300MW機(jī)組循環(huán)水余熱利用吸收式熱泵技術(shù)田愛兵1馮愛華2 王彥海11河北建投國(guó)融能源服務(wù)股份有限公司河北050051 ; 2石家莊理工職業(yè)學(xué)院河北050228摘要:采用吸收式熱泵技術(shù)回收熱電廠中排往大氣中的凝結(jié)水余熱供熱技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，在提供熱量的同時(shí)，無(wú)需消耗新的能源，相比常規(guī)供熱方案節(jié)約了大量能源，不產(chǎn)生溫室氣體CO2，又減少了煙塵、SO2和NOx等污染物的排放，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞:電廠余熱;節(jié)能減排;熱泵;采暖中圖分類號(hào): TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A引言:目前熱力發(fā)電廠的循環(huán)水?dāng)y帶巨大的低溫余熱從冷卻水塔排放到大氣中，并攜帶大量的水蒸汽一同損失掉。如果能夠回收利用，電廠在不增加煤耗的情況下可增加20%~25%的熱量既可以用來(lái)發(fā)電，也可以擴(kuò)大供熱面積。但由于這部分余熱品味很低無(wú)法直接利用。吸收式熱泵技術(shù)的發(fā)展為低溫余熱回收創(chuàng)造了有利條件。.余熱利用的背景和需求河北省某發(fā)電廠裝機(jī)容量為2X300MW抽汽供熱機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)配有兩臺(tái)流量為17640t/h循環(huán)水泵，采暖季時(shí)每臺(tái)機(jī)組保持一臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，循環(huán)水量約為18000t/h,凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口溫度般在24/35C.上下。原熱網(wǎng)設(shè)計(jì)供熱面積為1400萬(wàn)m?，設(shè)計(jì)熱網(wǎng)額定供水量為11000 t/h，設(shè)計(jì)供水溫度130°C，設(shè)計(jì)回水溫度70°C。2010年冬季實(shí)際供暖面積已達(dá)近1100萬(wàn)m?，最大供水量為8370th,供水溫度一般在100~116°C，回水溫度一般在48~ 63 C范圍內(nèi)變化，供水壓力≤1.3MPa，回水壓力為0.25MPa。電廠供熱汽源為汽輪機(jī)5段抽汽，供汽壓力0.145~0.5MPa可調(diào)整，額定供熱量410 th。2010年兩臺(tái)機(jī)用于熱網(wǎng)最大總供熱抽汽量為730th。由于冬季廠內(nèi)輔助設(shè)施用汽量也較大，實(shí)際5段抽汽抽汽壓力時(shí)常出現(xiàn)低于0.2MPa現(xiàn)象。由此可見，兩臺(tái)2X300MW機(jī)組的供熱汽源已經(jīng)達(dá)到甚至超出額定抽汽量，已經(jīng)出現(xiàn)不能滿足未來(lái)的供暖需求情況。電廠在城區(qū)外，距離熱負(fù)荷中心約10公里，限于既有分支供熱管網(wǎng)改造難度大和熱力站基本滿負(fù)荷的原因，末端用戶已出現(xiàn)了部分用戶供熱不達(dá)標(biāo)的情況，不得不采取在末端熱力站加設(shè)一次網(wǎng) 管道泵來(lái)提高流量，造成新增用戶供熱入網(wǎng)的難度較大，供熱需求難以滿足，為了解決熱源不足的問題，技術(shù)人員選擇了吸收式熱泵技術(shù)提取機(jī)組循環(huán)水中的余熱，可以實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，既緩解城市采暖供熱用能的矛盾，又響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的政策方針，為城市環(huán)境增添一份綠色。二、余熱利用技術(shù)方案實(shí)施1、吸收式熱泵應(yīng)用原理吸收式熱泵(即增熱型熱泵)，通常簡(jiǎn)稱AHP(absorption heat pump)，它以蒸汽、熱水為驅(qū)動(dòng)熱源，把低溫?zé)嵩吹臒崃刻崛〉礁邷責(zé)嵩粗腥?，從而提高了能源的利用效率。吸收式熱泵?yīng)用原理是在首站內(nèi)設(shè)置蒸汽型吸收式熱泵。見示意圖1，以汽輪機(jī)抽汽為驅(qū)動(dòng)能源Q1,驅(qū)動(dòng)機(jī)內(nèi)溴化鋰溶劑循環(huán)做功，產(chǎn)生制冷效應(yīng)，回收循環(huán)水中的余熱Q2，加熱熱網(wǎng)回水。熱網(wǎng)得到的有用熱量(熱網(wǎng)供熱量)為消耗的蒸汽熱量與回收的循環(huán)水余熱量之和Q1+Q2。i熱)Q吸收式熱泵Q2低溫?zé)嵩碤1+Q2電廠循環(huán)水f中溫?zé)嵩?次熱網(wǎng)水圖1吸收式熱泵回收余熱示意圖2、蒸汽吸收式熱泵選型.按照機(jī)組額定供熱抽汽量410 th,抽汽壓力0.25MPa，減去廠用輔助蒸汽用汽量，汽輪機(jī)排往凝汽器的排汽余熱仍然有大約120MW左右。結(jié)合電廠未來(lái)供熱發(fā)展實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)對(duì)熱網(wǎng)水流量、供回水溫度、熱網(wǎng)循環(huán)泵入口汽蝕余量、運(yùn)行成本、投資收益率等綜合因素考慮，尤其核算熱網(wǎng)熱容量吸納能力，對(duì)各種選型方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，選擇吸收余熱為11.37MW的熱泵9臺(tái)。熱泵工作參數(shù)，熱網(wǎng)水流量按照11000t/h，回水溫度按照55°C。循環(huán)水(熱源水)流量按照單臺(tái)循環(huán)水泵工作略大于設(shè)計(jì)流量選取18000th，循環(huán)水(熱源水)溫度按照34°C，考忠回收余熱可替換出五段抽汽量154t/h。3、熱泵循環(huán)水管道連接方案在#1機(jī)凝汽器循環(huán)水出口母管管道上安裝- - 個(gè)截?cái)嚅y，在截?cái)嚅y前引出一條管道， 將循環(huán)水引至熱泵，熱泵的循環(huán)水放熱后，分支成兩條管道，-條管道安裝升壓泵返回到截?cái)嚅y后循環(huán)水母管內(nèi)，循環(huán)水最終流向冷卻水塔。另-條分支管道引到防凍管閥門后，當(dāng)機(jī)組供熱達(dá)到額定供熱抽汽量時(shí)，汽輪機(jī)排汽熱量基本與熱泵回收的熱量相當(dāng)，循環(huán)水降溫幅度等于在凝汽器的溫升幅度，回水溫度能夠滿足機(jī)組凝汽器冷卻需要，可將循環(huán)水通過(guò)防凍管直接排至水塔水池內(nèi)，通過(guò)電廠循環(huán)水泵再輸送到凝汽器，完成冷卻水的循環(huán)流程。當(dāng)機(jī)組供熱未達(dá)到額定供熱抽汽量時(shí)，汽輪機(jī)排汽熱量大于熱泵回收的熱量，循環(huán)水在熱泵內(nèi)的降溫幅度小于在凝汽器的溫升幅度，熱泵循環(huán)水回水溫度較高，不能滿足機(jī)組凝汽器冷卻需要，可將一-部分循環(huán)水通過(guò)升壓泵輸送至冷卻塔上部淋水層進(jìn)行冷卻降溫，這樣可以減小循環(huán)水升壓泵的功耗。經(jīng)過(guò)測(cè)算，從供暖初期抽汽量和汽輪機(jī)排汽量計(jì)算，需要將55%循環(huán)水送上冷卻水塔淋水層冷卻降溫?？紤]熱泵水阻和濾網(wǎng)、閥門管道阻力，需要安裝兩臺(tái)流量5000t/h的循環(huán)水升壓泵，軸功率200KW。4、熱力平衡情況分析兩臺(tái)機(jī)組限定在額定供汽量時(shí)，改造前后熱力平衡情況分析，如果 熱網(wǎng)水流量達(dá)到11000th，回水溫度55"C情況下，兩臺(tái)機(jī)組額定抽汽量820t/h加熱熱網(wǎng)，只能供出97.4'C的水。改造增加的循環(huán)水余熱回收系統(tǒng)后，同樣820t/h蒸汽加熱熱網(wǎng)，可供出105.5"C，提高8.1°C， 相當(dāng)于額外增加五段抽汽量154t/h,這部分熱量就是來(lái)自與循環(huán)水。5、全程自動(dòng)化監(jiān)控本方案為集中監(jiān)視控制，整個(gè)循環(huán)水余熱回收利用系統(tǒng)在余熱利用控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。在少量人員巡回檢查及配合下，在控制室內(nèi)通過(guò)人機(jī)接口界面，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的正常啟停、運(yùn)行工況的監(jiān)視和調(diào)整及設(shè)備在異常工況下的緊急處理。本控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)的操作量，設(shè)置了一臺(tái)操作員站和--臺(tái)工程師站，操作員站具備監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一一個(gè)模擬量和數(shù)字量、顯示并確認(rèn)報(bào)警、顯示操作指導(dǎo)、建立趨勢(shì)畫面并獲得趨勢(shì)信息、打印報(bào)表、操作和控制設(shè)備、自動(dòng)和手動(dòng)控制方式的選擇、調(diào)整過(guò)程設(shè)定值和偏置等功能;工程站除具備操作員站的基本功能外，還具備用于程序開發(fā)、系統(tǒng)診斷、控制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面的編輯及修改等功能。6、節(jié)能減排效果用熱泵回收循環(huán)冷卻水余熱進(jìn)行供暖，在提供熱量的同時(shí)，無(wú)需消耗新的能源，相比常規(guī)供熱方案節(jié)約了大量能源，減少了煙塵、SO2和NOx等污染物的排放，不產(chǎn)生溫室氣體CO2，同時(shí)又減少了煤、灰渣在裝卸、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中對(duì)環(huán)境、交通及占地的影響，使城市環(huán)境空氣質(zhì)量得到改善，具有非常明顯的環(huán)境效益。三、余熱回收系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析本循環(huán)水余熱回收系統(tǒng)回收余熱為102 .4MW,相當(dāng)于106.2 萬(wàn)GJ/年，按照供暖指標(biāo)50W/m'，可增加供熱面積204.8萬(wàn)平方米。年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤40255噸，年減排CO2 10.55 萬(wàn)噸，年減排SO2 1424噸，年節(jié)水48.47萬(wàn)噸。按照熱價(jià) 24.6元/GJ,全年收入為2612.5萬(wàn)元。余熱系統(tǒng)耗電量每小時(shí)不大于1000kw，全年耗電量成本111萬(wàn)元。年節(jié)水收益82萬(wàn)元。結(jié)束語(yǔ):熱電廠循環(huán)水余熱利用吸收式熱泵提取技術(shù)投運(yùn)之后極大的解決了電廠供熱熱源不足的問題，為采暖居民提供了良好的居住環(huán)境，為城市節(jié)能減排做出一份貢獻(xiàn)，為新技術(shù)的推廣利用起到很好的示范作用，極大的響應(yīng)了國(guó)家提倡“節(jié) 能減排降耗”政策。參考文獻(xiàn):[1]馬最良.熱泵技術(shù)應(yīng)用理論基礎(chǔ)與實(shí)踐.中國(guó)建筑工業(yè)出版社2010.[2]陳東熱泵技術(shù)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社2012.[3]王汝武.電廠節(jié)能減排技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2008.