劉衛(wèi)嘉 賈興騰

摘 要 大型抽凝機(jī)組熱電廠的凝汽器排熱所占比重維持在20%范圍內(nèi)，也就是說(shuō)超過(guò)總供熱量2/5的熱量將會(huì)損耗。一旦將這部分熱量進(jìn)行集中回收，能夠有效改善電廠綜合能源利用效率，同時(shí)還能控制水資源消耗，盡可能降低對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞，既有利于經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)社會(huì)效益、生態(tài)效益的實(shí)現(xiàn)同樣有著重要意義。

關(guān)鍵詞 熱電廠 凝汽器 供熱量 水資源

中圖分類號(hào)：TM621.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2020）03-0028-02

熱泵作為一種能量裝置，其主要功能在于促進(jìn)物體間的熱量轉(zhuǎn)移。從本研究中涉及到的水源熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，具體包括下列幾方面：即驅(qū)動(dòng)能源和驅(qū)動(dòng)裝置、工作機(jī)、低位熱源。在熱泵的支持下能夠成功將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為有效熱能并加以利用，進(jìn)而促進(jìn)能源利用效率的改善，減少能源消耗。針對(duì)火電廠中的余熱利用來(lái)講，其實(shí)際上就是依托于熱泵裝置的支持下，將冷卻水余熱轉(zhuǎn)換為熱能，進(jìn)而控制傳統(tǒng)能源的消耗，保證整體運(yùn)行效率的改善，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[1]。

1 循環(huán)冷卻水熱泵技術(shù)原理及特點(diǎn)

循環(huán)冷卻水熱泵技術(shù)主要分為下列兩種類型：壓縮式熱泵和吸收式熱泵。

1.1 壓縮式熱泵

工作原理： 制冷機(jī)通過(guò)蒸發(fā)器將低位冷源進(jìn)行蒸發(fā)處理，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，隨后在冷凝器的支持下向高位熱源放熱冷凝，隨后利用節(jié)流膨脹閥將蒸汽處理成低溫的濕蒸汽，最后利用蒸發(fā)器將低溫?zé)嵩催M(jìn)行蒸發(fā)處理，保持循環(huán)作業(yè)[2]。

1.2 吸收式熱泵

工作原理： 吸收式熱泵以工質(zhì)蒸汽熱源作為劃分依據(jù)可細(xì)分為下列幾方面：一是工質(zhì)蒸汽的產(chǎn)生離不開高質(zhì)熱能的支持;二是在低品位余熱熱源的支持下形成的工質(zhì)蒸汽。從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，其中第一種相對(duì)普及。從其組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，主要包括下列部分：即發(fā)生器、蒸發(fā)器、冷凝器和吸收器等。針對(duì)蒸發(fā)器來(lái)講，在余熱作用下將水轉(zhuǎn)化為蒸汽，隨后進(jìn)入吸收器被濃工質(zhì)吸收，在這一過(guò)程中產(chǎn)生的熱量用于將水進(jìn)行增溫。而其中涉及到的稀工質(zhì)溶液經(jīng)過(guò)溶液換熱器與濃工質(zhì)溶液進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換后進(jìn)入發(fā)生器;并在蒸汽作用下對(duì)稀溶液進(jìn)行蒸發(fā)處理，在這一過(guò)程中形成的水蒸氣會(huì)進(jìn)入冷凝器冷凝，并將產(chǎn)生的熱量用于對(duì)吸收器中的水進(jìn)行加熱;冷凝器產(chǎn)生的凝液經(jīng)膨脹閥后由蒸發(fā)器進(jìn)行處理，發(fā)生器中產(chǎn)生的濃工質(zhì)溶液則進(jìn)入吸收器，保持循環(huán)作業(yè)。

從該裝置的特征來(lái)看，主要表現(xiàn)為：能夠?qū)Φ推肺粺嵩催M(jìn)行有效利用，同時(shí)在工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置較少，運(yùn)行噪聲低、能源消耗量低[3]。

綜上可知，現(xiàn)有熱泵機(jī)均存在一定的不足，應(yīng)綜合考慮各方面因素，合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，最終選擇符合要求的熱泵機(jī)組，以確保預(yù)期生產(chǎn)目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn)。

2 熱泵技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

火力發(fā)電廠中冷凝循環(huán)水的水質(zhì)潔凈、流速平穩(wěn)且水溫偏高，利用熱泵設(shè)備進(jìn)行調(diào)整的難度較低，且COP的值保持在較高水平。雖然在這一過(guò)程中會(huì)涉及到資源成本的消耗，且熱泵在工作狀態(tài)下會(huì)耗費(fèi)一定的能源，但通過(guò)調(diào)整能夠提升整體設(shè)備機(jī)組的自動(dòng)化水平，使得管理難度大大下降，改善設(shè)備運(yùn)行效率，進(jìn)而保證電廠預(yù)期收益目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)?；厥针姀S冷凝熱的熱泵應(yīng)符合下列要求：

2.1 高溫水源熱泵

電廠冷凝水的熱量品質(zhì)很低，一般泵對(duì)溫度大概保持在35℃的冷卻水的利用難度較高。因此應(yīng)在熱泵技術(shù)的支持下對(duì)冷卻水進(jìn)行增溫處理，通常熱泵熱水出口溫度維持在 40-50℃范圍內(nèi)，而滿足采暖要求的水溫，通常集中在 70～80℃范圍內(nèi)，所以在熱電廠冷凝熱回收裝置中一個(gè)重要組成部分就是高溫水源熱泵。

2.2 大容量大溫差熱泵

由于電廠冷凝水能夠提供給的熱量表現(xiàn)出規(guī)模大、分散度小的特征，利用熱泵回收的冷凝熱在周邊地區(qū)的用戶規(guī)模相對(duì)不足，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大傳輸范圍，進(jìn)而保證遠(yuǎn)距離用戶的需求得到最大限度內(nèi)的滿足，所以應(yīng)選擇大容量大溫差熱泵來(lái)集中供熱，單機(jī)容量應(yīng)確保超過(guò) 20～30MW，熱水工質(zhì)溫差不低于20℃，冷水工質(zhì)溫差應(yīng)維持在8℃。

2.3 高制熱系數(shù)水源熱泵

為了提升熱泵集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)選擇制熱能力效率比超過(guò)4的熱泵機(jī)組?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)提升余熱利用的電廠規(guī)模實(shí)際占比很小，在國(guó)內(nèi)火電廠總數(shù)中所占比重約為16%，并且絕大多數(shù)電廠的運(yùn)行模式均以水產(chǎn)養(yǎng)殖為主，熱利用量相對(duì)不足，且整體效率不高。因此在熱泵技術(shù)的支持下，不僅能夠促進(jìn)電廠熱效率的改善，同時(shí)還能減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，提高生態(tài)效益。

3 方案描述

本方案在吸收式熱泵的支持下，對(duì)循環(huán)水余熱進(jìn)行回收處理，將適量的汽輪機(jī)采暖抽汽作為熱泵驅(qū)動(dòng)熱源，吸收式熱泵對(duì)熱網(wǎng)回水進(jìn)行增溫處理，并依托于熱網(wǎng)加速器將水溫提高到 120℃;循環(huán)水進(jìn)熱泵溫度保持在40℃左右 ，而出口附近溫度有所下降大約保持在30℃;熱泵驅(qū)動(dòng)熱源為0.4MPa 的過(guò)熱蒸汽，應(yīng)對(duì)蒸汽壓力的管道閥門損失有所重視，進(jìn)熱泵的驅(qū)動(dòng)蒸汽壓力設(shè)定值為0.36MPa[4]。

本實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)利用吸收式熱泵和熱網(wǎng)加熱器對(duì)電廠冷凝水進(jìn)行雙重加熱，以達(dá)到對(duì)用戶的供熱水平，從而達(dá)到對(duì)原本隨意排掉的廢水的有效利用。凝水從冷卻塔流出，流經(jīng)凝汽器進(jìn)行一次加熱，水溫從30攝氏度提升至40攝氏度（排水流量按10000m3/h），然后凝水從凝汽器出口進(jìn)入吸收式熱泵再次提溫至85攝氏度左右，此時(shí)汽輪機(jī)抽氣同樣進(jìn)入吸收式熱泵作為驅(qū)動(dòng)熱源，最后提升至120攝氏度。

4 在采用熱泵技術(shù)后，從循環(huán)水中吸收的熱量計(jì)算如下

Qc=mc（ho-h1）

mc為凝汽器循環(huán)水流量，m3/h;ho和 hi為凝汽器出口和進(jìn)口水焓，kJ/kg;Qc為凝汽器循環(huán)水損失熱量，MJ/h。

M1=Qc/y1k

M1是節(jié)省煤量，t/h;1是鍋爐效率;K為煤產(chǎn)生熱量，kJ/kg。

M2=W/y2k

通過(guò)公式能夠了解到熱泵功耗W=Qc/COP（MJ/h）;

由此可推導(dǎo)出熱泵煤耗量 M2（t/h）：y2是發(fā)電廠發(fā)電效率。

節(jié)煤量M=M1-M2

5 結(jié)語(yǔ)

由上述內(nèi)容能夠了解到，吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱的供熱方案存在一定的合理性。從其特征來(lái)看，主要表現(xiàn)為以下幾方面：即節(jié)能環(huán)保、能源消耗低等。隨著時(shí)間的推移該技術(shù)有著大范圍的普及和應(yīng)用[5]。這也從側(cè)面反映出該方案的經(jīng)濟(jì)性符合要求。吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱的供熱方案，對(duì)供熱管網(wǎng)的供回水溫度和循環(huán)冷卻水的排水溫度有著嚴(yán)格的要求，通常情況下，熱網(wǎng)回水溫度與循環(huán)水排水溫度保持著明顯的負(fù)向關(guān)系，熱網(wǎng)的理想供回水溫度為 120/60℃，在這種狀態(tài)下最終產(chǎn)生的效益最佳。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王鐵山.熱電廠吸收式熱泵回收循環(huán)水余熱供熱技術(shù)及應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2017，39（08）：24-25+28+77-78.

[2] 田秋晨，滕海云，王程銀.濟(jì)南某電廠循環(huán)水吸收式熱泵供熱研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（20）：57.

[3] 張志剛，王樹國(guó)，曾榮鵬.吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱分析[J].華電技術(shù)，2016，38（04）：45-47+50+80.

[4] 張鐘月.吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱供熱方案[J].中國(guó)科技投資，2013（02）：91.

[5] 李寒冰. 基于吸收式熱泵技術(shù)的電廠循環(huán)水余熱供熱系統(tǒng)研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

南京工程學(xué)院，江蘇 南京