以电厂循环水为热源利用热泵技术供热的研究

以电厂循环水为热源利用热泵技术供热的研究

张福忠

张福忠

广西协鑫中马分布式能源有限公司

摘要：目前我国电厂由汽轮机效率和锅炉效率构成电厂的热效率，一些能量会从锅炉排放出的烟气中损失，另一些能量会从凝汽器的循环水中损失。对于电厂的锅炉一般工作效率为92%，锅炉排烟产生的热量损失可以借助于烟气换热器等设备来回收，但利用烟气热量效率不高；在电厂汽轮机供热为65%的工况效率时，很多的热量会在电厂机组的冷端损失，对这部分循环水的热量进行再回收利用，能够使电厂的热效率得到整体提高，大大降低对煤矿能源的消耗。本文先是简单的分析了当前电厂循环水余热利用的意义，然后从以下几个方面分析了电厂循环水余热的利用技术。

关键词：电厂；循环水；余热利用；技术说明

在我国的节能减排战略中，建筑节能占有重要的位置，北方城市供热产生的建筑能耗在我国的建筑总能耗中占据着最大的比重，对北方城市的供热方面进行节能减排显得尤为重要。下面先讲一讲当前电厂循环水余热利用的意义。

1当前电厂循环水余热利用的意义分析

近几十年来，我国的城市规模扩建迅速，很多城镇出现了供热不足的问题，供热也使人们的生活环境遭到破坏，在高参数、高容量的机组方面产生的排汽余热也没有得到充分利用，只是借助于循环水冷却系统进行排放，这部分热量具有很大的能量，根据资料表明，如果能将这些低品位的余热用于人们的日常供热中，可以为我国的电厂提高至少30%的供热能力。目前电厂在循环水的余热利用方面遇到一些问题：在冬季时电厂循环水的水温比较低，不能达到供热的要求，需要进一步提高循环水的温度，可以通过两种方面进行水温的提高，一是把电厂循环水当成低位热源，然后通过热泵吸收余热进行供热；另一种方法是保持汽轮机组在低真空环境下正常运行。汽轮机组的供热技术从理论方面来讲，会有很高的能效，在国外也有丰富的研究成果以及运行经验。传统低真空运行技术有用户热负荷的严重制约，用在高参数、高容量的机组方面不合适。在热泵方面，通过对低品位余热的供热新模式的理论分析，得出电厂把30℃左右的循环水传给用户，借助于地泵吸收热量，然后把热网水回收到凝汽器里，当成电厂的循环冷却水使用。这种方法得到了业界的广泛关注，并从经济性、技术性、环保性等多个方面对此种方法进行了探讨。

2电厂循环水余热利用技术分析

2.1热泵回收余热技术

电厂的循环水和人们常用的低温热源比较，很多方面的优势。在采用分布式电动热泵进行电厂的供热时，可以将这种压缩式泵设置于各区的热力站中，把电厂凝汽器的循环水调入小区热力站，通过压缩式泵机组的降温工序再返回凝汽器中加热，形成一种循环状态。对于热泵收回的循环水余热添加二次网热水，来为用户提供生活热水或供暖。分布式电动热泵供热方式能够根据不同热力站供热参数做出合理的热泵机组选择，这种热泵技术在布设专门的循环水管道时，由于循环水和供回水存在的温差限制，会产生巨大的管道投资，在输送泵方面产生的能耗也很高，不能进行远距离的输送，只能在电厂周边很小的范围内进行供热。利用集中式热泵技术进行供热时，需要把电动热泵机组设置在电厂内，采用集中设置的方式，把凝汽器部分循环水导入蒸发器，把这部分循环水当成低位的热源，进行放热降温后进行汽轮机的加热工序，形成一次循环。把70℃的一次网水加热到90℃，再通过汽水换热器加热到130℃，最后进行人们生活热水、供热的供应。热泵集中摆放，把回收的余热导入城市热网，没有了循环水管的建设工序，会节省大量的资金投入和时间成本；由于热网回水具有很高的温度，热泵的制热温度也很高，会降低一部分能效。在采用集中吸收热泵进行供热时，考虑到和集中电动泵供热方法大致相同，可以通过汽轮机驱动热泵进行循环水余热的吸收，借此来提高电厂供热能力。在电厂的加热环节循环水导入城市热网，不需专门输送管道的建设；集中式吸收泵也面临的回水温度高、热泵能效低的问题，热网水的加热时升温幅度很低，循环水余热也受到了蒸汽的产量限制，不能完全回收循环水余热。

2.2低真空运行技术

在电厂的大型机组方面，凝汽器在进口处的循环水所允许最高温度为33℃，在出口处循环水所允许的最高温度为45℃，这正好在高效散热器规定的温度范围内。保持机组的排气压力低于设计值，直接供给用户40℃左右的循环水，当凝汽器的排热负荷多于用户的热负荷时，利用循环冷却水把多余热量导入环境中，保持热点负荷能够做到独立调节。汽轮机释放的潜热也可以用于供热，这时能够保持热功率最高。低真空环境下进行低温供热不会造成机组的不正常运行，在发电功率方面也不会受到用户热负荷影响，这种供热方式额可以被用于大容量的机组中，也可以用于中小号容量的机组中。但这种供热方式也有两点不足，一是能够利用的温差一定，一般在10℃以下，这种大流量、小温差就会增大在输送方面的能量消耗；二是供热的温度不高，用于散热末端不合适。这两点不足就会影响到热负荷，热负荷不大时，循环水热量得不到充分利用，系统的整体经济性、综合性就会有影响。

2.3汽轮机真空运行技术

凝汽式的汽轮机通过低真空改造后进行供热，凝汽器变成整个供热系统的加热器，原来循环冷却水做供暖热媒用，通过热网系统的闭式循环，把汽轮机凝气的潜热充分利用。需要有更高供热温度时，从尖峰加热器里二次加热。虽然低压缸提高了真空度，但相同进气量和纯凝工况比，发电量降低，汽轮机的内效率也降低了，热力循环的冷源损失减少后，系统的热效率从整体上会有所提高。

2.4对电厂循环水余热利用技术的综合评析

压缩式的热泵机组不同于吸收式的热泵机组，它可以用电力直接驱动，在位置的设置上也比较灵活，同样的容量下机组初投资以及体积都低于吸收式的热泵机组。但供热工况相同时，压缩式的热泵机组能源利用率比吸收式的热泵机组低很多，因为吸收式的热泵机组采用了蒸汽驱动的方式；电价和蒸汽价格不一，这决定了在运行成本方面，压缩式的热泵机组成本高于吸收式的热泵机组。所以在有蒸汽热源情况下，人们会优先使用吸收式的热泵机组。为了更好的适应市场上的用户热负荷，可以考虑采用分布式的热泵技术来提供热能；为了摆脱用户空间上的限制以及电厂循环水余热限制，可以考虑采用集中式的热泵技术提供热量。当实际的工程实践中电厂周围没有很多的用户热负荷或者供热系统具有很庞大的容量时，集中式供热比分布式供热更具有优势。

3结论

为了有效提高电厂的热效率，可以在当前电厂的大容量机组中用凝汽器进行排热，然后通过多种凝汽器循环水的余热利用技术，例如热泵回收余热技术、低真空运行技术、汽轮机真空运行技术、传统低真空供热技术，根据电厂的不同情况，选用不同的循环水余热利用技术，促使电厂可以获得丰厚的社会效益以及经济效益。

参考文献：

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