刍议火力发电厂余热利用及热泵技术.pdf

刍议火力发电厂余热利用与热泵技术 姚伟雄 南海长海发电有限公司 广东佛山 528212 摘要：电厂循环冷却水中含有大量的低位热能，采用热泵技术，可以将这部分热能回 收利用。结合实际，分析了热泵技术在热电厂余热利用中的实际应用，通过此项技术，能将 长海发电的循环水原来放散到环境中去的大量低温余热回收，从而达到节能减排的目的。 关键词：火力发电厂；余热利用；热泵技术 中图分类号：F407 文献标识码： A 工程概况 南海长海发电有限公司（以下简称长海发电）除氧器补充的除盐水，一部分直接进入凝 汽器预热；另外一部分经过轴封加热器的预热，温度提升为30℃左右进入除氧器，总流量平 均在220吨每小时。利用清华同方的低温余热回收技术，能将长海发电的循环水原来放散到 环境中去的大量低温余热回收，通过余热回收机组以用于补水的预热，可以代替一部分除氧 器耗用的蒸汽。能将每小时220吨的补水从30℃预热到75℃再送入低压除氧器，共可回收余 热4.74兆瓦，年回收余热折合公司外供蒸汽（300℃左右，压力为1.0MPa，焓值约在3051kJ/kg 的过热蒸汽）30761吨，从而达到节能减排的目的。 一、热泵及其工作原理 1、热泵的组成 热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。文中所涉及的水源热 泵系统主要由3部分组成：（1）热泵的驱动能源（电能）和驱动装置（电机、发动机等）； （2）热泵的工作机；（3）低位热源（低温水）。火电厂循环冷却水中的余热利用中，采用 水源热泵，从冷却水余热中抽取热量加热工质，从而减少燃煤的消耗，提高系统的热利用率， 达到节能减排的目的。 2、热泵的工作原理 根据热力学第二定律，热量不会自发地从低温物体传导到高温物体，而不引起其他变化。 所以在热泵工作过程中，需要消耗一部分高品位能量，将热量从低温热源中抽取再传导至高 温热源。假设在热泵工作中，从低温热源吸收的热量为Q2，热泵的功耗为W，则热泵向高温 热源输出的总热量为Q1=Q2+W。热泵的工作效率可由性能因数（C）或者供热因数来评价（其 中：C＝Q1／W）。在冬季热泵供热运行时，当冷凝温度一定时，热泵性能系数C取决于低位 热源温度的高低，热泵供热量Q1则与流量和对应温差有关。当冷凝温度一定时，如果热源的 平均温度提高5-10℃，热泵装置的效率可以提高10%-15%。可见在火力发电厂冷却循环水中 采用热泵技术对余热进行回收利用，对于电厂节能有重大意义。 二、电厂的热力网 1、工艺现状 除氧器的补充除盐水及其现有预热方式50MW#1抽凝机组自带一台220吨高温高压煤粉 炉，除盐水直接补入凝汽器；75MW#2背压机组自带一台670吨高温高压煤粉炉，除盐水补入 低压除氧器，补充量平均在220t/h；#8、#9、#10、#11四台25MW抽凝机组各带一台130吨 中温中压煤粉炉，除盐水直接补入凝汽器；6MW#5背压和12MW#7背压机组作为调峰用，除盐 水补入25MW机组，也即除盐水直接补入凝汽器。75MW#2背压机组除氧器补水来自化学车间， 25℃的除氧器补水经过背压的轴封加热器的预热，温度达到30℃，再补充进低压除氧器。除 氧器补水量平均在220t/h。低压除氧器的进汽为汽轮机乏汽（1.0Mpa，300℃的过热蒸汽） 经减压至0.15-0.2Mpa，温度为300℃（焓值为3072KJ/Kg左右）的低压蒸汽，进汽量为60t/h 左右。低压除氧器的出水温度为100℃左右。 原工艺流程图如下： 2、余热资源现状 长海发电最主要的余热资源就是循环冷却水。长海发电采用开式循环冷却水系统，冷却 水源来自河水。50MW#1抽凝机组的循环冷却水，冬季最低流量为2000t/h，夏季流量为 7000t/h。循环水冬季入河最低温度为23℃，出入河温差在12℃左右。据记录资料，循环水 量冬季最小值为2000t/h，循环水出入河温差在5℃以上。根据上述数据可计算余热资源量为 ΔQ=4.1868MJ/t•℃×2000t×5℃/3600s=11.6MW。可见公司的余热资源还是很可观的。 三、技术方案 在火力发电厂有关热泵改造中，多采用热电-热泵联合循环。这种循环是指利用热泵装置 将低品质的循环冷却水中的余热提升为高品质的可供用户利用的热能后，输送到需要用能的 场所，即将热电正循环和热泵逆