電廠供熱工程節(jié)能改造方案探討

畢文超

【摘要】隨著我國熱電廠逐漸的發(fā)展，消耗不可再生的資源也偏多，但是在消耗這種資源的時候，同時也沒辦法將全部資源都利用在產(chǎn)生熱能上，不僅低效率的運用資源，經(jīng)濟效益也不理想。吸收式熱泵的應(yīng)用，在現(xiàn)在熱電廠的應(yīng)用具有較改革和較有效的循環(huán)轉(zhuǎn)換。利用吸收式熱泵進行回收熱電廠內(nèi)的凝汽器冷卻循環(huán)水余熱，可以用于提高城市供熱的水平，不僅可以集中式供熱，也在原有的基礎(chǔ)上擴大城市控熱范圍，相當于在不增加電廠的電用量的基礎(chǔ)上、減少因電熱廠運行所產(chǎn)生的污染排放下，大大提高了熱電廠的供熱能力。

【關(guān)鍵詞】電廠;供熱工程;節(jié)能改造

1、熱電廠中利用熱泵吸收循環(huán)水余熱的必要性與可行性

近年來，我國各地城市快速發(fā)展，北方供暖季的熱負荷需求不斷增加，城市供熱能力亟需提高。同時，由于城市運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的低溫循環(huán)水余熱量巨大，如果對其進行充分利用，可有效緩解當前城市供熱需求緊張問題。此外，能源、環(huán)境與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的矛盾日益突出。開發(fā)利用可再生能源是能源發(fā)展的大趨勢。對于熱電廠來說，如果將循環(huán)冷卻水中的低溫熱能進行回收，通過吸收式熱泵節(jié)能技術(shù)對提取的熱量進行采暖利用，在不影響發(fā)電的前提下，提高供熱能力，節(jié)約能源，減少污染物排放，保護環(huán)境。

2、吸收式熱泵機組回收余熱的基本原理

吸收式熱泵是以熱能為動力，利用具有吸收特性的溶液，實現(xiàn)了從低溫熱源向高溫熱源供熱的大型水/水熱泵機組。吸收式熱泵是回收低品位熱能的有效裝置，具有節(jié)能環(huán)保的作用。吸第一類吸收式熱泵又稱增熱式熱泵，第二類吸收式熱泵又稱加熱式熱泵或換熱器，使用的工質(zhì)一般是溴化鋰-水溶液。吸收式熱泵是利用工質(zhì)的吸收循環(huán)來實現(xiàn)熱泵功能的一種裝置。它直接利用熱能驅(qū)動，不依賴電能、機械能等其他能源。

3、吸收式熱泵利用的方案

3.1如何集中供暖

熱電廠采用吸收式熱泵技術(shù)進行回收冷卻水的熱量進行多次循環(huán)利用，將回收水能進行加熱，將溫度加熱至85℃之后，需用相對于水能的偏少的蒸汽進行二次提高，提高至125℃之后，再向熱網(wǎng)水進行供熱。該方法可以通過回收大量普遍技術(shù)難以運用的低溫余熱，提高地區(qū)的冬天供熱水平和供熱效果，保證較大范圍的供暖面積。不僅有效提高供熱能力，也降低了蒸汽器內(nèi)循環(huán)水的溫度，減少因冷卻工作產(chǎn)生的熱能量所需的負荷范圍。

3.2除氧器增強

一般供熱廠采用吸收式熱泵的技術(shù)回收后，產(chǎn)生普遍的問題就是很難有效的利用低溫余熱資源。遇到這種情況應(yīng)該利用除氧器補水的預(yù)熱能力來控制除氧器所需要消耗蒸汽的用量，該方案極其有用的防止溫度偏低的除鹽用水直接進入溫度極高的除氧器內(nèi)，再次防止較高品味蒸汽加熱從而帶來的一部分損失，大大的增加了熱電廠全面的熱效率。

4、熱電廠熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造及優(yōu)化供熱能力的策略

4.1某熱電廠供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

某熱電廠抽凝機組總裝機容量為2×350MW。采用了一種新型的冷凝器余熱回收系統(tǒng)。熱網(wǎng)首站采用熱泵+熱網(wǎng)加熱器兩級供熱方式。熱泵系統(tǒng)驅(qū)動汽源為0.4MPa，245℃機組抽汽。系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，2×85t/h供熱抽汽在進行減溫處理后，就進入到熱泵系統(tǒng)中，凝結(jié)溫度80℃的水。這些水將通過閉式凝結(jié)水箱進行回收，熱泵站內(nèi)凝結(jié)水泵再將回收的水，傳送到熱網(wǎng)疏水管道。然后，11500t/h熱網(wǎng)回水通過兩級加熱后，水溫達到70.2℃，最后進行對外供熱。

4.2熱泵系統(tǒng)運行及供熱狀況

熱電廠采用8臺溴化鋰吸收式熱泵，這些熱泵的單機制熱量為25.4MW（水溫度55℃）。供熱面積1400萬m2，目前現(xiàn)有設(shè)計型式為單機帶4臺熱泵，供熱時，只有一臺熱泵運行，其余熱泵都為備用，導(dǎo)致閑置浪費。以80MW余熱系統(tǒng)余熱回收為例，單臺機組低壓缸進汽流量設(shè)為100t/h，經(jīng)計算，當主蒸汽流量從500～1095t/h變化時，單臺機組負荷能力的變化范圍為127.8～271.5mw，供熱量變化范圍為223.0～450.9mw。在初末寒期的供熱能力為1114.9～2254.3萬m2，為滿足現(xiàn)有供熱面積，主蒸汽流量大于650T/h，用電負荷能量大于165mw。中冷期供熱量707.9萬平方米至1431.3萬平方米。為了滿足現(xiàn)有供熱面積，主蒸汽流量必須達到最大入口蒸汽流量。如果是雙機帶100%熱泵，則在極寒期的供熱能力就會在991.0～2003.8萬m2的范圍內(nèi)進行變化，此時，要想充分滿足現(xiàn)有供熱覆蓋面積，就需要使主汽流量保持在750t/h以上，電負荷能保持在190MW以上。

4.3熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造及優(yōu)化供熱能力的策略

4.3.1改造策略

從該熱電廠的熱泵供熱實際情況來看，單機運行就能較好地滿足需求，如果進行雙機運行，則會損失較大的冷源，整體經(jīng)濟性不高。與設(shè)計值相比，如果中壓缸排汽蝶閥最小泄漏流量過大，不僅會增加低壓缸最小進汽流量，而且會降低調(diào)峰時的運行安全性。通過分析，決定對熱泵系統(tǒng)進行節(jié)能改造。將一臺機組的余熱水管道進行增容，借助主凝結(jié)區(qū)1/4進回水管路，連接凝汽器增容改造區(qū)余熱水的進回水，同時，在兩臺機組熱水回水母管與凝汽器增容區(qū)回水干管之間增設(shè)一根連接管，以保證單臺機組的余熱水量達到13000t/h，經(jīng)熱泵冷卻后回用于循環(huán)水進水前池主機泵。

4.3.2改造后供熱能力優(yōu)化情況

100%熱泵機組在100t/h工況下的供熱量模擬結(jié)果。可以看出，100%熱泵機組負荷范圍為127.8～271.5mw，單臺機組負荷范圍為263.0～490.9mw。按照20W/m2考慮，初末寒期時期，只有主汽流量在550t/h以上，電負荷能在140MW以上，才能滿足供熱需求。但在極寒期，即便主汽流量在最大值時，也無法滿足供熱需求。經(jīng)過改造后，熱泵系統(tǒng)增加了40MW制熱量。在單臺機組運行過程中，相同條件下，帶100%熱泵比帶50%熱泵的初末寒期供熱能力明顯得到提高，數(shù)值為200.0萬m2，中寒期為127.0萬m2，極寒期為88.9萬m2。經(jīng)過計算，可以全年可節(jié)約發(fā)電標準煤0.794萬t，煤耗降低2.15g/kW·h，CO2和SO2排放減少了1.728萬t和0.0538萬t，經(jīng)濟效益非常顯著。

結(jié)語：

綜上所述，本文以熱電廠熱泵系統(tǒng)為例，對其進行節(jié)能改造研究。通過熱泵系統(tǒng)節(jié)能改造，熱電廠機組的供熱能力得到了顯著的提升，節(jié)約了標煤，降低了煤耗，減少了CO2和SO2排放，經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)保效益都比較可觀，具有推廣應(yīng)用價值。

參考文獻：

[1]王曉英，周鑫磊，崔萍.某高校既有供熱系統(tǒng)節(jié)能改造案例分析[J].區(qū)域供熱，2019（2）：33-42.