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第54卷第5期2012年10月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYVO154NO50CT2012压缩式和吸收式热泵回收电厂循环水冷凝热经济性分析郭江龙,常澍平,冯爱华,李浩,李琼1河北省电力研究院,石家庄050021;2石家庄理工职业学院,石家庄050228摘要采用压缩式或吸收式热泵技术回收电厂循环水冷凝热用于城市集中供热,是我国重点节能推广技术。从热泵制热性能系数COP出发,分析了热泵节能机理,并首次构建了压缩式和吸收式两种形式热泵在回收电厂循环水冷凝热工程中热经济性优劣的判定模型,对于指导热泵选型具有重要的指导意义。关键词吸收式热泵;压缩式热泵;经济性分析;选型;节能分类号TM621文献标识码文章编号10015884201205037902ECONOMICANALYSISFORCOMPRESSIONTYPEANDABSORPTIONTYPEHEATPUMPRECYCLINTHEWASTEHEATOFCIRCULATINWATERINPOWERPLANT一一GUOJIANGLONG,CHANGSHUPING,FENGAIHUA,LIHAO,LIQIONG1HEBEIELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE,SHIJIAZHUANG050021,CHINA;2SHIJIAZHUANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY,SHIJIAZHUANG050228,CHINAABSTRACTITISONEOFOURCOUNTRYKEYENERGYSAVINGPROMOTIONTEEHNOLOGYSTOADOPTCOMPRESSIONTYPEORABSORPTIONTYPEHEATPUMPTECHNOLOGY,BYWHICHRECYCLINGTHEWASTEHEATOFCIRCULATINGWATERISUSEDTOTHECENTRALHEATINGINPOWERPLANTFROMTHEHEATPUMPHEATINGPERFORMANCECOEFFICIENTCOPCOEFFICIENTOFPERFORMANCE,THEHEATPUMPENERGYSAVINGMECHANISMISANALYZEDTHEECONOMICQUALITYEVALUATIONMODELFORCOMPRESSIONTYPEORABSORPTIONTYPEHEATPUMPISCONSTRUCTEDINTHEWASTEHEATRECOVERYOFCIRCULATINGWATERINPOWERPLANTTHEREISANIMPORTANTSIGNIFICANCETOGUIDETHEHEATPUMPELECTROTYPEKEYWORDSABSORPTIONTYPEHEATPUMP;COMPRESSEDTYPEHEATPUMP;ECONOMICANALYSIS;ELECTROTYPE;ENERGYSAVING0前言电厂循环水中蕴含着巨大的冷凝热量,以河北南部地区某300MW供热机组为例,采暖期循环水泵采用单泵运行,流量约12O00TH、温差约142。如果将这部分冷凝热量全部提取,可增加供热面积近400万NO,将大幅提高热电厂的整体热效率,节省燃煤消耗。循环水温度一般仅比环境温度高IOC左右,热能品味较低,不能直接用于居民供热,但循环水流量和温度都较为稳定,非常有利于采用热泵技术吸收循环水中冷凝热用于集中供热。根据热泵不同的驱动源可分为压缩式和吸收式两种,目前国内都有相关的示范工程应用。本文旨在从运行热经济性角度,探讨该技术应用于300MW及以上大型供热机组循环水冷凝热利用时这两种形式热泵的经济性差异。1热泵节能机理应届热泵回电循冷凝热用于集中供热的技术收稿日期201L一1220是以消耗一部分驱动能量作为补偿条件,提取循环水中低品位的冷凝热量,使之转换为高品位的能够利用的热能。按照驱动源的不同分为压缩式热泵和吸收式热泵,两者均采用热泵制热性能系数COPCOEFFICIENTOFPERFORMANCE来衡量性能的优劣。11压缩式热泵节能机理压缩式热泵采用电力作为驱动能源,主要由蒸发器、压缩机和冷凝器3部分组成,通过让工质不断完成蒸发吸取循环水中的冷凝热量一压缩一冷凝放出热量转移至热网循环水一节流一再蒸发的热力循环过程,从而将循环水中的冷凝热量转移到热网循环水中,工艺流程图如图1所示。对于理想的压缩式热泵制热循环,如果忽略其它热损失,则由热力学第一定律可得如下热平衡关系式Q1Q。1式中,Q为冷凝器的热负荷、制热量,即热网循环水吸热量;Q。为蒸发器的热负荷,即提取的电厂循环水冷凝热;W为压缩机耗功。压缩式热泵制热性能系数C0P为COP导2作者简介郭江龙1973,男,高级工程师,工学博士,从事发电机组节能和优化运行等方面技术研究工作。380汽轮机技术第54卷冷却水冷媒水图1压缩式热泵工艺流程图由式1、式2可以看出,压缩式热泵的供热量等于从电厂循环水吸收的冷凝热量和压缩机耗功补偿热量之和,即压缩式热泵制热性能系数COP永远大于1,供热量始终大于消耗的高品位驱动能量的热量。当前技术条件下,COP一般在36左右,即系统制热量是耗电量的3倍6倍。12吸收式热泵节能机理吸收式热泵采用蒸汽作为驱动能源,主要由蒸发器、冷凝器、吸收器和发生器4部分组成。吸收式热泵与压缩式热泵最大的不同在于没有压缩机,而是通过溴化锂溶液在发生器和吸收器的循环过程中质量分数、温度和水蒸气压的变化,起到压缩机的作用,其中吸收器起着相当于压缩机吸气行程的作用,将蒸发器中生成的冷凝蒸汽不断抽吸出来,以维持蒸发器内的低压;发生器起着压缩机压缩行程的作用,产生高压、高温的冷剂蒸汽。工艺流程图如图2所示。吸收器蒸发器冷却水冷娱水图2吸收式热泵工艺流程图对于理想的吸收式热泵制热循环,如果忽略溶液泵的机械功和其它热损失,则由热力学第一定律可得如下热平衡关系式Q。QQQ3式中,Q为蒸发生器热负荷,即驱动蒸汽在发生器的放热量;Q。为吸收器热负荷,即热网循环水在吸收器的吸热量;Q为冷凝器热负荷,即热网循环水在冷凝器的吸热量。吸收式热泵制热性能系数COP为C由式3、式4可以看出,吸收式热泵的供热量等于从电厂循环水吸收的冷凝热量和驱动热源的补偿热量之和,即吸收式热泵的制热性能系数COP永远大于1,供热量始终大于消耗的高品位热源的热量。当前技术条件下,COPX一般在165185左右H,即消耗1份的热量,可以提取循环水冷凝热065085份。2热经济性分析模型由于采用的驱动能源电能和蒸汽热能品位不同,因此不能简单的比较热泵制热性能系数COP,以确定压缩式热泵和吸收式热泵两种系统的热经济性。压缩机电能和驱动蒸汽热能尽管都可以采用同一单位表示,但电能的能量品质远远高于热能的能量品质。以驱动蒸汽热能为基础,这部分蒸汽能量如果不用于吸收式热泵,则返回汽轮机做功,转化为电能,转化电能的数量与其抽汽参数及汽轮机性能有关。定义电能的转换系数,C,表示在供热机组中单位供热抽汽热能转化为电能的能力,是无量纲数值。结合式2和式4,假定两种系统在提取的电厂循环水冷凝热Q一致的情况下可得A当A时,表示压缩式热泵和吸收式热泵在热经济性上完全相同;当,CA时,表示压缩式热泵的热经济性高于吸收式热泵;当,C5101,采用压缩式热泵的经济性才会高案选择具有重要的指导意义。于吸收式热泵。参考文献4结论热泵技术是近年来备受关注的新能源技术,特别是热泵制取高温热水技术的完善发展,使得电厂循环水冷凝热回收用于城市集中供热成为可能。1从热泵制热性能系数COP出发,分析了压缩式和吸收式热泵节能机理,指出从能量利用角度,无论热泵采用哪种驱动形式,应用热泵技术回收电厂循环水冷凝热都是节能的;2首次给出了压缩式和吸收式热泵热经济性比较的量2345吴星,付林,胡鹏电厂循环水供

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