热电厂低温循环水余热回收利用工程实践

热电厂低温循环水余热回收利用工程实

践

摘要：进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是热电厂以惊人的速度向前发展。随着煤炭价格逐年升高，热电厂经营压力

巨大，且电力行业是一次能源消耗大户和污染排放大户，也是国家实施节能减排

的重点领域。电厂循环冷却水余热属于低品位热能，一般情况下，直接向环境释放，造成了巨大的能源浪费。热泵是利用一部分高质能从低位热源中吸取一部分

热量，并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。火电厂

循环水中存在大量余热，利用热泵技术有效回收这部分热量用于冬季供暖或常年

加热凝结水。关键词：热电厂；低温循环水；余热回收；利用工程

引言

低温循环水余热即是可回收再利用的一种资源。热电厂生产中需要大量能源，这些能源因生产工艺等原因，无法全部利用，因此就产生了大量的各种形式的余热，能源浪费严重。

1热泵技术的分类

热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。按照驱动力的不同，热泵可以分为

压缩式热泵和吸收式热泵。压缩式热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀

组成，通过让工质不断完成蒸发一压缩一冷凝一节流一再蒸发的热力循环过程，

将低温热源的热量传递给热用户。吸收式热泵主要由再生器、吸收器、冷凝器、

蒸发器、溶液热交换器等组成，是利用两种沸点不同的物质组成的溶液的气液平

衡特性来工作的。根据热泵的热源介质来分，可分为空气源热泵和水源热泵等：

空气源热泵是以空气为热源，因空气对热泵系统中的换热设备无腐蚀，理论上可

在任何地区都可运用，因此是目前热泵技术应用最多的装置；水源热泵是以热水

为热源，因水源热泵的热源温度一般为15~35°Ｃ，全年基本稳定，其制热和制

冷系数可达3.5-4.5，与传统的空气源热泵相比，要高出30％左右。

2驱动蒸汽参数偏低工况

当蒸汽参数偏低，不能满足热泵正常工作需要时，对高参数蒸汽减温减压后

送入热泵，这种方法没有对高参数蒸汽的能量进行梯级利用。研究采用蒸汽引射

器方案，即利用高参数蒸汽引射低参数蒸汽，产生满足热泵需求的蒸汽，实现高、低压蒸汽的高效利用。蒸汽引射器的工作原理是把高压蒸汽的势能通过喷咀形成

高速动能，带动吸引低压蒸汽在喷射器混合段充分混合，混合蒸汽在扩压段降速、升压，满足生产需要。引射器结构主要包括喷射段和喷射器混合段。根据蒸汽性

质及蒸汽在喷咀中的压降计算得到喷嘴的形状和尺寸。根据蒸汽参数，喷嘴通常

做成拉伐尔喷咀或锥形喷嘴。喷射器混合段是高、低压两股汽充分混合的部位，

两种蒸汽混合均匀后，在扩压段降速增压。所以混合段分为作用、形状不同的前、中、后三段。通过总流量设计尺寸，最终合成所需压力的蒸汽。

3余热发电技术

目前比较常见的低温发电技术有有机朗肯循环发电系统和卡琳娜循环发电系统，其基本原理都是利用工质吸收余热中的热量，在膨胀机中膨胀做功，驱动发

电机发电。有机朗肯循环发电系统是区别于传统的以水为循环工质的发电系统，

采用有机工质作为循环工质的发电系统，由于有机工质可以在较低的温度下气化

产生较高的压力，推动汽轮机或螺杆机膨胀做功，故有机工质循环发电系统可以

在烟气温度200℃左右，水温80℃左右实现有价值的发电，从而达到节能目的。

传统的单循环发电系统，以水为循环工质，推动透平膨胀机做功，但由于饱和水

的蒸发温度为100℃以上，故达到发电要求的余热温度至少应为150℃。因此，

采用单循环发电系统，就使得目前150℃以下的大量工业余热没有用处，白白地

排放到大气中。

4冷渣器冷却水余热利用方式

传统的冷渣器冷却是通过冷却塔实现的，循环冷却水在冷渣器内吸收热量后，被送至冷却塔降温散热，灰渣的余热通过冷却水散失到空气中，无法回收利用，

且由于循环冷却水水质较差，易导致冷渣器结垢，从而影响冷却效果，甚至发生

超温爆管事故。对于冷渣器的冷却水系统，较常见的改造方式是冷渣器与低温加

热器串并联，冷却水采用凝结水，如某发电机厂工程，冷却水经冷渣器吸收热量

后接入低温加热器进行回收利用，冷渣器进出渣温度为950℃/150℃，冷却水供

回水温度为71.6℃/107.2℃；在此基础上也可辅以脱盐水作为备用水源，如某热

电有限公司的发电机组，冷渣器进出渣温度为950℃/50℃，冷却水供回水温度为43℃/85℃；若冷却水采用脱盐水，亦可将温度较低的脱盐水经冷渣器吸收热量后，直接接入除氧器进行热力除氧，如某热电有限公司的锅炉余热回收设计，冷

渣器进出渣温度为950℃/100℃，冷却水供回水温度为20℃/70℃。

5余热制冷技术

蒸发器出口的低温低压制冷剂气体进入压缩机，经压缩后成为高温高压的气

体排入冷凝器，放出热量冷凝成液体，再经膨胀阀节流降压后回到蒸发器，此时

低压制冷剂液体蒸发，吸收蒸发器内的热量从而达到降温的目的。压缩制冷系统

运行高效平稳，但需要消耗大量电能，余热制冷的实现途径则是吸收式制冷，是

靠消耗热能作为补偿的。而这种热能主要是低品位热，例如60℃以上的热水以及

工业废气等。溴化锂吸收式制冷具有许多独特的优点，近些年来发展迅速，特别

是在大型空调制冷和低品位热能利用方面占有重要地位。在溴化锂吸收式制冷中，溴化锂溶液是吸收剂，水才是真正的制冷剂，利用水在高真空下低沸点汽化，吸

收热量达到制冷的目的，一般可利用75～200℃范围的低温热源。它只能制取0℃以上的冷媒，适合制备空调所需的冷冻水。节省电力是溴化锂制冷机组的一个重

要特点。在吸收式制冷过程中，其用电设备主要是溶液泵，负责将制冷剂—吸收

剂溶液升压后送入发生器，所消耗电量较小，与传统的压缩制冷方式相比是微不

足道的。

6低真空循环水供暖原理

锅炉中的水吸收煤燃烧时放出的热量后，变成具有一定压力和温度的高速蒸汽，这种蒸汽冲动汽轮机转子上的叶片旋转，并带动同轴的发电机转子旋转发电；做完功的低温低压蒸汽送入凝汽器中被厂内闭式的循环水不断冷却凝结成水，然

后由给水泵提高压力后再送回锅炉继续加热，进行往复循环。低温低压蒸汽在凝