水源热泵中央空调在燃机电厂的运用

黄西卫

摘 要： 江苏华电仪征燃机热电有限公司，采用了水源热泵中央空调系统，针对燃机电厂天然气全年加热的应用需求，设计出冬季运用热泵技术提取循环水废热和夏季运用空调冷凝热加热天然气的系统，该系统同时兼顾全厂空调制冷和加热需求。具有明显的节能环保技术优势。

关键词： 水源热泵；燃机电厂；天然气冷能；循环水废热；空调冷凝热回收；节能；环保

1概述

江苏华电仪征热电有限公司现建设3×200MW级燃气-蒸汽联合循环热电联产机组。采用“西气东输”的天然气，年额定耗气量约为8.70×108Nm3。循环水采用带自然通风冷却塔的二次循环系统。暖通系统一采用水源热泵机组为建筑物提供制冷、制热同时为天然气提供全年加热。

2水源热泵工作原理

2.1水源热泵在我公司的应用原理

夏季制冷时，利用水源热泵冷凝废热对天然气进行加热，既加热了天然气又减少了冷却水通过冷却塔冷却的量，节省了大量的原水；冬季制热时，水源热泵吸收凝汽器回水的低位热能，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，满足天然气加热及全公司供热的需求。

2.2水源热泵热力学分析

水源热泵机组，在低品位热水温度9-20℃条件下，制热系数cop=3.6-4.1；在冷却水温度15-30℃条件下，制冷能效比EER=5.5-4.3。

2.3我公司低品位热水温度参数及冷源（天然气）温度参数

根据实际运行数据统计，冬季循环水回水温度达到26.2℃，是热泵理想的低温热源。夏季天然气温度最高只有20℃，是热泵理想的低温冷源。

3全年冷热负荷分析

根据统计数据，我公司生产及办公区域冷负荷为2867kw，热负荷为3268kw。全年天然气加热负荷：冬季为1800kw，夏季为1200kw，春秋季為1300kw。根据电厂的运行特点，集控室和电子、电气设备间空调系统供冷时间为每年的5月上旬至10月下旬；空调供热时间从每年的11月到次年的3月。天然气加热负荷基本恒定。综合考虑全年冷热负荷，考虑同时使用系数，冬季最大加热量：5100kW；夏季空调冷负荷：2870kW。

4水源热泵节能分析

4.1节能分析

节能分析从两种方案着手，分析每个方案在满负荷情况下所消耗的一次能源（标准煤耗）。标准煤耗取7000Kcal/kg（29302Kj/Kg），电厂锅炉热效率取93%，电厂发电效率取39%。

4.1.1水源热泵机组方案能耗计算：制冷工况耗电量（Kw），水源热泵主机340×2=680、冷水循环泵45×2=90、冷却水循环泵45×2=90、天然气吸热（性能系数1：4）1200/4=-300，合计：560（kw）电力，折合标准煤耗1435.9×860/7000=176（kg/h）。制热工况耗电量（Kw），水源热泵主机340×2=680、冷水循环泵45×2=90、冷却水循环泵45×2=90、低温热水循环泵22、凝汽器回水取热（制热性能系数1：4），循环水水耗1.5kg/kw。低温热水泵流量132T/h，5100/4=1275（kw），1275×1.5=-1.9（吨）。合计：874.5（kw）电力，减少水耗1.9T/h，折合标准煤耗，2242×860/7000=275（kg/h）。

4.1.2螺杆式冷水机组+汽-水换热器方案能耗计算：制冷工况耗电量（Kw），螺杆式冷水机组310×2﹦620、冷水循环泵45×2=90、冷却水循环泵45×2=90、 汽-水换热器45×2﹦90、耗汽功率（kw）1200，合计：890（kw）电力+1200（kw）蒸汽，一次能源消耗890/0.39+1200/0.93=3572（kw），折合标准煤耗3572×860/7000=438（kg/h）。制热工况耗电量（Kw），冷（热）水循环泵45×2=90、 汽-水换热器45×2﹦90、耗汽功率（kw）5100，合计：180（kw）电力+5100（kw）蒸汽，一次能源消耗180/0.39+5100/0.93=5945（kw），折合标准煤耗5945×860/7000=730（kg/h）。

4.2全年节能比较

在此夏季按90天，每天24小时，满负荷率为50%来计算标准煤耗；冬季按90天，每天24小时，满负荷率为70%来计算标准煤耗；春、秋季按180天，每天24小时，满负荷率为25%来计算标准煤耗。

夏季制冷工况节省的标准煤耗为：（438-176）×24×90×50%=282960kg=283（吨）。

冬季制热工况节省的标准煤耗为：（730-275）×24×90×50%=491400kg=491.4（吨）。

春、秋季制冷工况节省的标准煤耗为：（438-176）×24×180×25%=282960kg=283（吨）。

与螺杆式机组方案对比节省标煤1057（吨）。

5结论

5.1环保

制冷时，水源热泵利用天然气作为冷源，部分冷却塔循环水作为补充，通过少量的高位电能输入，实现了水源热泵机组冷凝器产生的废热向天然气转移的目的，减少了碳排放、节省了原水。制热时，水源热泵吸收凝汽器回水的低位热能，实现低位热能向高位热能转移，减少了冷却塔水耗。

5.2高效

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为26.2℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季天然气为20℃比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，机组效率提高。

5.3节能环保

水源热泵机组与螺杆式机组方案对比节省标煤1057（吨）。在节能的同时还减少和降低了发电时一次能源消耗过程中产生的污染排放和温室效应。

5.4没有任何污染

我公司不使用水源热泵通常使用的地表水、地下水，更加环保，这也是水源热泵空调在燃机电厂运用的一大特色。

参考文献

[1]水源热泵使用说明书.

[2]周鸿昌能源与节能技术1996.

[3]龙恩深冷热源工程2002.endprint