熱電廠循環(huán)水熱泵供熱技術(shù)方案與節(jié)能性分析

（1．中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院河南分院；2．河南建科市政工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000）

熱電廠循環(huán)水熱泵供熱技術(shù)方案與節(jié)能性分析

晏洪浩

（1．中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院河南分院；2．河南建科市政工程設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000）

本文簡(jiǎn)述了熱電廠循環(huán)水熱泵供熱的原理，介紹了某300MW級(jí)熱電廠環(huán)水熱泵供熱技術(shù)方案，分析了該方案的節(jié)能性和節(jié)水性。強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約。

循環(huán)水供熱；節(jié)能減排；熱泵技術(shù)；供熱改造

概述

目前300MW級(jí)熱電機(jī)組的全廠熱效率一般在50%左右，大量的熱能通過(guò)電廠循環(huán)水在冷卻塔中散放。電廠循環(huán)水熱能品位低、量大、集中，在熱電廠近距離內(nèi)一般難以找到足夠的穩(wěn)定的熱負(fù)荷，必須擴(kuò)大集中供熱的距離才能加以利用。為了輸送的經(jīng)濟(jì)性，一般以高溫水大溫差的方式輸送到遠(yuǎn)距離的城市換熱站。這就需要利用吸收式熱泵吸收低品位的冷凝熱，使用汽輪機(jī)抽汽作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，熱泵機(jī)組將熱網(wǎng) 50～60℃的回水加熱到85℃左右，再通過(guò)汽水加熱器將水溫提高到110～120℃供水溫度，對(duì)城區(qū)集中供熱。用熱泵系統(tǒng)回收電廠循環(huán)水中的熱能，既降低了電廠熱量的浪費(fèi)，保護(hù)了環(huán)境，又開(kāi)發(fā)了一種清潔能源，增大了熱電廠的供熱能力。本文以某2×300MW電廠供熱改造為例，對(duì)循環(huán)水熱泵供熱技術(shù)方案與節(jié)能性進(jìn)行介紹和分析。

1 吸收式熱泵原理。

吸收式熱泵以溴化鋰溶液為吸收劑，水為制冷劑，汽輪機(jī)抽汽為驅(qū)動(dòng)熱源，利用制冷劑在低壓真空狀態(tài)下低沸點(diǎn)沸騰的特性，提取循環(huán)水中低品位的熱量，通過(guò)回收轉(zhuǎn)換制取85℃左右的熱水。輸入1份汽輪機(jī)抽汽的熱量，可以提取0.6～0.8份循環(huán)水中熱量，從而得到1.6～1.8份85℃左右的熱水的熱量，熱泵的能效比在1.6～18之間。

2 熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

本項(xiàng)目利用某電廠（2×300MW機(jī)組）供熱抽汽改造的蒸汽（0.8MPa，337℃）經(jīng)減溫減壓（0.6MPa，168℃）后驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵機(jī)組，回收循環(huán)冷卻水余熱，將一次管網(wǎng)熱水回水溫度從50℃提升至85℃（熱泵機(jī)組廠家提供數(shù)據(jù)），再利用熱網(wǎng)加熱器將一次管網(wǎng)熱水加熱到110℃提供給市政管網(wǎng)供熱。循環(huán)冷卻水經(jīng)吸收式熱泵機(jī)組提取熱量后回到冷卻塔水池。本項(xiàng)目冷凝熱回收系統(tǒng)包括蒸汽系統(tǒng)、結(jié)水回收系統(tǒng)、余熱水系統(tǒng)、熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)。系統(tǒng)圖如圖1：

2.1 蒸汽及凝結(jié)水系統(tǒng)。蒸汽系統(tǒng)為溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組提供驅(qū)動(dòng)熱源，同時(shí)為熱網(wǎng)加熱器提供熱源。本項(xiàng)目2×300MW 機(jī)組打孔抽汽（0.8MPa，337℃），一部分供熱網(wǎng)加熱器，另一部分經(jīng)減溫減壓后為溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組提供驅(qū)動(dòng)蒸汽，減溫減壓后參數(shù)：0.6MPa、168℃。凝結(jié)水采用閉式回收系統(tǒng)，回收熱泵和熱網(wǎng)加熱器的凝結(jié)水，凝結(jié)水通過(guò)凝水泵打回電廠除氧器

2.2 電廠循環(huán)水（余熱水）系統(tǒng)。電廠循環(huán)冷卻水（余熱水）經(jīng)加壓泵打入熱泵機(jī)組，經(jīng)熱泵吸熱后再返回冷卻塔的系統(tǒng)。余熱水取水時(shí)采用兩路并聯(lián)，為了便于管理和計(jì)量，在使用時(shí)只從一臺(tái)機(jī)組取出，經(jīng)熱泵機(jī)組吸熱后，回到對(duì)應(yīng)的冷卻塔。溴化鋰熱泵機(jī)組從余熱水中提取熱量，使余熱水由 35℃降至 27℃。

2.3 熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)。熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)是將熱力網(wǎng)回水加溫加壓到滿足熱力網(wǎng)供水參數(shù)的系統(tǒng)。城市熱網(wǎng)的回水經(jīng)過(guò)除污器從溴化鋰熱泵機(jī)組吸熱，將城市熱網(wǎng)回水由50℃提高至85℃。再通過(guò)熱網(wǎng)循環(huán)泵加壓后進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器，將水溫從85℃升高到110℃，向外供熱。由于熱網(wǎng)循環(huán)泵的揚(yáng)程大于熱泵機(jī)組的最大承壓能力（1.0MPa）， 所以熱網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)置在熱泵機(jī)組的后端。

2.4 補(bǔ)水系統(tǒng)。補(bǔ)水系統(tǒng)為熱網(wǎng)提供補(bǔ)充水。根據(jù)熱網(wǎng)循環(huán)水量設(shè)置一條補(bǔ)水管線，正常補(bǔ)水時(shí)，由化水車間來(lái)水進(jìn)入軟水器軟化后經(jīng)除氧器除氧，除氧水經(jīng)補(bǔ)水泵打入熱網(wǎng)回水管。軟化水一支為補(bǔ)水箱供水,在事故狀態(tài)，除氧水不能滿足補(bǔ)水量要求時(shí)，將補(bǔ)水箱的水直接打到熱網(wǎng)回水管。補(bǔ)水系統(tǒng)兼做定壓系統(tǒng)。

3 熱泵系統(tǒng)節(jié)能性分析。

根據(jù)《項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》中近期最大熱負(fù)荷300.52MW（折合蒸汽429.31t/h），年供熱量211.25×104GJ和熱泵廠家提供的數(shù)據(jù)，熱泵機(jī)組進(jìn)出水溫度為50℃和85℃，能效比1.65，熱網(wǎng)加熱器進(jìn)出水溫度為85℃和110℃。按最大熱負(fù)荷計(jì)算，熱泵系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)計(jì)算如下：

熱水管網(wǎng)流量：

圖1 系統(tǒng)圖

300.52 ×3600÷4.18÷（110-50）=4313.7t/h； 熱 泵 機(jī) 組 供 熱負(fù) 荷：4.18×4313.7×（85-50）÷3600=175.3MW；熱網(wǎng)加熱器供熱負(fù) 荷：4.18×4313.7×（110-85） ÷3600=125.22MW；熱泵機(jī)組驅(qū)動(dòng)蒸汽供熱負(fù)荷：175.3÷1.65=106.24MW（折合蒸汽151.77t/h）； 從余熱水回收供熱負(fù)荷：175.3-106.24=69.06MW（折合蒸汽98.66t/h）；占總熱負(fù)荷300.52M（折合蒸汽429.31t/h）的22.98%年回收余熱：211.25×104GJ×22.98%=48.54×104GJ（折合標(biāo)16561t）可見(jiàn)吸收式熱泵機(jī)組全年運(yùn)行回收的余熱折合標(biāo)煤16561t，不僅經(jīng)濟(jì)效益明顯，而且滿足用戶供熱需求的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的污染。

4 節(jié)水量計(jì)算

根據(jù)電廠提供的資料，1臺(tái)300MW機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)，冷卻循環(huán)水量為36883t/ h，冷卻塔設(shè)計(jì)補(bǔ)水量為658.8t/h。本項(xiàng)目平均熱負(fù)荷余熱水量為5185t/h，占循環(huán)水量的14.06%，這部分水不需要回冷卻塔去散熱，而直接回水池，減少了回冷卻塔的蒸發(fā)和風(fēng)吹損失，按減少損失80%計(jì)算，節(jié)水量約為658.8×14.06%×80%=74.1t/h，整個(gè)采暖期節(jié)水量約為21.34 萬(wàn)噸。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)熱電廠來(lái)說(shuō)可以優(yōu)化設(shè)備、降低供熱成本，緩解現(xiàn)有供熱機(jī)組供熱能力不足的問(wèn)題，滿足更多的供熱需求，可以為提供城市集中供熱提供更多的熱源，從而進(jìn)一步擴(kuò)大供熱市場(chǎng)；對(duì)社會(huì)來(lái)說(shuō)可以增加人們的幸福和對(duì)政府的信任感；對(duì)環(huán)境來(lái)說(shuō)可以節(jié)約燃煤、節(jié)約大量水，減少溫室氣體CO2和NOX等有害氣體以及粉塵的排放；不僅使火電廠“十二五”期間的節(jié)能減排目標(biāo)得到進(jìn)一步的保證，更會(huì)對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響和促進(jìn)作用。

[1]熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z]．

[2]中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z]．

TM62

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