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长输热网吸收式换热机组电耗经济性分析

太原市热力集团有限责任公司 王林文 王晶晶 陈鹏

摘要:吸收式换热机组在太古热网节能降耗方面发挥作用巨大,但对于初末寒期的启停时间,高温网和一级网各供热单位一直存在争议。吸收式换热机组在较低供水温度下,性能降低,能耗不降反增,为此,初末寒期存在最佳启停时间。本文以太古热网为例,结合采暖季换热机组投运耗电情况,就节电经济性方面分析比较,得出在特定流量调节下,初寒期当一级网供水温度升至75℃以上时,启动吸收式换热机组;末寒期当一级网供水温度降至85℃时,停运机组,此时较为节电,整体经济成本最优。

关键词:长输热网、吸收式换热机组、启停时间、电耗经济性

0 引言

太古供热项目是全国乃至世界长输供热项目中的样板工程,开拓了长输供热史的先河,大温差输送技术是该样板项目中必不可少的节能技术环节,它大大提高了输送效率。在输送相同热量情况下,因吸收式换热机组的投运,系统运行流量可适当降低,水泵运行频率可适当减少,因此该部分电量消耗减少,但由于机组本身属于耗电设备,投运机组耗电量却有所增加,为衡量机组的投运是否经济,需要对比两者(水泵电量减少节约的电费和机组耗电增加的电费)之间的大小关系。

1 长输管线概况

太古工程为长距离输热工程,工程敷设四根DN1400,长度为37.8km的长输供热管线,高差180m。为克服距离远、高差大等因素,系统共设置6级循环泵实行分布式梯级加压,分别为电厂内加压泵,1#泵站回水加压泵,2#泵站供、回水加压泵,3#泵站回水加压泵,中继能源站回水加压泵。每套系统每级加压泵均设置4台(4用不备),共计48台。管线具体流程如图1所示,各泵组基本参数见表1


1 长输管线各加压泵组基本参数

 

地面

标高

m

与热源距离(km

循环泵参数

备注

流量

t/h

扬程(m

功率

kW

转速

r/min

台数

古交兴能电厂

1025

0

4300

90

1400

990

4

回水加压

1#中继泵站

972

12.6

4300

70

1250

990

4

回水加压

2#中继泵站

955

17.2

4300

90

1400

990

4

供水加压

4300

100

1800

990

4

回水加压

3#中继泵站

897

36.2

4300

70

1250

990

4

回水加压

中继能源站

845

37.8

4300

90

1400

990

4

回水加压

吸收式换热机组是采用热泵原理,通过溴化锂-水溶液的循环实现热交换,主要耗能设备为机组溶液泵、冷剂泵。以2020-2021采暖季太古热网运行参数为依据,吸收式换热机组按照标定功率的25%(运行经验值)计算电耗,得到网内七个分公司所有启动的机组日耗电量共计21330kWh,目前热力站电价为0.5771/kWh,可得日电费成本为12310元,具体如表2所示。

2 2020-2021采暖季太古热网内吸收式换热机组启用及耗电情况

分公司

吸收式换热机组启动台数

额定功率

耗电量(kWh

电费(元)

一供热

125

1172.3

7033.8

4059

二供热

27

120.75

724.5

418

四供热

54

366.2

2197.2

1268

城南

19

151.4

908.4

524

城西

104

1149.8

6898.8

3981

晋源

26

224.5

1347

777

太古

42

370.1

2220.6

1282

合计

397

3555

21330

12310

2020-2021采暖季吸收式换热机组实际投运和停运时间及相应参数情况如表3所示,其中四座泵站耗电量单价约为0.43/kWh

3 2020-2021采暖季吸收式换热机组启停当日参数

指令

指令下达时间

电厂供/回水温度(

流量(t/h

一级网供/回水温度(

四座泵站当日耗电量(kWh

四座泵站当日电费(元)

启动

1116

84/35

21000

75/35.5

456190

196162

停运

226

96/34

18400

82/34.5

384405

165294

结合当日供热负荷,假设给定电厂供回水温差在实际运行条件下温差的附近(±3℃)波动,根据以上太古热网所带热力站吸收式换热机组和4座泵站电耗电费数据以及相应流量温度参数,可预测吸收式换热机组启动、关闭时的温度参数。

2 吸收式换热机组启动温度判断标准

根据20201117日吸收式换热机组启动指令下达(电厂供回水温差约在47℃左右,对应一级网供水温度约在80℃左右),拟合2020111日至20201116日电厂系统一、系统二总流量与4座泵站总电费二者数据对应变化曲线,预测20201116日之后(六天时间内),在未启动吸收式换热机组的情况下4座泵站的总电费,与实际运行情况下的电费比较,结果如图2所示:


2 吸收式换热机组延迟开启预测总电费

通过分析图2数据,当吸收式换热机组延迟开启时,拟合得到的总电费均明显高于实际运行电费。

再根据20201117日吸收式换热机组启动指令下达,拟合20201128日至20201210日电厂系统一、系统二总流量与4座泵站总电费二者数据对应变化曲线,预测20201117日之前(六天时间内),在提前启动吸收式换热机组的情况下4座泵站及所带热力站的总电费,与实际运行情况下的电费比较,结果如图3所示:


3 吸收式换热机组提前开启预测总电费

通过对比分析图3数据,当兴能电厂供回水温差在44℃以上时,此时对应一级网供水温度升至约75℃以上,开启吸收式换热机组后拟合得到的总电费较实际运行电费有明显减少。

3 吸收式换热机组停运温度判断标准

根据2021226日吸收式换热机组停运指令下达(电厂供回水温差58℃左右,对应一级网供水温度约在80℃左右),拟合2021215日至2021225日兴能电厂系统一、系统二总流量与4座泵站总电费二者数据对应变化曲线,预测2021225日之后(六天时间内),在延迟停运吸收式换热机组的情况下4座泵站的总电费,与实际运行情况下的电费比较,结果如图4所示:


4 吸收式换热机组延迟停运预测总电费

通过对比分析图4数据,在电厂供回水温差降至60℃以下时,对应一级网供水温度85℃以下时,延迟停运吸收式换热机组后拟合得到的总电费均明显高于实际运行电费。

再根据2021226日吸收式换热机组停运指令下达,拟合2021226日至2021315日电厂系统一、系统二总流量与4座泵站总电费二者数据对应变化曲线,预测2021226日之前(六天时间内),在提前停运吸收式换热机组的情况下4座泵站的总电费,与实际运行情况下的电费比较,结果如图5所示:


5 吸收式换热机组提前停运预测总电费

通过对比分析图5数据,在电厂供回水温差降至60℃时,对应一级网供水温度85℃时,停运吸收式换热机组后拟合得到的总电费较实际运行电费有明显减少。

4 结论与展望

综上所述,以太古热网2020-2021采暖季运行数据分析,得出以下结论:

1)在不考虑大机组设备投资回报等经济因素,得到最优启停机组时刻:初寒期当一级网供水温度升至75℃以上时(对应电厂供回水温差44℃以上),可考虑启动吸收式换热机组;末寒期,当一级网供水温度降至85℃时(对应电厂供回水温差降至60℃时),可考虑停运吸收式换热机组。此时运行电耗成本较低,较经济。

2)鉴于部分数据是在拟合条件下得出,需在2021~2022采暖季进行验证。

3)文章以太古热网为例进行分析,对其它长输热网机组启停时刻标准可参照本文的分析方法具体分析。

参考文献

[1]      王林文、刘文凯、齐卫雪、杜世聪. 长输供热系统大温差机组实际效能评价[J]. 区域供热, 2020, No.208(05):32-38.

[2]      姜鸿基. 大温差机组供热浅析[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(020):3799.

[3]      张爱军, 张绍庭, 赵至蓬,. 吸收式大温差供热机组:, CN210463189U[P]. 2020.

[4]      刘鹏刚. 大温差混水热泵机组系统研究[J]. 节能, 2018, 037(004):40-42.

通讯作者:王晶晶 1989103日生,工程师, 972119804@qq.com,电话:18834814326。投稿方向:长输管线设计、建设关键技术与标准。


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