CN110544183A - 基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法 - Google Patents

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鄂志君
张利
胡青波
王坤
李振斌
王建
周连升
甘智勇
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，首先，以电厂供热数据为基础，进行三个工况的试验，分别为(1)工况1：热泵投入运行额定工况；(2)工况2：热泵不投入运行相同供热量工况；(3)工况3：热泵不投入运行相同发电负荷工况；然后，通过计算得到在相同供热量回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下，机组增加发电量年节约标煤量，以及在相同发电量回收余热用于增加供热量(收益归热)情况下，机组增加对外供热量年节约标煤量；最后，通过热电联产机组的实际运行情况，得到机组回收余热用于增加发电量(收益归电)和回收余热用于增加供热量(收益归热)的运行时间比例，通过加权计算可得到机组年节约标煤量。该方法以节约标煤量的形式体现了这种基于吸收式热泵改造的节能量分配情况，为电厂的经济运行和吸收式热泵产生的节能效果提供了参考。

Description

基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法
技术领域
本发明属于火力发电节能技术领域，尤其是一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法。
背景技术
随着城市建设的发展，居民供热面积逐年递增，增加供热量和相应的环境污染问题之间的矛盾越发突出，如何利用现有供热资源，在不增加能源消耗和环境污染的前提下提高对外供热量是当前城市供热急需解决的难题。许多电厂选择加装吸收式热泵系统来最大限度回收循环冷却水余热，加热城市热网回水，即在保证对外供热量一定的条件下，尽可能减小主机的抽汽量，以此来达到节能减排的目的。热电联产机组凝汽器中，由于汽轮机排汽需要进行冷却，需要循环冷却水与汽轮机排汽进行换热，使循环水冷却水从凝汽器中带走大量热量，并排放在大气中，造成了能量的损失。然而，由于吸收式热泵系统复杂，参数众多，回收余热量计算复杂，且回收的余热量收益分配问题无法确定，热泵系统的节能效益作用既可以是增加机组发电量(收益归电)，又可以是增加机组对外供热量(收益归热)，目前还没有有效的计算方法，来分配吸收式热泵回收余热量的收益归属，无法为电厂的经济运行提供参考。无法有效指导运行人员对热泵系统的高效运行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供对三种工况进行计算并比较，由此得到最佳工况并对实际运行进行指导的一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴针对进行过加装吸收式热泵系统的热电联产机组，进行三组典型工况试验；
⑵对三个工况汽轮机组和热泵系统相关试验数据进行记录；
⑶计算回收余热用于增加发电量情况下的热泵节约标煤量；
⑷计算回收余热用于增加供热量情况下的热泵节约标煤量；
⑸比较两种回收余热收益计算结果，得到机组年节约标煤量，指导电厂运行人员将汽轮机系统和热泵系统运行在最佳收益工况；
⑹实时计算余热回收收益，累计热泵系统的余热回收效益，计算得到热泵系统的投资回收期。
再有，步骤⑴所述三组典型工况为热泵投入运行额定工况、热泵不投入运行相同供热量工况和热泵不投入运行相同发电负荷工况。
再有，步骤⑵所述试验数据为汽轮机组参数和热泵系统参数。
再有，步骤⑶的计算过程为：
ΔP＝P1-P2
其中：ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；P1为工况1发电功率；P2为工况2发电功率；
其中：ΔBe为增加发电量年节约标煤量；ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；h为热泵系统年利用小时数；bf为机组发电标准煤耗。
再有，步骤⑷所述计算过程为：
ΔQ＝Q1-Q3
其中，ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；Q1为工况1供热量；Q2为工况3供热量；
其中：ΔBt为增加对外供热量年节约标煤量；ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；θ为对外供热标准煤耗；h为热泵系统年利用小时数。
再有，步骤⑸所述的机组年节约标煤量的计算过程为：
ΔB＝ΔBe×a+ΔBt×(1-a)
其中：ΔB为机组实际年节约标煤量；a为回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下运行时间占比。
再有，步骤⑹所述的热泵系统的投资回收期的计算过程为：
其中：y为热泵系统投资回收年数；R为热泵系统投资成本；为Δbi为热泵系统回收效益实时数值；C为标准煤单价。
本发明的优点和有益效果是：
本发明以电厂供热数据为基础，进行三个工况的试验，分别为(1)工况1：热泵投入运行额定工况；(2)工况2：热泵不投入运行相同供热量工况；(3)工况3：热泵不投入运行相同发电负荷工况；然后，通过计算得到在相同供热量回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下，机组增加发电量年节约标煤量，以及在相同发电量回收余热用于增加供热量(收益归热)情况下，机组增加对外供热量年节约标煤量；最后，通过热电联产机组的实际运行情况，得到机组回收余热用于增加发电量(收益归电)和回收余热用于增加供热量(收益归热)的运行时间比例，通过加权计算可得到机组年节约标煤量。该方法以节约标煤量的形式体现了这种基于吸收式热泵改造的节能量分配情况，为电厂的经济运行和吸收式热泵产生的节能效果提供了参考。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是回收余热效益计算流程图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，如图1、2所示，本发明的创新在于：包括以下步骤：
⑴针对进行过加装吸收式热泵系统的热电联产机组，进行三组典型工况试验；
⑵对三个工况汽轮机组和热泵系统相关试验数据进行记录；
⑶计算回收余热用于增加发电量情况下的热泵节约标煤量；
⑷计算回收余热用于增加供热量情况下的热泵节约标煤量；
⑸比较两种回收余热收益计算结果，得到机组年节约标煤量，指导电厂运行人员将汽轮机系统和热泵系统运行在最佳收益工况；
⑹实时计算余热回收收益，累计热泵系统的余热回收效益，计算得到热泵系统的投资回收期。
其中，步骤⑴所述三组典型工况为热泵投入运行额定工况、热泵不投入运行相同供热量工况和热泵不投入运行相同发电负荷工况。
步骤⑵所述试验数据为汽轮机组参数和热泵系统参数。
步骤⑶的计算过程为：
ΔP＝P1-P2
ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；P1为工况1发电功率；P2为工况2发电功率；
ΔBe为增加发电量年节约标煤量；ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；h为热泵系统年利用小时数；bf为机组发电标准煤耗。
步骤⑷所述计算过程为：
ΔQ＝Q1-Q3
ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；Q1为工况1供热量；Q2为工况3供热量；
ΔBt为增加对外供热量年节约标煤量；ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；θ为对外供热标准煤耗；h为热泵系统年利用小时数。
步骤⑸所述的机组年节约标煤量的计算过程为：
ΔB＝ΔBe×a+ΔBt×(1-a)
ΔB为机组实际年节约标煤量；a为回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下运行时间占比。
步骤⑹所述的热泵系统的投资回收期的计算过程为：
y为热泵系统投资回收年数；R为热泵系统投资成本；为Δbi为热泵系统回收效益实时数值；C为标准煤单价。
实施例
(1)首先介绍机组基本情况，汽轮机主要设计参数如表3所示。针对进行过加装吸收式热泵系统的热电联产机组，进行三组典型工况试验，三个工况具体说明如下所示：工况1：热泵投入运行额定工况；工况2：热泵不投入运行相同供热量工况；工况3：热泵不投入运行相同发电负荷工况。
表3汽轮机主要设计参数
(2)对三个工况汽轮机组和热泵系统相关试验数据进行记录，具体参数列表如下：
表4试验数据汇总
(3)根据记录参数数据，计算回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下，热泵节约标煤量，具体计算方法如下；
ΔP＝P1-P2
其中：ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；P1为工况1发电功率；P2为工况2发电功率。
其中：ΔBe为增加发电量年节约标煤量；ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；h为热泵系统年利用小时数；bf为机组发电标准煤耗。
(4)根据记录参数数据，计算回收余热用于增加供热量(收益归热)情况下，热泵节约标煤量，具体计算方法如下；
ΔQ＝Q1-Q3
其中，ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；Q1为工况1供热量；Q2为工况3供热量。
其中：ΔBt为增加对外供热量年节约标煤量；ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；θ为对外供热标准煤耗；h为热泵系统年利用小时数。
(5)根据以上公式，再对机组发电功率、供热量、采暖抽汽流量进行修正后，得到数据结果如下：
表5试验结果汇总
工况 发电机功率MW 对外供热量GJ/h 节约标煤量t/年
工况1 277.98 1152.1
工况2 265.34 1167.2 8295.5(收益归电)
工况3 273.98 884.0 38080.2(收益归热)
(6)可以看到当汽轮机供热系统收益归热运行时节能效益更高，电厂运行人员在运行时应尽量将机组调整至收益归热工况下运行，考虑供热期内不同阶段热泵收益划分，若30％收益归电，70％收益归热，通过计算公式：
ΔB＝ΔBe×a+ΔBt×(1-a)
其中：ΔB为机组实际年节约标煤量；a为回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下运行时间占比。
计算可得年可节约标准煤量29136吨。
(7)当标煤价格为600元/吨，热泵系统投资为8000万元时，可得热泵系统投资回收周期为4.54年。

Claims (7)

1.一种基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴针对进行过加装吸收式热泵系统的热电联产机组，进行三组典型工况试验；
⑵对三个工况汽轮机组和热泵系统相关试验数据进行记录；
⑶计算回收余热用于增加发电量情况下的热泵节约标煤量；
⑷计算回收余热用于增加供热量情况下的热泵节约标煤量；
⑸比较两种回收余热收益计算结果，得到机组年节约标煤量，指导电厂运行人员将汽轮机系统和热泵系统运行在最佳收益工况；
⑹实时计算余热回收收益，累计热泵系统的余热回收效益，计算得到热泵系统的投资回收期。
2.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑴所述三组典型工况为热泵投入运行额定工况、热泵不投入运行相同供热量工况和热泵不投入运行相同发电负荷工况。
3.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑵所述试验数据为汽轮机组参数和热泵系统参数。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑶的计算过程为：
ΔP＝P1-P2
其中：ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；P1为工况1发电功率；P2为工况2发电功率；
其中：ΔBe为增加发电量年节约标煤量；ΔP为对比试验中机组发电功率增加量；h为热泵系统年利用小时数；bf为机组发电标准煤耗。
5.根据权利要求4所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑷所述计算过程为：
ΔQ＝Q1-Q3
其中，ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；Q1为工况1供热量；Q2为工况3供热量；
其中：ΔBt为增加对外供热量年节约标煤量；ΔQ对比试验中机组对外供热量增加量；θ为对外供热标准煤耗；h为热泵系统年利用小时数。
6.根据权利要求5所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑸所述的机组年节约标煤量的计算过程为：
ΔB＝ΔBe×a+ΔBt×(1-a)
其中：ΔB为机组实际年节约标煤量；a为回收余热用于增加发电量(收益归电)情况下运行时间占比。
7.根据权利要求5或6所述的基于吸收式热泵的热电联产机组回收余热效益计算方法，其特征在于：步骤⑹所述的热泵系统的投资回收期的计算过程为：
其中：y为热泵系统投资回收年数；R为热泵系统投资成本；为Δbi为热泵系统回收效益实时数值；C为标准煤单价。
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