火電廠循環水余熱回收問題探析

張義君（山西同德鋁業有限公司電廠， 山西 忻州 034000）

火電廠循環水余熱回收問題探析

張義君（山西同德鋁業有限公司電廠， 山西 忻州 034000）

電廠循環水冷卻水余熱如果不經過回收處理，直接排放不僅會造成大量的浪費，也會給周邊的環境帶來巨大的惡劣影響。近年來，熱泵技術發展速度十分迅速，為火電廠循環水余熱回收提供了強有力的技術保障。本文重點探討了利用熱泵技術對火電廠循環水余熱回收的相關問題。

火電廠；余熱回收；熱泵

目前，一些熱電廠通過熱泵機組回收汽輪機乏汽余熱，以提高其供熱能力。火電廠的能量轉化效率并不高，絕大多數的能量不能轉變為熱能，而是通過循環冷卻水和煙氣消散到了環境中，這樣就產生了大量的余熱資源。

熱泵裝置的主要功用就是完成熱量的提升，通過耗費一部分自身的能量，挖掘環境介質中貯存的能量，并提高溫位加以利用。低品位的熱能并不能直接被利用，而熱泵的主要作用就是將之提升后再回收利用。熱力學第二定律表明，熱量不能自發地完成從低溫區域到高溫區域的傳遞，因此，要想實現這種熱量的傳遞，就必須讓熱泵消耗一定的高品位能量。根據能量守恒，消耗的能量加上回收的能量在數值上必然等于輸出的總能量，消耗能量就一定小于用戶獲得的能量，這也就是熱泵的節能原理。

1 溴化鋰吸收式熱泵

溴化鋰吸收式熱泵顧名思義利用溴化鋰溶液的吸收特性，以熱能作為主要動力來完成熱量的傳送。大體上根據制熱目的的不同可以分為兩大類。

第一類溴化鋰吸收式熱泵的制冷劑是水，吸收劑是溴化鋰溶液，驅動熱源是高溫的蒸汽燃氣等，主要功用就是完成熱能從低溫到高溫的傳輸，是一種典型的增熱性熱泵。其工作的原理十分類似于空調的吸收式制冷機，具體的工作過程如下所述：

過程一，主要完成提取余熱熱量。依據的主要原理是水在負壓狀態下沸點會有所降低，將冷凝器的蒸汽凝水噴淋在真空袋蒸發器換熱管的外表面以低溫的方式蒸發，同時吸收換熱管內部散發出的熱量，產生的蒸汽進入兩側加熱器。

過程二，實質上是轉移余熱熱量的過程。依據的主要原理是溴化鋰濃溶液的吸水放熱性能，利用其吸收大量的水蒸氣，進而迅速提升溶液的溫度，吸收器換熱管外部周圍布滿了溶液，在轉移熱量的同時，溴化鋰的濃溶液的濃度也會不斷下降，吸水性隨之下降，直到無法繼續發揮作用，必須經過下一過程的濃縮才能繼續循環使用。

過程三，主要目的在于濃縮吸收工質。將吸水性無法滿足使用要求的溴化鋰的稀溶液進行濃縮，濃縮后會作為濃溶液被送入吸收器內循環使用，繼續吸收水蒸氣加熱供熱水。濃縮的過程中會產生一部分的蒸汽，會被送往冷凝器。

過程四，主要是對濃縮過程產生的二次蒸汽再加熱的過程。發生的具體場所是在冷凝器中，高溫二次蒸汽來源于發生器，利用這些二次蒸汽的熱量，再次加熱熱媒，直到達到我們所需的溫度，二次蒸汽最后凝結成水輸送到蒸發器進行下一步的蒸發。

第二類溴化鋰吸收式熱泵的驅動熱源一般是廢熱水，制取高溫熱水或者蒸汽作為熱媒，實現熱能從低溫向高溫的傳輸。可利用的熱源水如：原油開采分離出的廢熱水、地熱水、溫泉水、熱電聯產的廢熱水等可直接利用或經換熱器換熱后利用。第一類和第二類吸收式熱泵在第二類吸收式熱泵屬于低壓發生、低壓冷凝，高壓蒸發、高壓吸收，這是與第一類吸收式熱泵最大的不同之處。另外，與第一類吸收式熱泵相比，第二類吸收式熱泵的吸收劑循環方向是相反的，冷凝、發生時的壓力要遠遠小于蒸發、吸收時的壓力，因此，濃溶液和冷凝水必須要經過泵的作用送到吸收器和蒸發器中，壓力需要控制在大氣壓力之下。

2 蒸汽壓縮式熱泵

蒸汽壓縮式熱泵遵循的主要原理與我們許多熟悉的空調、冰箱等制冷制暖設備的原理如出一轍。其將低溫熱源熱量傳遞到高溫熱源中時主要是通過流動工質在蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流閥等部件中的氣象變化。具體的過程如下所述：①過熱液體工質通過吸收一些蒸發器內的低溫熱源的熱量后，會成為氣體工質；②氣體工質經過進一步的壓縮機的壓縮作用之后，進而演變成為高溫高壓的氣體工質；③高溫高壓的氣體工質通過冷凝器的作用釋放熱能同時轉變為高壓液體工質；④高壓液體工質通過節流閥的減壓作用，再次演變為過熱液體工質，再次回到蒸發器重復完成循環過程。

3 兩種熱泵的比較

兩種熱泵在制造成本、驅動能量的品質及數量、對環境的敏感度以及具體的設備運行情況等都存在顯著不同。首先，從驅動能量來看，壓縮式熱泵主要依靠機械工或者電能來驅動，吸收式主要采用熱能來驅動；熱能中的可用能所占比例較少，但機械能功和電能中的可用能比例較高；成本方面，吸收式的制造成本較高，具有噪音低、磨損小等優點。敏感度方面，如果用戶所需溫度提升或者環境溫度下降，吸收式熱泵的敏感度比較低。

4 結語

火電廠循環水余熱的回收，需要綜合考慮經濟成本、技術要求、環保性等多個方面的要求，只有兼顧了上述各個方面考慮的前提下尋求最大限度的回收利用，才能獲得較高的綜合收益。值得注意的是，首先，我們不要單純的回收利用余熱而不顧其他的代價。我們必須要努力提高現有設備的效率，在此基礎上考慮余熱回收的綜合效益。其次，重視余熱回收的同時，還應注重減少余熱的排放，比如可以通過降低排煙溫度、減少冷卻介質等多種渠道。

［1］郭小丹，胡三高，楊昆，徐鴻. 熱泵回收電廠循環水余熱利用問題研究［J］. 現代電力，2010，（02）.

［2］張雷，胡連營.中高溫熱泵工質應用的現狀與選擇［J］.節能，2010，（01）.