熱電廠循環水熱泵供熱技術方案與節能性分析

（1．中國市政工程華北設計研究總院河南分院；2．河南建科市政工程設計有限公司，河南 鄭州 450000）

熱電廠循環水熱泵供熱技術方案與節能性分析

晏洪浩

（1．中國市政工程華北設計研究總院河南分院；2．河南建科市政工程設計有限公司，河南 鄭州 450000）

本文簡述了熱電廠循環水熱泵供熱的原理，介紹了某300MW級熱電廠環水熱泵供熱技術方案，分析了該方案的節能性和節水性。強調環境保護和資源節約。

循環水供熱；節能減排；熱泵技術；供熱改造

概述

目前300MW級熱電機組的全廠熱效率一般在50%左右，大量的熱能通過電廠循環水在冷卻塔中散放。電廠循環水熱能品位低、量大、集中，在熱電廠近距離內一般難以找到足夠的穩定的熱負荷，必須擴大集中供熱的距離才能加以利用。為了輸送的經濟性，一般以高溫水大溫差的方式輸送到遠距離的城市換熱站。這就需要利用吸收式熱泵吸收低品位的冷凝熱，使用汽輪機抽汽作為驅動蒸汽，熱泵機組將熱網 50～60℃的回水加熱到85℃左右，再通過汽水加熱器將水溫提高到110～120℃供水溫度，對城區集中供熱。用熱泵系統回收電廠循環水中的熱能，既降低了電廠熱量的浪費，保護了環境，又開發了一種清潔能源，增大了熱電廠的供熱能力。本文以某2×300MW電廠供熱改造為例，對循環水熱泵供熱技術方案與節能性進行介紹和分析。

1 吸收式熱泵原理。

吸收式熱泵以溴化鋰溶液為吸收劑，水為制冷劑，汽輪機抽汽為驅動熱源，利用制冷劑在低壓真空狀態下低沸點沸騰的特性，提取循環水中低品位的熱量，通過回收轉換制取85℃左右的熱水。輸入1份汽輪機抽汽的熱量，可以提取0.6～0.8份循環水中熱量，從而得到1.6～1.8份85℃左右的熱水的熱量，熱泵的能效比在1.6～18之間。

2 熱泵系統設計方案。

本項目利用某電廠（2×300MW機組）供熱抽汽改造的蒸汽（0.8MPa，337℃）經減溫減壓（0.6MPa，168℃）后驅動吸收式熱泵機組，回收循環冷卻水余熱，將一次管網熱水回水溫度從50℃提升至85℃（熱泵機組廠家提供數據），再利用熱網加熱器將一次管網熱水加熱到110℃提供給市政管網供熱。循環冷卻水經吸收式熱泵機組提取熱量后回到冷卻塔水池。本項目冷凝熱回收系統包括蒸汽系統、結水回收系統、余熱水系統、熱網循環水系統、補水系統。系統圖如圖1：

2.1 蒸汽及凝結水系統。蒸汽系統為溴化鋰吸收式熱泵機組提供驅動熱源，同時為熱網加熱器提供熱源。本項目2×300MW 機組打孔抽汽（0.8MPa，337℃），一部分供熱網加熱器，另一部分經減溫減壓后為溴化鋰吸收式熱泵機組提供驅動蒸汽，減溫減壓后參數：0.6MPa、168℃。凝結水采用閉式回收系統，回收熱泵和熱網加熱器的凝結水，凝結水通過凝水泵打回電廠除氧器

2.2 電廠循環水（余熱水）系統。電廠循環冷卻水（余熱水）經加壓泵打入熱泵機組，經熱泵吸熱后再返回冷卻塔的系統。余熱水取水時采用兩路并聯，為了便于管理和計量，在使用時只從一臺機組取出，經熱泵機組吸熱后，回到對應的冷卻塔。溴化鋰熱泵機組從余熱水中提取熱量，使余熱水由 35℃降至 27℃。

2.3 熱網循環水系統。熱網循環水系統是將熱力網回水加溫加壓到滿足熱力網供水參數的系統。城市熱網的回水經過除污器從溴化鋰熱泵機組吸熱，將城市熱網回水由50℃提高至85℃。再通過熱網循環泵加壓后進入熱網加熱器，將水溫從85℃升高到110℃，向外供熱。由于熱網循環泵的揚程大于熱泵機組的最大承壓能力（1.0MPa）， 所以熱網循環泵設置在熱泵機組的后端。

2.4 補水系統。補水系統為熱網提供補充水。根據熱網循環水量設置一條補水管線，正常補水時，由化水車間來水進入軟水器軟化后經除氧器除氧，除氧水經補水泵打入熱網回水管。軟化水一支為補水箱供水,在事故狀態，除氧水不能滿足補水量要求時，將補水箱的水直接打到熱網回水管。補水系統兼做定壓系統。

3 熱泵系統節能性分析。

根據《項目可行性研究報告》中近期最大熱負荷300.52MW（折合蒸汽429.31t/h），年供熱量211.25×104GJ和熱泵廠家提供的數據，熱泵機組進出水溫度為50℃和85℃，能效比1.65，熱網加熱器進出水溫度為85℃和110℃。按最大熱負荷計算，熱泵系統相關參數計算如下：

熱水管網流量：

圖1 系統圖

300.52 ×3600÷4.18÷（110-50）=4313.7t/h； 熱 泵 機 組 供 熱負 荷：4.18×4313.7×（85-50）÷3600=175.3MW；熱網加熱器供熱負 荷：4.18×4313.7×（110-85） ÷3600=125.22MW；熱泵機組驅動蒸汽供熱負荷：175.3÷1.65=106.24MW（折合蒸汽151.77t/h）； 從余熱水回收供熱負荷：175.3-106.24=69.06MW（折合蒸汽98.66t/h）；占總熱負荷300.52M（折合蒸汽429.31t/h）的22.98%年回收余熱：211.25×104GJ×22.98%=48.54×104GJ（折合標16561t）可見吸收式熱泵機組全年運行回收的余熱折合標煤16561t，不僅經濟效益明顯，而且滿足用戶供熱需求的同時，減少對環境的污染。

4 節水量計算

根據電廠提供的資料，1臺300MW機組滿負荷時，冷卻循環水量為36883t/ h，冷卻塔設計補水量為658.8t/h。本項目平均熱負荷余熱水量為5185t/h，占循環水量的14.06%，這部分水不需要回冷卻塔去散熱，而直接回水池，減少了回冷卻塔的蒸發和風吹損失，按減少損失80%計算，節水量約為658.8×14.06%×80%=74.1t/h，整個采暖期節水量約為21.34 萬噸。

結語

對熱電廠來說可以優化設備、降低供熱成本，緩解現有供熱機組供熱能力不足的問題，滿足更多的供熱需求，可以為提供城市集中供熱提供更多的熱源，從而進一步擴大供熱市場；對社會來說可以增加人們的幸福和對政府的信任感；對環境來說可以節約燃煤、節約大量水，減少溫室氣體CO2和NOX等有害氣體以及粉塵的排放；不僅使火電廠“十二五”期間的節能減排目標得到進一步的保證，更會對企業的可持續發展產生積極影響和促進作用。

[1]熱電聯產規劃設計手冊[Z]．

[2]中小型熱電聯產工程設計手冊[Z]．

TM62

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