300MW機組循環(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)，可以實現(xiàn)能源的高效利用，在提供熱量的同時，無需消耗新的能源，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)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。關(guān)鍵詞:電廠余熱;節(jié)能減排;熱泵;采暖中圖分類號: TE08文獻標(biāo)識碼: 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%的熱量既可以用來發(fā)電，也可以擴大供熱面積。但由于這部分余熱品味很低無法直接利用。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)電廠裝機容量為2X300MW抽汽供熱機組，每臺機組循環(huán)水系統(tǒng)配有兩臺流量為17640t/h循環(huán)水泵，采暖季時每臺機組保持一臺循環(huán)水泵運行，循環(huán)水量約為18000t/h,凝汽器循環(huán)水進出口溫度般在24/35C.上下。原熱網(wǎng)設(shè)計供熱面積為1400萬m?，設(shè)計熱網(wǎng)額定供水量為11000 t/h，設(shè)計供水溫度130°C，設(shè)計回水溫度70°C。2010年冬季實際供暖面積已達近1100萬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年兩臺機用于熱網(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，實際5段抽汽抽汽壓力時常出現(xiàn)低于0.2MPa現(xiàn)象。由此可見，兩臺2X300MW機組的供熱汽源已經(jīng)達到甚至超出額定抽汽量，已經(jīng)出現(xiàn)不能滿足未來的供暖需求情況。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)提取機組循環(huán)水中的余熱，可以實現(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)，通常簡稱AHP(absorption heat pump)，它以蒸汽、熱水為驅(qū)動熱源，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，以汽輪機抽汽為驅(qū)動能源Q1,驅(qū)動機內(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)合電廠未來供熱發(fā)展實際情況，經(jīng)過對熱網(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，對各種選型方案進行技術(shù)和經(jīng)濟比較，選擇吸收余熱為11.37MW的熱泵9臺。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)流量按照單臺循環(huán)水泵工作略大于設(shè)計流量選取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機凝汽器循環(huán)水出口母管管道上安裝- - 個截斷閥，在截斷閥前引出一條管道， 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斷閥后循環(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)機組供熱達到額定供熱抽汽量時，汽輪機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組凝汽器冷卻需要，可將循環(huán)水通過防凍管直接排至水塔水池內(nèi)，通過電廠循環(huán)水泵再輸送到凝汽器，完成冷卻水的循環(huán)流程。當(dāng)機組供熱未達到額定供熱抽汽量時，汽輪機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，不能滿足機組凝汽器冷卻需要，可將一-部分循環(huán)水通過升壓泵輸送至冷卻塔上部淋水層進行冷卻降溫，這樣可以減小循環(huán)水升壓泵的功耗。經(jīng)過測算，從供暖初期抽汽量和汽輪機排汽量計算，需要將55%循環(huán)水送上冷卻水塔淋水層冷卻降溫。考慮熱泵水阻和濾網(wǎng)、閥門管道阻力，需要安裝兩臺流量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機組限定在額定供汽量時，改造前后熱力平衡情況分析，如果 熱網(wǎng)水流量達到11000th，回水溫度55"C情況下，兩臺機組額定抽汽量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,這部分熱量就是來自與循環(huán)水。5、全程自動化監(jiān)控本方案為集中監(jiān)視控制，整個循環(huán)水余熱回收利用系統(tǒng)在余熱利用控制室內(nèi)實現(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)通過人機接口界面，實現(xiàn)各個設(shè)備的正常啟停、運行工況的監(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)置了一臺操作員站和--臺工程師站，操作員站具備監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)每一一個模擬量和數(shù)字量、顯示并確認(rèn)報警、顯示操作指導(dǎo)、建立趨勢畫面并獲得趨勢信息、打印報表、操作和控制設(shè)備、自動和手動控制方式的選擇、調(diào)整過程設(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)冷卻水余熱進行供暖，在提供熱量的同時，無需消耗新的能源，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，同時又減少了煤、灰渣在裝卸、運輸、貯存過程中對環(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GJ/年，按照供暖指標(biāo)50W/m'，可增加供熱面積204.8萬平方米。年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤40255噸，年減排CO2 10.55 萬噸，年減排SO2 1424噸，年節(jié)水48.47萬噸。按照熱價 24.6元/GJ,全年收入為2612.5萬元。余熱系統(tǒng)耗電量每小時不大于1000kw，全年耗電量成本111萬元。年節(jié)水收益82萬元。結(jié)束語:熱電廠循環(huán)水余熱利用吸收式熱泵提取技術(shù)投運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，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)了國家提倡“節(jié) 能減排降耗”政策。參考文獻:[1]馬最良.熱泵技術(shù)應(yīng)用理論基礎(chǔ)與實踐.中國建筑工業(yè)出版社2010.[2]陳東熱泵技術(shù)手冊.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.