電廠循環水供熱技術的應用

韓彥國 鄭立軍 俞聰

【摘 要】從當前電廠的循環水供熱技術的應用現狀來看，還需要進行技術上的改進。為了提高循環水的利用效率，提高電廠的熱效率，我們可以借助凝汽器排放熱量，之后再借助循環水的余熱回收熱量。在這過程中，我們可能會用到熱泵回收余熱技術、低真空供熱技術等等。具體的應用狀況還要結合不同電廠的具體情況，及時的進行調整和改進。這樣不僅能夠減少成本，還能獲得更高的經濟效益。

【關鍵詞】電廠循環水；熱泵回收余熱；低真空供熱技術

目前能源日趨緊張，更加經濟、環保的循環水余熱利用技術的應用已經成為了電廠發展的新趨勢。然而電廠循環水的余熱并不能直接用于供暖，因為其溫度較低，尚未達到能夠直接供熱的高品位，應先對其升溫再加以利用。我國應用的電廠循環水低品位熱能回收技術主要有汽輪機低真空工況運行方式和熱泵吸收循環水低品位熱能技術。

一、循環水供熱技術應用的意義

最近幾年我們國家的經濟發展迅速，城市化進程也在不斷地加快。很多城鎮的人口劇增，這也增大了電廠的工作負荷，導致城鎮供熱不足。人們為了滿足城鎮的供熱需求也在不斷地破壞生態環境。在這過程中很多生產加工過程中排出的熱量沒有得到充分的利用，造成了大量的資源浪費。還有很多電廠都是借助循環冷卻系統排放熱量，忽視了這些熱量帶來的能量。據調查研究，我們能夠發現，如果我們把這些浪費的余熱再次加工應用在人們的生活中，就能減少電廠的工作負荷。當前很多電廠都已經應用了循環水供熱技術，但在實際應用的過程中還存在著一些問題。例如，電廠在冬季工作的時候循環水的溫度較低，產生的熱量不能達到供熱的需求，如何提高循環水的溫度也成為當前的研究現狀。據此我們提出了兩種應對的措施，一種方法是把循環水作為低位熱源之后再借助熱泵吸收余熱。除此之外，還有另一種方式，就是讓汽輪機組在低真空的環境中正常運行。我們單從理論方面來講，這種方法能夠提供更高的熱量。目前我們國家應用這種技術的電廠還比較少，在國外已經有成功的案例。這種低真空運行技術雖然能夠提供充足的熱量但需要高參數高容器，我們國家的基礎設施還不夠完善，目前還不能滿足這種技術的需求。借助熱泵利用余熱提供新的熱量，這種技術從理論的角度進行分析，能夠把30攝氏度左右的循環水再次利用。之后再吸收熱量，把這些水循環到凝氣器中，就能接著當冷卻水使用。這種方法應用的比較廣泛，而且比較環保，有非常廣闊的發展前景。

二、電廠循環水供熱技術的應用分析

（一）熱泵回收余熱技術

這種技術在應用的過程中突顯優勢。很多電廠都使用的是分布式的電動熱泵。我們也可以把這種熱泵放置在熱力戰中。之后在小區的熱力站里投放電廠的凝汽器，主要進行循環水的調入。通過熱泵的循環利用降低水的溫度，再把這些冷凝水放置在凝汽器里進行加熱。這個過程就形成循環的狀態，生產出來的循環水就能夠二次三次的利用，其中產生的熱量就能為小區供熱量。這種分布式的熱泵在提供熱量的過程中能夠根據不同熱力站的參數進行合理的選擇，組合出最適合的熱泵機。這種技術大多數放置在循環水管道里。不過在實際應用的過程中循環水的冷熱交替會產生溫差限制，對管道的要求還是非常高的，這也需要大量的資金投入。除此之外，在輸送泵的過程中也會耗費大量的能量，只能進行短距離的輸送，也就是只能為電廠的周圍的小區提供熱量。借助集中式的熱泵技術提供熱量的時候我們要在電場內設置電動熱泵機組，最好采用集中設置的辦法。這樣能夠把凝汽器里產生的循環水引入蒸發器力，這樣循環水能夠為地位提供熱量，之后再進行放熱降溫。在這種循環往復的過程中就能產生更多的熱量。溫度從70攝氏度加熱到90攝氏度，之后再借助換熱器升溫到130攝氏度。這樣產生的熱水就能成為人們的生活用水，也能為人們提供熱量。熱泵集中放置，再次利用的余熱直接導入城市的熱網里，在這中間節省了循環水管這一工序，不僅能夠節省大量的成本還能節省時間提高效率。不過，熱網回水的過程中產生的高熱量會在熱泵內部降低，這也會降低能效。

（二）低真空供熱技術。

低真空熱網水供熱是將供熱系統直接接入汽輪機原凝汽器循環冷卻水的出口和入口，以熱網水作為凝汽器的冷卻水。低真空供熱的熱網水采取兩級串聯式加熱系統，首先由凝汽器對熱網水進行首次加熱，將低壓缸排汽的汽化潛熱進行吸收，然后由供熱首站蒸汽加熱器對熱網水進行二次加熱，生成溫度較高的熱網水，通過二級換熱站使熱水管網與二級熱網熱網水進行換熱，高溫熱水換熱冷卻后又回到汽輪機組凝汽器，由此形成了一個完整的熱網水路。機組中低壓聯通管抽汽作為供熱首站蒸汽，在采暖供熱期間低真空熱網水供熱工況運行時，凝汽器的循環水系統切換到熱網循環泵建立起來的熱網水回路，形成新的“熱-水”交換系統，而機組純凝工況下所需要的冷水塔及循環水泵則退出運行[2]。電力行業相關標準規定汽輪機正常運行時排汽溫度不允許超過80℃，最高不能超過120℃，當排汽溫度超過80℃時必須對低壓排汽缸進行噴水減溫，在超過120℃時需要打閘停機，其原因為汽輪機排汽溫度受到排汽缸結構的熱膨脹變形、軸承振動及低壓末級葉片的安全性等方面的限制。基于安全運行方面考慮，各主要汽輪機制造廠均不允許汽輪機長期在噴水減溫下運行，從各電廠低真空實際運行經驗看，當低壓排汽溫度運行在80℃以下是能夠保證安全的。對于一些機組而言，若低壓缸軸承箱為非落地結構，為保證改造后低壓缸運行的安全性，綜合考慮各種因素的影響，最終汽輪機排汽壓力不能定的太高，若定為45kPa，其對應的排汽飽和溫度為78.7℃，低于低壓缸排汽溫度報警值80℃。

因此，由電廠給定的計算條件，循環水量和進出水溫度，并結合各種機型低真空低壓缸通流的特點，熱網水回路切換完成后，當凝汽器背壓由5.0kPa左右升至45.0kPa時，低壓缸排汽的溫度將由約33.0℃升至78.7℃左右。熱網水由凝汽器首次加熱后，回水溫度由約50℃升高到大約75℃（其中需要考慮約3.5℃端差），再由熱網循環泵將熱網水升壓后送入首站熱網加熱器，由此使得熱網供水溫度再一次加熱后供向一次熱網。

（三）汽輪真空運行技術

我們把傳統的凝汽式汽輪機進行改造，之后轉變成汽輪真空運行機。這樣的話凝汽機就成為供熱系統的加熱器，能夠利用循環冷卻水進行供熱供暖。在這過程中冷凝水讓系統內部進行閉式循環，凝汽機也能充分的利用其中的熱量，當需要提供更高熱量的溫度時，加熱器就會進行二次加熱。在這個過程中低壓缸的真空度提高，汽輪機內效率降低，發電量也和傳統的工作模式相比降低了。在循環的過程中熱量的損失就會減少，整體的熱效率就會提高。

三、結束語

近幾年，我們國家的電廠在生產發電的過程中借助循環水供熱技術回收熱量進行二次利用，提高了電廠整體的熱效率，也降低了對煤礦的依賴。本文從當前電廠的循環水供熱技術的應用現狀進行研究分析，探討這項技術的應用方法，并提出一些具體的建議。

【參考文獻】

[1]田秋晨，滕海云，王程銀.濟南某電廠循環水吸收式熱泵供熱研究[J].科技經濟導刊，2017（20）：57.

[2]鄭宇軒.熱泵循環水余熱利用工程控制策略分析[D].華北電力大學（北京），2017.

[3]王新猛.北方電廠循環水余熱利用的可行性分析[J].山東化工，2017，46（10）：109-110.