[发明专利]一种基于末端电热泵混水供热的生物质热电联产运行方法

摘要

本发明提出的一种基于末端电热泵混水供热的生物质热电联产运行方法，属于生物质能源利用技术领域。本方法根据设定的基础参数设定生物质热电联产系统的系统参数，并令其中的汽轮机总乏汽量、末端电热泵蒸发器水流量和冷凝器水流量，末端电热泵蒸发器出水温度，烟气喷淋水换热器低温侧出水温度和烟囱排烟温度保持不变；估算供给用户换热器的热水温度和回水温度；确定末端电热泵的冷凝器出水温度和实际性能系数，对末端电热泵进行调节；计算乏汽换热器高温侧进口乏汽压力对汽轮机的乏汽压力进行调节；计算乏汽换热器的供热量并调节分别进入乏汽换热器和凝汽器高温侧的乏汽量，以此控制冷却水循环。本方法可实现最大程度地利用生物质电厂余热。

主权项

1.一种基于末端电热泵混水供热的生物质热电联产运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建生物质热电联产系统搭建的所述生物质热电联产系统包括生物质锅炉、汽轮机、乏汽换热器、凝汽器、冷却塔、锅炉给水加热器、脱硫塔、余热回收塔、烟气喷淋水换热器、烟囱、电网、末端电热泵、用户换热器以及连接管路和阀门；各设备的连接关系为：所述生物质锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口相连，汽轮机的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器和凝汽器的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器和凝汽器的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵、锅炉给水加热器与生物质锅炉的上水入口相连，汽轮机的抽汽出口与锅炉给水加热器的进汽口相连；冷却塔与凝汽器的低温侧通过带有冷却水循环泵的管道连通并形成环路；生物质锅炉的烟气出口依次通过脱硫塔和余热回收塔与烟囱连通，余热回收塔塔底的喷淋水池的喷淋水出口通过喷淋水循环泵与烟气喷淋水换热器高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器高温侧的出水口与余热回收塔塔顶的喷淋管相连；所述末端电热泵的冷凝器出水口与乏汽换热器低温侧的出水口汇合后与用户换热器的入水口相连；用户换热器的出水口分为两个支路，第一支路通过混水泵与末端电热泵的冷凝器入水口相连，第二支路与末端电热泵的蒸发器入水口相连；末端电热泵的蒸发器出水口通过热网循环泵与烟气喷淋水换热器低温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器低温侧的出水口与乏汽换热器低温侧的进水口相连；所述汽轮机发电送入电网，同时末端电热泵从电网接电作为驱动能源；步骤2：基础参数设定根据步骤1搭建的生物质热电联产系统应用所在地的室外气象参数确定采暖室外设计温度t′_w、采暖期室外日平均温度t_p，j以及供暖期总天数N_zh；根据相关供热规范确定采暖季室内设计温度t_n；根据热网设计温度或以往采暖季的采暖室外设计温度t′_w下用户换热器的进出水温度确定用户换热器的设计进出水温度t′_g和t′_h；步骤3：根据热用户的设计热负荷Q及步骤2设定的基础参数确定生物质热电联产系统在采暖室外设计温度t′_w条件下的系统参数，并令系统参数中的如下参数在生物质热电联产系统的运行调节过程中保持不变：汽轮机的总乏汽量q_d，末端电热泵的蒸发器水流量q_e、末端电热泵的冷凝器水流量q_c，末端电热泵的蒸发器出水温度t_e2，烟气喷淋水换热器的低温侧出水温度t_y2，和烟囱的排烟温度t_ex；步骤4：根据室外环境温度t_w、步骤2和步骤3中的相关参数估算供给用户换热器的热水温度t_g，并估算用户换热器的回水温度t_h，具体计算公式如下：其中，b为热负荷指数，μ为修正系数，采暖季均为常量；是供暖相对负荷比；t_w为室外环境温度；步骤5：根据末端电热泵的蒸发器出水温度t_e2、估算的用户换热器的回水温度t_h、末端电热泵的蒸发器水流量q_e、末端电热泵的冷凝器水流量q_c，以及末端电热泵的性能曲线，确定末端电热泵的冷凝器出水温度t_c2和实际性能系数COP；步骤6：按照步骤5最终计算得到的末端电热泵的冷凝器出水温度t_c2，对末端电热泵进行调节；步骤7：按照下式计算得到乏汽换热器低温侧的出水温度t_f2：根据乏汽换热器低温侧的出水温度t_f2和固定的换热温差Δt₁，得出乏汽换热器高温侧进口乏汽温度为t_d1＝t_f2+Δt₂；按照汽轮机设计的乏汽干度x，根据水蒸气物性查得乏汽换热器高温侧进口乏汽压力p_d，并由此对汽轮机的乏汽压力进行调节；步骤8：根据烟气喷淋水换热器的低温侧出水温度t_y2和末端电热泵的蒸发器水流量q_e、以及乏汽换热器低温侧的出水温度t_f2，按照下式计算出乏汽换热器的供热量Q_d：Q_d＝cq_e(t_f2‑t_y2)其中，c为水的比热；步骤9：根据乏汽换热器的供热量Q_d、乏汽换热器高温侧进口乏汽温度t_d1、乏汽换热器高温侧进口乏汽压力p_d和乏汽换热器低温侧出口凝水温度t_d2＝t_y2+Δt₂，得到进入乏汽换热器的乏汽量q_d1；按照该乏汽量q_d1通过乏汽管路上的阀门对汽轮机进入凝汽器和乏汽换热器的乏汽量占比进行调节，控制进入乏汽换热器高温侧的乏汽量为q_d1，进入凝汽器高温侧的乏汽量为q_d2＝q_d‑q_d1；步骤10：按照凝汽器的乏汽进气量q_d2控制冷却水循环泵的运转。