摘 要：介紹熱電廠凝汽器循環(huán)冷卻水常規(guī)余熱利用供熱技術(shù)。對(duì)吸收式熱泵機(jī)組與吸收式換熱機(jī)組(吸收式換熱機(jī)組將熱水型吸收式熱泵與板式換熱器相結(jié)合，替代熱力站的傳統(tǒng)換熱機(jī)組)聯(lián)合供熱方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：熱電廠； 凝汽器； 冷卻水； 吸收式熱泵； 吸收式換熱機(jī)組
Heating Technology Using Waste Heat from Circulating Cooling Water for Condenser in Cogeneration Power Plant
Abstract：The conventional heating technology using waste heat from circulating cooling water for condenser in cogeneration power plant is introduced．The technical and economical efficiencies of the heating mode combined absorption-type heat pump unit with absorption-type heat exchanger unit are analyzed．The absorption-type heat exchanger unit combines the hot-water absorption’type heat pump with plate-type heat exchanger to replace the conventional heat exchanger unit jn substation
Keywords：cogeneration power plant；condenser；cooling water；absorption-type heat pump；absorption-type heat exchanger unit
對(duì)于熱電廠，大容量、高參數(shù)熱電機(jī)組的乏汽余熱利用并不理想，直接經(jīng)凝汽器將熱量排放到環(huán)境中的情況比較普遍。這部分余熱的能量巨大，若加以回收利用，熱電廠的供熱能力將大幅提高。不僅可提高能源利用率，還能減少冷卻水蒸發(fā)量，節(jié)省水資源，減小環(huán)境熱污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益[1-3]。本文對(duì)熱電廠凝汽器循環(huán)冷卻水余熱利用供熱技術(shù)進(jìn)行探討。
1 常規(guī)技術(shù)
1.1 低真空循環(huán)水直接供熱
抽凝式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低真空運(yùn)行，可提高汽輪機(jī)的排汽溫度，將凝汽器的循環(huán)冷卻水作為熱網(wǎng)供水為用戶(hù)供熱，從而實(shí)現(xiàn)低真空循環(huán)水供熱。但抽凝式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組低真空運(yùn)行需要提高機(jī)組凝氣壓力，從而降低熱電廠的發(fā)電量，且循環(huán)冷卻水供回水溫差受限，供熱范圍僅限于熱電廠周邊的用戶(hù)。
1.2 熱泵技術(shù)
①熱泵技術(shù)1
分布式電驅(qū)動(dòng)熱泵。將熱泵機(jī)組設(shè)在各小區(qū)的熱力站內(nèi)，代替熱力站內(nèi)的水—水換熱器。將熱電廠凝汽器循環(huán)冷卻水出水直接引入熱力站內(nèi)作為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩矗艧岷蠓祷啬鳎瑹岜脵C(jī)組冷凝器出水作為供水為用戶(hù)供熱。
各熱力站分別設(shè)置熱泵機(jī)組，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)供熱參數(shù)，較為靈活。熱電廠凝汽器出水作為熱泵機(jī)組低溫?zé)嵩幢容^合適，熱泵機(jī)組效率較高。但受到熱泵機(jī)組自身特點(diǎn)的限制，冷凝器出水溫度仍較低，須增大熱水循環(huán)流量及管道管徑滿足供熱需要。導(dǎo)致輸送能耗高，管網(wǎng)造價(jià)增大。因此，這種方式的供熱范圍受到限制。
②熱泵技術(shù)2
集中式電驅(qū)動(dòng)熱泵。熱泵機(jī)組集中設(shè)置在電廠內(nèi)，凝汽器循環(huán)冷卻水出水作為熱泵機(jī)組低溫?zé)嵩矗?jīng)熱泵吸熱降溫后，返回凝汽器。一級(jí)管網(wǎng)70℃回水經(jīng)熱泵機(jī)組加熱后溫度升至80～90℃，但仍需經(jīng)汽—水換熱器加熱至130℃，最終作為一級(jí)管網(wǎng)供水。由于熱泵機(jī)組需采用高溫型熱泵機(jī)組，機(jī)組能效比較低，并增加電廠自用電量。
2 新型技術(shù)
2.1 系統(tǒng)流程
吸收式熱泵機(jī)組與吸收式換熱機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。在熱電廠安裝的多級(jí)吸收式熱泵機(jī)組以抽凝式汽輪機(jī)抽汽作為高溫?zé)嵩矗餮h(huán)冷卻水作為低溫?zé)嵩矗鸺?jí)加熱一級(jí)管網(wǎng)回水[4-6]。
各熱力站分別安裝吸收式換熱機(jī)組(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)，吸收式換熱機(jī)組由熱水型吸收式熱泵、板式換熱器構(gòu)成，替代常規(guī)水—水換熱器，在不改變二級(jí)管網(wǎng)供回水溫度的前提下，可將一級(jí)管網(wǎng)回水溫度由70℃降至25℃左右。一級(jí)管網(wǎng)供回水溫差增大，降低了循環(huán)泵能耗及管網(wǎng)造價(jià)。二級(jí)管網(wǎng)回水一部分進(jìn)入吸收式換熱機(jī)組中的吸收式熱泵，溫度由50℃升至65℃，另一部分進(jìn)入板式換熱器與吸收式熱泵發(fā)生器出水換熱后溫度升至80℃。兩部分混合后溫度為70℃，作為二級(jí)管網(wǎng)供水。
對(duì)于熱電廠一側(cè)，25℃的一級(jí)管網(wǎng)回水經(jīng)換熱器與凝汽器冷卻水換熱后溫度升至30℃，被3臺(tái)吸收式熱泵機(jī)組逐級(jí)加熱至90℃：第一級(jí)，雙效吸收式熱泵機(jī)組將熱水溫度加熱至50℃左右；第二級(jí)，單效吸收式熱泵機(jī)組將熱水溫度加熱至65℃左右；第三級(jí)，由于此時(shí)熱水溫度較高，因此需采用高溫型吸收式熱泵機(jī)組將熱水加熱至90℃。最后，經(jīng)汽—水換熱器與抽凝式汽輪機(jī)抽汽換熱后溫度升至130℃作為一級(jí)管網(wǎng)供水。初末寒期可采用吸收式熱泵機(jī)組單獨(dú)供熱，汽—水換熱器不啟動(dòng)，當(dāng)熱泵機(jī)組出水溫度不能滿足要求時(shí)，啟動(dòng)汽—水換熱器對(duì)吸收式熱泵機(jī)組出水進(jìn)行加熱。
2.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
將傳統(tǒng)熱電聯(lián)供方式(熱網(wǎng)回水直接經(jīng)汽—水換熱器升溫后為熱用戶(hù)供熱，汽—水換熱器熱源來(lái)自抽凝式汽輪機(jī)抽汽，一級(jí)管網(wǎng)設(shè)計(jì)供、回水溫度為130、70℃)與吸收式熱泵機(jī)組與吸收式換熱機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行供熱方式(以下簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)合供熱方式)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較。
一般大容量熱電廠采用低壓缸進(jìn)汽前的抽汽作為加熱一級(jí)管網(wǎng)回水的熱源，抽汽壓力范圍為0.3～1.0MPa。傳統(tǒng)熱電聯(lián)供方式的一級(jí)管網(wǎng)回水由70℃加熱至130℃，溫升較大，受汽輪機(jī)安全條件的限制，一般不會(huì)采用在低壓缸實(shí)施多級(jí)抽汽。這就造成汽—水換熱的溫差很大，相應(yīng)的不可逆損失也很大。為此，對(duì)一級(jí)管網(wǎng)回水的加熱，引入吸收式熱泵技術(shù)，采用分階段梯級(jí)加熱的方式逐級(jí)提高熱水溫度，提高了熱電廠能源利用效率。
聯(lián)合供熱方式的應(yīng)用一方面需要增加設(shè)備投資，但另一方面也因此減少熱網(wǎng)投資。傳統(tǒng)熱電聯(lián)供方式的一級(jí)管網(wǎng)供回水溫度為130、70℃，聯(lián)合供熱方式為130、25℃，當(dāng)供熱負(fù)荷相同時(shí)，綜合考慮回水溫度降低帶來(lái)的一級(jí)管網(wǎng)流量下降、回水管道保溫和補(bǔ)償要求下降等因素，保守測(cè)算聯(lián)合供熱方式的一級(jí)管網(wǎng)造價(jià)為傳統(tǒng)熱電聯(lián)供方式的70％左右。
3 結(jié)語(yǔ)
①吸收式熱泵機(jī)組與吸收式換熱機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行技術(shù)，相當(dāng)于在不增加電廠容量情況下，擴(kuò)大其供熱能力，提高能源利用率，減少冷卻水蒸發(fā)量，節(jié)省水資源，減少熱污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益。具有顯著的節(jié)能減排效果，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策。
②值得注意的是，吸收式熱泵機(jī)組與吸收式換熱機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行方式比較復(fù)雜，需要熱電廠內(nèi)的吸收式熱泵機(jī)組與熱力站內(nèi)的吸收式換熱機(jī)組共同配合，從而實(shí)現(xiàn)余熱利用。
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