基于热泵技术的热电厂循环水余热回收方案研究

基于热泵技术的热电厂循环水余热回收方案研究

发表时间：2018-10-01T19:15:42.717Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：陈永山

[导读] 摘要：传统的热电厂进行供热的时候，能源选用上通常是煤、石油、天然气这样的能源，供热效率较低，且会产生一些对人类有害的气体。

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摘要：传统的热电厂进行供热的时候，能源选用上通常是煤、石油、天然气这样的能源，供热效率较低，且会产生一些对人类有害的气体。而如果使用循环水余热回收技术，就能够改变这一点，通过该技术的使用使得整个供热过程变得清洁环保，且节约了大量的能源，供热的规模也大大增强了。由此可见，将循环水余热回收技术加以利用是非常重要的。

关键词：热泵技术；热电厂循环水余热；回收方案

引言

随着社会的不断发展，全球化石能源的储量随之急剧减少。伴随着化石燃料消耗量的急剧增加，环境问题又日益凸显出来。全球气候变暖、雾霆、大气层破坏等诸多环境问题对人类社会的长久稳定发展造成极大的影响。在我国的能源消耗构成中，电力企业占国家化石能源的消耗量的比重相对较大，近些年我国政府也出台针对电力企业节能减排的政策：重点推广能量梯级利用、低温余热发电和热泵机组供暖等节能减排技术。

1热泵的分类及基本工作原理

1.1热泵的基本种类

如图1所示，由热源来源进行种类划分，热泵主要可分为如下几类：①水源热泵。所利用的水源主要包括自然水源和人工排水源。自然水源主要为地下水、河川水及海洋水。人工排水源主要为城市生活污水、工业废水及热电冷却水。②地源热泵。③空气源热泵。具体至当前普遍应用于热电厂的热泵，我们具体又可将其划分为两大类：①压缩式热泵，包括蒸汽驱动压缩式热泵和电驱动压缩式热泵。②吸收式热泵。

图1热泵的基本种类结构示意

1.2热泵技术的基本工作原理

从本质上而言，热泵显然为一种热量提升装置。热泵主要从周围环境中吸收热量，并将其有效传递给被加热对象，也即是温度较高的物体。热泵的工作原理和制冷机类似。一般情况下，热泵主要有如下几个重要部分构成：①压缩机；②蒸发器；③冷凝器；④膨胀节流阀等。具体如图2所示。

图2热泵技术的基本工作原理示意

（1）压缩机为热泵机组的心脏，压缩机起到的作用主要为：压缩并输送循环工质，将其由低温、低压转变为高温、高压。蒸发器为热泵机组的输出冷量设备。（2）蒸发器可使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，进而吸收被冷却物体的热量，最终切实实现制冷的目的。（3）冷凝器为热泵机组输出热量的设备。压缩机消耗功转化的热量以及蒸发器中吸收的热量传输至冷凝器中之后，会被冷却介质带走，从而实现制热的基本目的。（4）热泵机组的膨胀阀亦或是节流阀可以对循环工质起到较好的节流降压作用，在此基础上还可起到对进入蒸发器的循环工质流量进行调节的重要作用。研究表明，采用热泵技术能够节约大量的电能。

2方案确定

在选择循环水余热回收方案时，首先要对各个方案的经济性进行分析并以此为方案选择依据，当热泵机组确定时，即使余热量无限大，但是热泵机组增加的热量不是无限增大的，热泵机组所能回收的热量存在一个极限值，也就是理论最大回收热量。因此，本文将针对吸收式热泵和压缩式热泵，以电厂实际条件为背景，分析其所能提供的最大供热量，来选择合适的热泵机组。

2.1应用吸收式热泵

采用吸收式热泵时，需要耗费部分抽汽作为热泵的驱动热源，吸收循环水的余热并将吸收的热量输送给一次网回水，使一次网回水温度升高。吸收式热泵的供热量为：

3循环水余热回收技术特点

3.1热泵机组运行可靠

在热泵机组运行的时候，其与温度无关，周围的环境条件、天气条件都不会影响其使用，因此，就算天气十分寒冷，那么其供热量也不会受到影响，整个系统由电脑进行控制，具有非常高的自动化能力，其在运行的时候非常方便管理，能够根据室内室外的情况进行温度的自动化调节。由于运行能源改变了，因此就减少了火灾等安全问题的发生。整个机组的使用寿命也大大延长了，且平时在维护的时候也非常方便简单，维修费用较低。

3.2高效节能

在这样的循环水余热回收系统中，冷却水用作了低温热源，而电压缩热泵的驱动热源则是抽汽自发电，吸收式热泵运行是依靠了冷却塔循环水温度的提升，而其驱动方式是利用蒸汽产生的热量进行驱动，因此，热泵具有较高的效率，整个系统中能够对蒸汽进行有效利用。

3.3绿色环保

在热电厂的循环冷却水中有着非常庞大的余热，这些热能如果能将其善加利用，就能够让整个运行系统的运行能源改变，过去的运行能源通常是煤、石油、天然气这样的能源，这时则可以利用这些热能作为能源，这样一来，就减少了不可再生资源的使用，节约了能源。除此以外，在使用这些不可再生资源的时候，必然会排放出一些二氧化碳、二氧化硫等气体，这会造成严重的污染，而转为使用低品位热能之后，则不存在这样的问题，减少了污染的产生，更加的环保。将循环水余热回收技术进行利用，既减少了这些热能的蒸发，又让热能做出了贡献，因此，是十分有价值的，整个技术中用到的都是清洁干净的能源，是非常有节能环保意义的。

3.4大规模供热

由于整个电厂冷却水循环系统中所蕴含的冷却水含量非常巨大，因此，可以被利用作为热源的低品位热量也非常多，而如此庞大的热量可以供给相当大规模的热。

3.5凝汽器背压无需提高

整个供热系统采用的是吸收式热泵和电压缩式热泵的串联，这使得两者能够发挥出各自的优点，不需要提高凝汽器背压，可以大大提升发电量。

结语

随着我国经济建设的发展，对能源的需求不断增加，对有关余热利用等方面的研究工作逐渐加强。其中，在对回收循环水余热的热泵供热节能机理进行应用时，要提高对公式的计算效率，从而得出准确的计算结果，以免出现失误影响余热的利用效率。

参考文献：

[1]张学镭，陈海平.回收循环水余热的热泵供热系统热力性能分析[J].中国电机工程学报，2013（08）：1-8+15.