热泵用于热电循环水中的低位热能回收利用

循环水中的低位热能回收利用方案摘要

--华能营口热电厂节能改造

1.前言：

1.1：热能回收的必要性：

当前全国各个火力发电厂凝汽器的冷却基本是采用传统生产工艺，冷却水进入电厂冷却水塔，通过风冷将水中的凝汽热量散发到大气中，水循环利用，从而产生了热能损失同时产生了蒸发水损失。

利用热泵技术将电厂排汽冷却水作为低温热水源，汲取以往被当作工业废热排放的凝汽热量，提升回热凝结水以及热网水温度。这样既有利于电厂冷却循环水侧形成闭式循环，减少水量蒸发损失，又能够提高整体发电效率降低煤耗。在能源日益紧张环境污染日趋严重的当今，节能减排迫在眉睫。

我2X330mw机组的热能损失为135MW（此数据来源于北京华电博欣节能技术有限公司和大连热电工程设计有限公司可行性报告），循环水蒸发损失为10000吨/天（此数据来源于我厂统计）；

1.2：热能回收的可行性：

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出能用的高品位热能的设备，热泵的理论基础是分子运动及能量守恒原理。

热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利，而热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。

目前国内外已经有利用低温（2-5℃）水的热能，把水加热到70-90℃的高温热泵，并且能效比COP>3.5。热泵技术的日臻成熟为本方案提供了基础。

如果我厂用热泵技术回收余热进行供热，那么2X330 Mw的机组供热时发电

与供热总的能力（煤耗不变的前提下）至少可以达到发电2X250 Mw +供热465（465=3*155） Mw的效果；

2.本项目循环水中的低位热能回收

利用方案预期结果：

如果我厂用热泵技术回收余热进行供热，那么2X330 Mw的机组供热时发电与供热总的能力（煤耗不变的前提下）至少可以达到发电（2X330-155） Mw +供热465（465=3*155） Mw的效果；

初步计算，通过利用热泵技术进行循环水中的低位热能回收，可以提高全厂能效利用率5%以上，当冬季供热时，可以提高全厂能效利用率10%以上，平均每天可以减少蒸发量损失2X330MW 机组10000吨/天；具体如下：

2.1：本方案可以将循环水内（20000 T/h ，温度25 °C 温升6°C）的低位热能提取出来。可以利用的热能为135MW。

1）加热1000 T/h的凝结水从36度升温到85 °C+提供生产生活热水、空调等。2）或者加热5000 T/h的热网水从55度升温到85 °C。

2.2：本方案可以取消冷却水塔及减少厂用电；

1）本方案可以将循环水内低位热能提取出来，因此可以取消冷却水塔以及取消冷却水塔的填料等运行维护材料、人工费；

2）由于循环水不用上塔循环，因此可以降低循环水泵的运行的功率，从而减少厂用电(循环水泵运行消耗的厂用电可以降低50%)；

2.3：本方案可以减少循环水蒸发损失为10000吨/天；

2.4：本方案可以使循环冷却水按设计要求调整温度，提高机组运行效率。

将发电机循环水冷却水温度（一年四季）控制（使用DCS控制，不用PLC控制。）在最佳运行工况规定值（25±1°C）范围内。满足不同工况下发电机的凝结水过冷度≤0.5 ℃，提高机组运行效率。

2.5：本方案可以取消开式水泵系统，使闭式冷却水按设计要求调整温度，提高机组运行效率。

1）取消开式水泵系统，减少3台开式水泵电机及闭式水换热器。

2）闭式水泵的运行的功率可以降低。

3）将闭式循环冷却水水内（1000 T/h ，30 °C温度，6°C温升）的低位热能提取出来，加热凝结水或热网循环水。

4）使用热泵技术让闭式循环冷却水的温度按规定调整温度控在规定值±1°C范围内，提高设备的安全性与经济性。

3.需要选择的相关内容：

1）应该选择较承受高压力的热泵，以满足给凝结水加热时的压力要求，目前可以达到≥2 MP；

2）应该选择更高COP值的热泵，（目前选择的设备可以达到COP＞3.0）；

3）应该选择单机容量较大加热温度较高的热泵（目前选择的设备可以达到＞10000kw制热，输出温度为85℃）；

4）需要理论论证和实际检测加入热泵后对汽轮机发电运行的影响？

5) 需要理论论证和实际检测将发电机循环水冷却水温度（一年四季）控制在多高温度（20-25）最经济？

**汽轮机效率的高低应该决定的因素是排气压力，循环水的温度决定排气压力也对热泵有影响。

循环水的温度越高，汽轮机效率的越低；但是循环水的温度越高，热泵的效率越高，同时凝结水回热时的基础值也高；因此应该需要理论论证和实际检测结果而定综合效率最高者为最经济的循环水的温度。

6）技术改造投资方式：

对于我厂可以选择独资、合资或不出资三种方式。

4.本项目循环水中的低位热能回收

利用方案主要内容：

4.1将循环水内（15000 T/h ，25 °C温度 6°C温升）的低位热能提取出来，加热1000 T/h的凝结水从36℃升温到85 ℃。将发电机循环水冷却水温度控在规定值25 ±2°C范围内，（达到凝汽器的设计循环水冷却水温度要求）。使凝结水过冷度≤0.5 ℃

a）.增加3台制热能力为10 Mw的热泵（初步设计热泵的输入功率为3Mw），将循环水内30℃的低位热能提取出来。

b）热泵输出端的入水口接至机组凝结水系统出口（凝结水水温为36℃）；

c）热泵输出端的出水口（升温到85 ℃）接至机组凝结水系统至7号低加出口；

4.2：取消开式水泵系统，使用热泵技术让闭式冷却水的温度按规定调整温度控在规定值30±1°C范围内。将闭式循环冷却水水内（1000T/h ，30 °C温度 5°C 温升）的低位热能提取出来，加热凝结水从36度升温到85度。

a）. 增加1台制热能力为3 Mw的热泵（初步设计热泵的输入功率为1Mw），将闭式循环冷却水内30度的低位热能提取出来。

b）热泵输出端的入水口与上述热泵相同；

c）热泵输出端的出水口与上述热泵相同；

4.3．给热网系统加热：

a）.增加6台制热能力为10 Mw的热泵（初步设计热泵的输入功率为3Mw），将循环水内30℃的低位热能提取出来。

b）热泵输出端的入水口接至热网循环水泵出口（水温为55℃）；

c）热泵输出端的出水口（升温到85 ℃）接至热网加热器入口；

5.方案比较：

对吸收式溴化锂热泵及压缩机式的热泵（或其他更优方案）的方案比较；

从热泵站建筑面积、运行管理、日常维修、建设投资及经济效益多方面进行比较。