热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析

热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析

摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，冷端损失是电厂热力系

统的最大损失，在冬季额定供热工况下，汽轮机排汽损失可占燃料总发热量的30%以上。余热回收利用是提高电厂能源利用率及节能环保的重要措施和手段。公司

应用电厂循环水余热利用技术，在冬季供暖季节，将汽机凝汽器大部分冷却水经

由吸收式热泵吸收转换为供暖供热，大部分循环冷却水不再经过冷却塔冷却散热，通过回收其循环水的余热向公司供热，从而使电厂对外供热能力提高，采用闭式

循环运行冷却，可避免原运行系统的蒸发和飘逸等水量损失。循环水的余热利用

不仅降低了能源消耗，而且还增加了效益，减少了CO2、SO2和NOX的排放。

关键词：余热；热泵；节能减排；效益

引言

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。而如果使用循环冷却水

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，将循环冷

却水余热回收技术加以利用是非常重要的。然而目前在该技术的应用上还存在着

一些问题，因此文章中对该技术的具体探讨是非常有价值的。

1概述

热电联供可实现一次能源的梯级利用和具有较高的整体能效，尽管如此，在

热电生产过程中仍存在大量低品位余热未被有效利用的情况，尤其是锅炉的烟气

余热和凝汽器循环冷却水(本文简称循环水)余热没有得到充分利用。电厂燃煤锅

炉的省煤器、空气预热器仅能回收烟气中部分显热，烟气中的大量潜热未被有效

利用。同时，循环水余热一般直接通过冷却塔(集中设置在空冷岛)散失在环境中，未得到有效利用。近年来，采用汽轮机低真空运行技术提高凝汽器循环水的出水

温度直接用于供热的方式在热电厂得到了部分应用，但该类技术的供热效果受到

机组运行参数的制约，而且凝汽器内真空度的改变会对机组本身造成安全隐患。

本文对热电厂烟气余热回收在烟气脱白工艺中的应用和循环水余热回收的研究进

展和技术手段进行综述。

2热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析

2.1循环水余热回收方案

整个循环水余热回收方案主要由两期工程组成，在文章中将对第一期的方案

进行详细介绍，一期中，余热回收的时候主要是利用到了220MW机组，利用该

机组进行工业抽汽。循环冷却水会从凝汽器中出来，进入冷却塔，而在进入之前

还存在着剩余的压力，但由于冷却水会因为阀门的原因以及弯曲的管道而产生阻力，这会抵消掉一部分的剩余压力，因此我们需要在热泵站里进行增压水泵的设置，来提升压力。整个系统在运行的时候流程如下：循环冷却水从凝汽器的口流出，流出之后会进入到循环水的主管之中，而在电压缩热泵机组能够让循环水实

现放热，此后循环水放热结束，回到冷却塔之中继续进行循环的过程。原机组是220MW的机组，整个机组中存在着8.623MW的低温余热负荷，这一过程每小时

可以利用到1243t的循环水，而电压缩热泵的进出口的水温则维持在了41/45℃。出口处可以送出45℃的热水，这一热水送出之后可以运输到吸收式的热泵机组之中，在此里面进行放热，当放热结束之后，水温又回到了41℃，吸收式热水泵能

够实现对水的加热，这种加热的幅度一次性可以达到34℃。当吸收式热水泵完成

了对凝结水的加热之后，将凝结水运输到热泵循环之中，供其使用，整个热泵循

环的热负荷达到了1.8MW。凝结水在实现了热交换之后就可以送回到原来的发电

机组，然后就可以重复使用了。一次供热的范围如果进行供热面积折算可以达到104万m2。压缩式的热泵机组低温时的热源是电厂中的冷却水，将机组用电驱动，然后可以提供热水。电压缩式的热泵机组其驱动电源是用电系统，电来源于发电机。整个方案能够实现对循环冷却水的余热进行回收，在回收的时候有以下几点

值得注意的地方。①如果电厂是在冬季运行的，那么这种时候回收温度为17℃，这时吸收式热泵无法进行循环冷却水余热回收，那么就要考虑利用电压缩式热泵

进行回收了。②当工业上抽取的热蒸汽通常都有着比较高的温度，然而吸收式热泵的热源需求为饱和的蒸汽，因此要将这样较高温度的蒸汽进行转换，变为饱和

的蒸汽。这时需要进行降温，然而降温时也有一定的讲究，需要合理选择降温的

方法，如果是喷水降温，容易造成大量的能源被浪费，无法得到利用，而为了最

大限度上节约能源、利用能源，我们考虑使用增设螺杆膨胀机，用其进行发电。

整个方案相较于提高凝汽器背压的方式来说，电负荷更少了，除此以外，还能够

实现更多的供热。

2.2吸收式热泵供热技术

吸收式热泵常以溴化锂溶液作为工质，对环境无污染，具有高效节能的特点。溴化锂吸收式热泵，回收利用各种低品位的余热或废热，既可实现节能增收、降

低煤耗和提高电厂热效率，又可提高自身供热能力，缓解电厂供暖供热不足的问题。吸收式热泵，通常简称AHP（AbsorptionHeatPump），即以蒸汽和废热水等

高温热源为驱动热源，把低温热源的热量提高到中温，从而提高了能源的品质和

利用效率。吸收式热泵工作原理，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，产生制冷效应，回收循环水余热Q2，加热热网循环水回水，得到的有用热量（热网供热量）为消耗的蒸汽热量Q1与回收的循环水余热量Q2之和。吸收式热泵的能效比COP值———即获得的有用热量与为了维持机组运行而需加入的驱动热源热量的比值，

按工况的不同可达1.7～2.0。而常规直接加热方式的热效率一般按90%～95%计算，即COP值为0.9左右。采用吸收式热泵替代常规直接加热方式在获得工艺或

供暖用热媒热量相同的条件下，可节省总燃料消耗量的40%以上，节能效果显著。

2.3设计参数的确定

(1)蒸汽及疏水参数按照前面叙述的设计原则，蒸汽采用热网加热器抽汽作为

吸收式热泵的动力源，不改变原系统，安全可靠，参数为0.35MPa，热泵一般采

用饱和蒸汽，因此在进入热泵前增加减温器，将蒸汽温度降至0.35MPa饱和状态

的温度后进入热泵；热泵疏水按照原设计热网加热器疏水经疏水泵回除氧器。本

项目也考虑疏水仍回到原系统，参数与热网加热器疏水参数相同。(2)热网循环水

参数热网循环水水量和温度按照实际运行参数选择，回水平均温度55℃(2011年

实际运行平均值)；由于增加了供热量，为保证热泵的效果，热网循环水的水量按

照设计值10500t/h设计。(3)热源水系统参数热源水系统按照2010－2011年度供

暖情况统计值，凝汽器的出水平均温度为24.35℃，进水温度为10.25℃，循环水

量为12000t/h；根据吸收式热泵厂家的资料，热泵效率的高低最大程度上决定热

源水的水温高低和蒸汽压力的高低，目前蒸汽参数不变的情况下，要想达到较高

的效率，在尽量小的影响主机系统的情况下，凝汽器出水温度越高，对热泵越有利。

结语

目前，国内热电厂循环冷却水余热回收通常采用提高凝汽器背压方式，以减