水源熱泵中央空調(diào)在燃機電廠的運用

黃西衛(wèi)

摘 要： 江蘇華電儀征燃機熱電有限公司，采用了水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，針對燃機電廠天然氣全年加熱的應(yīng)用需求，設(shè)計出冬季運用熱泵技術(shù)提取循環(huán)水廢熱和夏季運用空調(diào)冷凝熱加熱天然氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時兼顧全廠空調(diào)制冷和加熱需求。具有明顯的節(jié)能環(huán)保技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 水源熱泵；燃機電廠；天然氣冷能；循環(huán)水廢熱；空調(diào)冷凝熱回收；節(jié)能；環(huán)保

1概述

江蘇華電儀征熱電有限公司現(xiàn)建設(shè)3×200MW級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組。采用“西氣東輸”的天然氣，年額定耗氣量約為8.70×108Nm3。循環(huán)水采用帶自然通風冷卻塔的二次循環(huán)系統(tǒng)。暖通系統(tǒng)一采用水源熱泵機組為建筑物提供制冷、制熱同時為天然氣提供全年加熱。

2水源熱泵工作原理

2.1水源熱泵在我公司的應(yīng)用原理

夏季制冷時，利用水源熱泵冷凝廢熱對天然氣進行加熱，既加熱了天然氣又減少了冷卻水通過冷卻塔冷卻的量，節(jié)省了大量的原水；冬季制熱時，水源熱泵吸收凝汽器回水的低位熱能，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移，滿足天然氣加熱及全公司供熱的需求。

2.2水源熱泵熱力學分析

水源熱泵機組，在低品位熱水溫度9-20℃條件下，制熱系數(shù)cop=3.6-4.1；在冷卻水溫度15-30℃條件下，制冷能效比EER=5.5-4.3。

2.3我公司低品位熱水溫度參數(shù)及冷源（天然氣）溫度參數(shù)

根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，冬季循環(huán)水回水溫度達到26.2℃，是熱泵理想的低溫熱源。夏季天然氣溫度最高只有20℃，是熱泵理想的低溫冷源。

3全年冷熱負荷分析

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我公司生產(chǎn)及辦公區(qū)域冷負荷為2867kw，熱負荷為3268kw。全年天然氣加熱負荷：冬季為1800kw，夏季為1200kw，春秋季為1300kw。根據(jù)電廠的運行特點，集控室和電子、電氣設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)供冷時間為每年的5月上旬至10月下旬；空調(diào)供熱時間從每年的11月到次年的3月。天然氣加熱負荷基本恒定。綜合考慮全年冷熱負荷，考慮同時使用系數(shù)，冬季最大加熱量：5100kW；夏季空調(diào)冷負荷：2870kW。

4水源熱泵節(jié)能分析

4.1節(jié)能分析

節(jié)能分析從兩種方案著手，分析每個方案在滿負荷情況下所消耗的一次能源（標準煤耗）。標準煤耗取7000Kcal/kg（29302Kj/Kg），電廠鍋爐熱效率取93%，電廠發(fā)電效率取39%。

4.1.1水源熱泵機組方案能耗計算：制冷工況耗電量（Kw），水源熱泵主機340×2=680、冷水循環(huán)泵45×2=90、冷卻水循環(huán)泵45×2=90、天然氣吸熱（性能系數(shù)1：4）1200/4=-300，合計：560（kw）電力，折合標準煤耗1435.9×860/7000=176（kg/h）。制熱工況耗電量（Kw），水源熱泵主機340×2=680、冷水循環(huán)泵45×2=90、冷卻水循環(huán)泵45×2=90、低溫熱水循環(huán)泵22、凝汽器回水取熱（制熱性能系數(shù)1：4），循環(huán)水水耗1.5kg/kw。低溫熱水泵流量132T/h，5100/4=1275（kw），1275×1.5=-1.9（噸）。合計：874.5（kw）電力，減少水耗1.9T/h，折合標準煤耗，2242×860/7000=275（kg/h）。

4.1.2螺桿式冷水機組+汽-水換熱器方案能耗計算：制冷工況耗電量（Kw），螺桿式冷水機組310×2﹦620、冷水循環(huán)泵45×2=90、冷卻水循環(huán)泵45×2=90、 汽-水換熱器45×2﹦90、耗汽功率（kw）1200，合計：890（kw）電力+1200（kw）蒸汽，一次能源消耗890/0.39+1200/0.93=3572（kw），折合標準煤耗3572×860/7000=438（kg/h）。制熱工況耗電量（Kw），冷（熱）水循環(huán)泵45×2=90、 汽-水換熱器45×2﹦90、耗汽功率（kw）5100，合計：180（kw）電力+5100（kw）蒸汽，一次能源消耗180/0.39+5100/0.93=5945（kw），折合標準煤耗5945×860/7000=730（kg/h）。

4.2全年節(jié)能比較

在此夏季按90天，每天24小時，滿負荷率為50%來計算標準煤耗；冬季按90天，每天24小時，滿負荷率為70%來計算標準煤耗；春、秋季按180天，每天24小時，滿負荷率為25%來計算標準煤耗。

夏季制冷工況節(jié)省的標準煤耗為：（438-176）×24×90×50%=282960kg=283（噸）。

冬季制熱工況節(jié)省的標準煤耗為：（730-275）×24×90×50%=491400kg=491.4（噸）。

春、秋季制冷工況節(jié)省的標準煤耗為：（438-176）×24×180×25%=282960kg=283（噸）。

與螺桿式機組方案對比節(jié)省標煤1057（噸）。

5結(jié)論

5.1環(huán)保

制冷時，水源熱泵利用天然氣作為冷源，部分冷卻塔循環(huán)水作為補充，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)了水源熱泵機組冷凝器產(chǎn)生的廢熱向天然氣轉(zhuǎn)移的目的，減少了碳排放、節(jié)省了原水。制熱時，水源熱泵吸收凝汽器回水的低位熱能，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移，減少了冷卻塔水耗。

5.2高效

水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為26.2℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季天然氣為20℃比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，機組效率提高。

5.3節(jié)能環(huán)保

水源熱泵機組與螺桿式機組方案對比節(jié)省標煤1057（噸）。在節(jié)能的同時還減少和降低了發(fā)電時一次能源消耗過程中產(chǎn)生的污染排放和溫室效應(yīng)。

5.4沒有任何污染

我公司不使用水源熱泵通常使用的地表水、地下水，更加環(huán)保，這也是水源熱泵空調(diào)在燃機電廠運用的一大特色。

參考文獻

[1]水源熱泵使用說明書.

[2]周鴻昌能源與節(jié)能技術(shù)1996.

[3]龍恩深冷熱源工程2002.endprint