热泵热源水最佳温度点的探讨

李永强

摘 要：本篇文章主要是针对我公司联合循环运行机组冬季供热运行方式下，两台热泵运行时，通过#2机组运行时的不同循环水温度下的实际参数的采集，运用公司边际贡献计算报表及供热计算公式，找到一个使供热量及机组发电量达到最佳值的热源水（#2汽机循环水温度点），使公司的效益最大化。

关键词：热泵；热源水；效益最大化

我公司循环水余热利用工程装设有双良节能系统股份有限公司2台容量为60.92MW的吸收式热泵，利用两台余热锅炉的低压补汽作为驱动汽源，回收#2汽机全部低温循环水余热（热源水），用来加热热网水。

驱动汽源引自#1、#2汽机低压补气，在热泵中释放热量后凝结成疏水，经疏水泵升压后，送到原热网疏水泵出口母管，进入低压汽包。热网水引自#1、#2、#3热网泵出口的热网水，加热后的热网水送回到热网泵出口母管。余热水引自#1、#2汽轮机循环水回水管，经热泵后返回循环水泵入口前池。

在冬季供热期间热泵系统投入运行后，要求循环水温度达到36℃以上，使热泵出力达到最佳。循环水温度越高，热泵的效率越高，供热收入增加。但是当循环水温度升高后，#2汽机的凝汽器真空下降，真空下降使#2汽机发电机的出力降低，发电量减少，发电收入降低。同时，循环水温度过高将会引起机组润滑油温及发电机风温过高，不利于机组的安全运行。

因此，找到一个热泵热源水的最佳温度点，使供热量及发电量达到最佳。

一、运行参数的采集：以下运行参数为#2汽机循环水（热源水）不同温度下对应的运行参数。

二、对采集的参数进行计算：

经过对循环水温度的变化分析，从表1、表2、表3、表4中随機取得序列数，利用公式：（供水温度-循环水温度）*热泵热网水流量/1000*4.17=每小时产生的热量进行计算：

1、循环水温度35.54℃时，汽机发电机负荷51.71MWH。

（93.7-53.4）*5740/1000*4.17=919.23897吉焦/小时

2、循环水温度37.00℃时，汽机发电机负荷51MWH。

（94.21-53.95）*5836/1000*4.17=979.772吉焦/小时

3、循环水温度37.06℃时，汽机发电机负荷51.25MWH。

（94.38-54.48）*5840/1000*4.17=971.6767吉焦/小时

4、循环水温度37.34℃时，汽机发电机负荷50.89MWH。

（94.09-53.1）*5792/1000*4.17=990.017吉焦/小时

5、循环水温度38.20℃时，汽机发电机负荷51.06MWH。

（94.2-53.62）*5842/1000*4.17=988.575吉焦/小时

6、循环水温度38.39℃时，汽机发电机负荷50.38MWH。

（93.89-53.2）*5878/1000*4.17=997.363吉焦/小时

7、循环水温度39.68℃时，汽机发电机负荷50.08MWH。

（95.16-54.98）*5842/1000*4.17=978.83吉焦/小时

8、循环水温度39.72℃时，汽机发电机负荷49.98MWH。

（93.77-52.73）*5891/1000*4.17=983.6吉焦/小时

通过计算得出下表：

三、为了便于比较，以第四项，循环水温度37.34℃时，汽机发电机负荷50.89MWH，供热量990.017吉焦/小时，为“零”点，对发电收入及供热收入之和进行综合性计算及比较。

对发电收入及供热收入之和进行综合性计算。利用公式：

1：（汽机发电机负荷-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=万元Ⅰ

2：（990.017-热量）*24*0.4*91/1.13/10000=万元Ⅱ

3：发电量增加万元Ⅰ，供热量减少万元Ⅱ

万元Ⅰ-万元Ⅱ=万元Ⅲ

进行计算：

1、当循环水温度35.54℃时，汽机发电机负荷51.71MWH，供热量919.23897吉焦/小时：

（51.71-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=1.086万元

（990.017吉焦/小时-919.23897吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=5.471万元

发电量增加1.086万元，供热量减少5.471万元

1.086万元-5.471万元=-4.385万元

2、当循环水温度37.06℃时，汽机发电机负荷51.25MWH，供热量971.6767吉焦/小时：

（51.25-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.4768万元

（990.017吉焦/小时-971.6767吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=1.418万元

发电量增加0.4768万元，供热量减少1.418万元

0.4768万元-1.418万元=-0.9412万元

3、循环水温度37℃时，汽机发电机负荷51MWH，供热量979.772吉焦/小时：

（51-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.146万元

（990.017吉焦/小时-979.772吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=0.792万元

发电量增加0.146万元，供热量减少0.792万元

0.146万元-0.792万元=-0.646万元

4、循环水温度38.2℃时，汽机发电机负荷51.06MWH，供热量988.575吉焦/小时：

（51.06-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=0.225万元

（990.017吉焦/小时-988.575吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=0.111萬元

发电量增加0.225万元，供热量减少0.111万元

0.225万元-0.111万元=0.114万元

5、循环水温度38.39℃时，汽机发电机负荷50.38MWH，供热量997.363吉焦/小时：

（50.38-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-0.675万元

（990.017吉焦/小时-997.363吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=-0.568万元

发电量减少0.675万元，供热量增加0.568万元

-0.675万元+0.568万元=-0.107万元

6、循环水温度39.68℃时，汽机发电机负荷50.08MWH，供热量978.83吉焦/小时：

（50.08-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-1.073万元

（990.017吉焦/小时-978.83吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=0.865万元

发电量减少1.073万元，供热量减少0.865万元

-1.073万元-0.865万元=-1.938万元

7、循环水温度39.72℃时，汽机发电机负荷49.98MWH，供热量983.6吉焦/小时：

（49.98-50.89）*1000/10000*24*（0.65-0.0043）/1.17=-1.205万元

（990.017吉焦/小时-983.6吉焦/小时）*24*0.4*91/1.13/10000=0.496万元

发电量减少1.205万元，供热量减少0.496万元

-1.205万元-0.496万元=-1.701万元

以37.34℃为“零”点，根据以上数据得出线性图：

通过以上数据进行分析，将循环水温度控制在37.5℃—38.5℃之间，使经济效益最大化。

四、结论

经济效益及计算依据〔单位：万元（人民币）〕

通过上面的线形图中不同的循环水温度点与循环水温度38.2℃时的相差的经济数据进行比较，以供热季90天进行计算比较出的经济效益如下表：

计算公式：（不同循环水温度点相差效益-循环水温度38.2℃相差效益）*90天

五、结束语

循环水温度较低时（36℃以下时），能够很好地控制机组的润滑油温度及发电机冷却风温在合格范围内，能够保证机组的安全运行。

当循环水温度较高时（39℃以上时），机组的润滑油温度及发电机冷却风温较高，不利于安全运行。油温较高会引起润滑油膜变薄，严重时会引起汽轮机烧瓦事故的发生。发电机冷却风温过高，会引起发电机定子线圈因长期温度过高而老化，可能引起相间短路事故的发生。

通过以上数据分析，循环水温度在37.5℃-38.5℃之间时，对机组的安全、经济运行提供了良好的保障，减少了机组的安全隐患，降低了维护成本。保证了机组的发电及供热效率最大化，降低了天然气消耗量，使公司经济效益最佳。减少天然气耗气量，即节约了能源消耗，又减少了二氧化硫及氮氧化物的排放量，为公司的减排做出了贡献。

（作者单位：华电（北京）热电有限公司）