不同工况下的热泵与低真空供热对比分析

针对热泵与低真空两种不同供热方式,进行变工况与设计工况的对比分析,得出:变工况时,两种供热方式的热电厂一次能耗率与节煤量均随着热网供水温度的增加而增加,且热网供水存在交叉温度值,前者为71℃,后者为75℃;在低于此交叉温度时,热泵供热优于低真空供热;在高于此交叉温度时,低真空供热优于热泵供热。设计工况时,热泵供热方案的初投资明显大于低真空供热;若仅考虑供热期投资回收期,热价在25元以上时,低真空供热方案有一定的优势,在煤价较低时,也有一定的优势;考虑电价时,电价越高,热泵供热方案的优势越明显。     

基于当量抽汽压力的大型热电联产供热模式研究

建立了大型热电联产机组变工况分析模型,揭示出不同热网回水温度和热网回水温升条件下,单效溴化锂吸收式热泵驱动热源饱和蒸汽压力和热力系数的变化规律.提出2种不同供热模式选取的判据,即当量抽汽压力.以某300 MW直接空冷抽凝供热机组为例,进行了变工况计算及分析.结果表明:随热网回水温升的增大以及热网回水温度的升高,驱动热源饱和蒸汽压力升高,而吸收式热泵热力系数则减小;对于300 MW等级及以上供热改造机组,由于汽轮机中低压缸抽汽压力高于对应的当量抽汽压力,采用吸收式热泵供热模式更节能.     

供热机组热网循环泵驱动节能优化

热网循环泵是供热机组在供热期间主要耗功辅机之一,传统的配置方式采用电动机驱动热网循环泵,引起冬季供暖期间厂用电率上升,部分电厂改用工业抽汽驱动小汽轮机为热网循环泵提供动力。本文提出以参数等级较低的采暖抽汽驱动小汽轮机来带动热网循环泵的方案,并对电机驱动、工业抽汽驱动、采暖抽汽驱动三种方案进行了经济性计算比较。计算结果表明,工业抽汽驱动方案的经济性与电机驱动方案相差不大,采用采暖抽汽驱动的方案具有较好的节能效果。     

基于供热负荷的吸收式热泵供热机组变工况性能分析

建立热力计算模型,基于供热负荷的变化,对热泵供热系统供暖期内的变工况进行模拟。比较改造前后两种供热模式在相同热负荷下的热经济性能;发掘并对比不同供热模式的最大供热能力。结果表明,随着供热负荷的增加,热网回水温度升高,热泵性能系数COP下降。改造后的热泵供热模式热经济性能要优于传统供热模式,在相同供热负荷下,热泵供热模式总的供热抽汽量明显低于传统抽凝供热模式;总的发电量比传统抽凝供热模式增加了3%左右;发电标准煤耗比传统抽凝供热模式最大降低了近3%。改造后的热泵供热模式能满足的最大供热面积比传统抽凝供热模式增大了17.5%,明显增强了原有系统的最大供热能力。     

1000MW纯凝机组改供热的技术经济性比选

以某1000MW超超临界纯凝机组为基础,进行采暖供热改造的技术方案比选。根据汽轮机组各级抽汽参数,确定采用中低压连通管抽汽的技术方案,改造完成后,采暖抽汽压力1.0MPa,最大抽汽流量可达500t/h;通过分析采暖抽汽对汽轮机组通流的影响,经过验证得出,在供热工况时,设计方案均能满足机组安全稳定运行。同时对比分析了不同的余热余压利用方案,经过经济性比选,确定打孔抽汽结合背压机的技术方案为最佳方案,该方案相比于直接抽汽供热,经济效益增加了1450万元,增加占比21.17%。     

配置吸收式热泵的余压梯级利用供热系统优化设计

针对中排抽汽在减温减压过程中?损失较大的问题,提出一种余压梯级利用供热系统,使用2台背压式小汽轮机分别回收进入热泵和尖峰加热器前抽汽经减温减压的余能。以耦合吸收式热泵的600 MW热电联产机组为研究对象,使用EBSILON软件建立该供热系统的变工况模型,对其进行能量分析、?分析、经济性及敏感度分析。结果表明：在基准供热工况下,新型余压梯级利用供热系统的供电标准煤耗率较案例系统降低10.02 g/(kW·h),热泵和尖峰加热器前2台减温减压器内的?损失分别降低了77.77%和78.99%,全生命周期内的净现值有望达到13 924.22万元,动态回收周期为3.27 a;随着机组供电负荷的降低以及热网供、回水温度的增加,新型余压梯级利用供热系统的节能效果提高。     

汽轮机与吸收式热泵联合供热整体性能的优化分析

采用吸收式热泵回收循环水余热用于供热机组,节能效益显著。在供热量、供热温度一定的情况下,为便于直观反映汽轮机与吸收式热泵整体供热系统性能随工况变化情况,以某350MW调节抽汽式汽轮机供热系统为例,将热泵系统、汽轮机凝汽器、热网加热器整体考虑,建立了供热系统热泵性能系数(COP)和发电功率增加值随工况变化的数学模型,并对热泵系统、整体供热系统进行了经济性评价。结果表明:放气范围、循环水入口温度降低,热泵的性能系数COP减小,发电功率的增加值增加。循环水温降降低,COP与发电功率增加值均提高。本文的研究为吸收式热泵与汽轮机的联合整体性能优化提供理论依据。     

抽汽供热机组深度调峰灵活性改造技术研究

针对东北地区某供热机组因容量小、供热面积大、投入低压旁路时降电负荷的措施无法实施,进而导致冬季供暖期热电耦合矛盾异常突出的技术难题,研究提出了低压旁路至抽汽供热系统的改造方案和改造后机组的运行方案,给出了供暖期两台机组协同调峰措施,并对改造后的投资收益进行了分析。研究得出,抽汽供热机组进行低压旁路至采暖抽汽系统改造,将原排至凝汽器的蒸汽热损失回收至热网进行利用,在提升供热能力及机组效率的同时,解决了供暖期抽汽供热机组深度调峰时的热电解耦问题。改造后发电负荷降低5.0MW,增加热网供热能力20GJ,有效地提升了机组供热能力。改造后供暖期日平均收益约1万元,15天回收投资,经济效益显著。     

300 MW汽轮机组供热改造(火用)分析优化研究

针对亚临界凝汽式发电机组热效率低、热经济性差的问题,考虑采用抽汽供热的方式实现原机组的热电联供。建立了基于热平衡法的热力学模型计算了非供热工况、主蒸汽减温减压供热工况、背压机供热工况和一抽供热工况的热经济性指标,并从能量品位的角度出发,定量计算不同抽汽供热工况下组元系统的(火用)效率及(火用)损失分布。结果表明：供热改造能有效提高系统的热效率,相比于主蒸汽减温减压供热方案和背压机供热方案,一抽供热方案的(火用)效率更高,且汽轮机组非满负荷运行时会造成更大的(火用)损失;对比不同抽汽供热方案,有助于结合实际情况调整机组的抽汽供热工况,提升其节能潜力。     

热电机组梯级热能灵活调配节能供热研究

抽凝式热电联产机组在抽汽供热管道上设置减温器,减温水一般取自凝结水泵出口,温度较低。由于汽水焓差悬殊,两者直接混合会造成抽汽供热能量损失较大。分析机组热力系统工况参数和水源品质,选定水源压力相当、温度与抽汽更为接近的高加疏水作为新调配水源,利用既有减温器与工业抽汽混合,构建新生产工艺和新工况能耗研究对象。研究表明,新生产工艺可用能效率比原工况提升0.5%,机组供热能力增加2%。     

Optimization Potentials for the Waste Heat Recovery of a Gas-Steam Combined Cycle Power Plant Based on Absorption Heat Pump

A new waste heat recovery system is presented to recover exhausted steam waste heat from the steam turbine by absorption heat pump(AHP) in a gas-steam combined cycle(GSCC) power plant. The system can decrease energy consumption and further improve the energy utilization. The performance evaluation criteria are calculated, and exergy analysis for key components are implemented in terms of the energy and exergy analysis theory. Besides, the change of these criteria is also revealed before and after modification. The net power output approximately increases by 21738 kW, and equivalent coal consumption decreases by 5.58 g/kWh. A 1.81% and 1.92% increase in the thermal and exergy efficiency is respectively obtained in the new integrated system as the heating load is 401095 kJ at 100% condition. Meanwhile, the appropriate extraction parameters for heating have been also analyzed in the two systems. The proposed scheme can not only save energy consumption but also reduce emission and gain great economic benefit, which is proven to be a huge potential for practical application.     

基于水蒸气工质新型压缩-吸收式热泵循环性能分析

针对常规热泵在工业余热利用领域应用温度范围受限的技术难题,该文对一种压缩-吸收式耦合热泵系统在大温升工况下制取约130 ℃热水或蒸汽开展研究。首先介绍耦合热泵循环的运行原理,构建耦合热泵的完整热力学模型,通过EES软件最优化函数计算发现吸收侧压力越低,循环性能系数（COP）越好,同时在溶液热交换器出口浓溶液温度高于结晶温度10 ℃及溶液放汽范围为5.0%~5.5%的约束条件下,以某工业余热回收工况为设计工况,其中余热热水进/出口温度为90/75 ℃,余热水流量为30 kg/s,高温热水进/出口温度为100/125 ℃,吸收与发生侧最优压力值分别为40和2.2 kPa,对应耦合热泵的COP为9.8。同理分析了不同余热热水出口温度及高温热水出口温度变化工况下系统的循环性能,验证了该循环在高制热温度下仍具有较好的性能系数。     

太阳能跨季节储热供热系统试验分析

介绍了一种太阳能-土壤源热泵联合供热系统,对其运行试验数据进行了分析,并对其运行能效比与两种单独由土壤源热泵供热的模式进行了比较。土壤温度的变化不仅与取热速率有关,还与地温的自动恢复能力相关。该试验建筑所在的土壤条件下地温的恢复能力为30～40MJ/d。采用太阳能-土壤源热泵联合系统能效比最高,土壤源热泵单机组双供系统次之,而土壤源热泵单机组单供系统能效比最低。太阳能跨季节储热及土壤源热泵联合供热系统适用于热负荷远大于冷负荷的建筑。     

基于分析法抽汽压损对煤耗率的影响

根据热经济性指标和的物理意义,定义锅炉效率、机组效率、发电煤耗率的数学计算式;由小扰动理论和微分理论,当抽汽压损变化时,在热力系统汽水分布方程的基础上详细推导抽汽量变化与不同类型加热器出口水焓与疏水焓的微分关系式;根据锅炉效率、机组效率、发电煤耗率的数学计算式,推导锅炉效率、机组效率、发电煤耗率变化与抽汽量的微分关系式。结合N1000-25/600/600机组,定量分析抽汽压损变化对锅炉效率、机组效率、发电煤耗率的影响,为有效分析机组经济性提供理论依据。     

Exergy analysis of transcritical carbon dioxide refrigeration cycle with an expander

In this paper, a comparative study is performed for the transcritical carbon dioxide refrigeration cycles with a throttling valve and with an expander, based on the first and second laws of thermodynamics. The effects of evaporating temperature and outlet temperature of gas cooler on the optimal heat rejection pressure, the coefficients of performance (COP), the exergy losses, and the exergy efficiencies are investigated. In order to identify the amounts and locations of irreversibility within the two cycles, exergy analysis is employed to study the thermodynamics process in each component. It is found that in the throttling valve cycle, the largest exergy loss occurs in the throttling valve, about 38% of the total cycle irreversibility. In the expander cycle, the irreversibility mainly comes from the gas cooler and the compressor, approximately 38% and 35%, respectively. The COP and exergy efficiency of the expander cycle are on average 33% and 30% higher than those of the throttling valve cycle, respectively. It is also concluded that an optimal heat rejection pressure can be obtained for all the operating conditions to maximize the COP. The analysis results are of significance to provide theoretical basis for optimization design and operation control of the transcritical carbon dioxide cycle with an expander.     

热电厂采用升压加热装置的经济性分析

针对热电厂供热系统采用升压加热装置改造热网加热器和循环水泵的可行性和经济性开展了研究。通过对这两种供热系统进行的经济性分析和计算,表明采用升压加热装置可以减少循环水泵的耗电量,减少供热系统的耗汽量,增加机组的发电量,同时还可以减少投资,节省检修和维护费用,从而提高了热电厂的经济效益。通过某热电厂的实际运行,表明该系统不仅可以完全满足供热系统的参数和流量的要求,而且运行状况良好,性能可靠,年经济效益可达63万多元。     

供暖用CO2空气源热泵变频运行性能研究

采用压缩机变频、设置回热器与气液分离器辅助加热等技术途径,设计与构建一种供暖用CO2空气源热泵系统。在此基础上,建立响应面模型对供暖用CO2空气源热泵的压缩机运行频率进行优化,以提高供暖用CO2空气源热泵的低温性能。响应曲面法分析结果表明,低温环境下压缩机合理升频运行可有效提高供暖用CO2空气源热泵制热量,虽压缩比增大,但仍能保证压缩机稳定运行。为提高供暖用CO2空气源热泵的性能系数(COP),在低温环境下压缩机可分段变频运行。当环境温度依次为-5、-10及-15℃时,COP最大时对应的压缩机运行频率分别为55、58及60 Hz。     

Exergetical analysis of organic flash cycle with two-phase expander for recovery of finite thermal reservoirs

In this work exergetical performance analysis is carried out based on the second law of thermodynamics for organic flash cycle（OFC） using a two-phase expander instead of throttle expansion in order to recover efficiently finite thermal reservoirs.The exergy destructions（anergies） at various components of the system are theoretically investigated as well as the exergy efficiency.Results show that the anergy of heat exchanger or two-phase expander decreases while the anergy of throttle valve increases with increasing flash temperature,and the exergy efficiency has an optimum value with respect to the flash temperature.Under the optimal conditions with respect to the flash temperature,exergy efficiency increases with the heating temperature and the component having the largest exergy destruction varies with the flash temperature or heating temperature.     

电热水器梯度加热改进方案的仿真模拟与试验研究

针对电热水器梯度加热过程中,出水温度不稳定影响洗浴舒适性的问题,通过建立数学物理模型及仿真模拟,分析获得了梯度加热时出水温度波动的原因。以此为基础,提出梯度加热改进方案,并利用仿真模拟对改进方案进行分析。仿真研究结果表明,改进方案可解决原型机在梯度加热开启时的温度跃升现象。同时,基于优选方案,搭建试验系统,对改进后的热水器进行了试验测试。试验研究结果表明,梯度加热功能开启时,出水温度较为平缓,无突变现象,实现了电热水器流动换热过程的优化。     

集成太阳能辅助供热的600 MW高背压热电联产机组的运行及优化

为了解决太阳能辅助燃煤发电系统与太阳能辅助抽汽供热系统的余热损失增多问题,提出一种太阳能辅助高背压热电联产系统的优化改造方案。利用EBSILON软件采用数值模拟的方法,对改造前后机组的整体性能和改造后机组在不同发电功率、背压、热网供回水温度工况下的收益变化进行了分析,对比了改造前后机组的(火用)效率与经济性差异。结果表明：改造后的太阳能辅助高背压热电联产系统节煤更多,机组回收了集成太阳能产生的余热后供热能力增强;改造后的机组在低发电功率、较高背压和较低热网供回水温度时节煤更多;在低发电功率、较低背压及较高热网供回水温度时机组的供热能力更强;改造后的太阳能辅助高背压热电联产系统(火用)效率更高、系统的经济效益更佳。