，2010，（4）.
图2机组供吸抽汽量与低压缸排汽量的变化关系由线图
图3机组供暖抽汽量与发电增量的变化关系曲线图
图4冷凝热与一次热网供水温度变化关系曲线图
4结论
文中以N200/CC144-12.75/535/535/0.981/0.245型机组为例，对机组的凝汽器进行改造，建立余热回收模型，根据汽轮机、溴化锂吸收 式热泵和热网设备等的实际工况对模型的运行方式进行了分析和研究.
（1）将热系系统嵌人原机组热力系统中，建立余热回收模型，经过理论计算分析，在选定的机组参数及热泵性能的限制下，与原机组相比，余热回收模型的节能收益要远高于原机组，这说明此
