王海军 马安勇 吴卿
新疆众和股份有限公司 新疆 830013
【摘要】：现代大型燃煤火电厂的能量转换效率约为40%，60%左右的燃料热量没有被充分利用，而冷源损失占燃料热量的50%左右；大量的热量随汽轮机低压缸排汽进入冷端系统，并排入大气环境，既损失热量、又造成热污染。随着我国经济和社会的发展，城市化进程不断加速，采用热泵技术回收火电厂废热用于城市供暖，既可提高火电厂的能量利用效率，又可提高居民的生活水平，具有显著的经济效益和社会效益。
【关键词】：电厂循环水；余热回收；供暖节能；改造技术
引言
火电行业是我国耗能大户。2011年全国火电机组装机容量达到7.6亿kWh，发电量达到38975亿kWh，所消耗的标准煤超过12亿t。提高我国燃煤火电机组的热经济性、减少环境污染，对火电行业的可持续发展具有重要意义。
1.循环水余热资源回收的意义
电力企业是我国的能源基础产业，并且随着社会的发展，电力企业的发展规模也在不断的扩大。因此，电力企业对国家的化石能源的消耗量占全国化石能源总消耗量的比重也在不断加大。针对电力企业重点推广能量梯级利用、低温余热发电、高压变频调速、吸收式热泵供暖等节能减排技术，对实现电力企业的节能减排、低碳经济运行、提高能源的利用率以及转变能源利用格局具有极其重大的战略意义。
采用热泵技术使电厂的循环水余热回收再利用，对电厂来说是应对化石能源储量骤减而带来的煤炭等能源价格上涨，电厂运行成本增加的一种有效的措施。同时还能实现电厂的节能减排需求、提高电厂供热能力和发电机组的发电效率。热泵技术也为电厂节能改造和新建电厂节能技术的应用提供了有效借鉴。当下，随着世界能源储量的不断枯竭、石油煤炭等化石能源的价格不断上涨的社会问题日益严重，与此同时，我国对于电厂节能技术改造的相关政策扶持力度逐渐加大，热泵技术在电厂节能减排方面的优势将逐渐得到应用与发挥，在有条件的地区的火电厂具有广泛的应用市场。
2.电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术
2.1项目概况
某热电厂建设规模为2×200 MW双抽汽供热机组。供应电力接入电网，利用五段抽汽加热热网水向保定市供热。汽轮机乏汽在凝汽器中由循环冷却水冷却，循环冷却水中的低品位热能通过冷却塔散发到环境中。
本次改造的目的是降低电厂在供暖期运营成本，提高电厂供热能力、打造绿色、环保企业。本次改造的目标是：（1）承担履行相应的社会责任，满足保定市供热需求；（2）电厂低品位热能挖潜、节能降耗，使供暖期发电煤耗和各项排放可以达到相应指标；（3）在保证电厂发电系统安全运行的前提下，回收利用循环冷却水余热，提高能源利用效率，获得极好节能收益。
2.2改造方案
利用第一类吸收式溴化锂热泵技术将10#机组循环水中低品质的热量回收利用，对热网循环水进行加热。对于10#机组背压分别为4.5 kPa、5 kPa和5.5 kPa时，根据这3组参数进行热泵选取，由于冷却循环水进出口温度上升导致热泵出口热网水温度升高，但受制于10#机组采暖抽汽流量限制，余热回收量反而降低。
分析得出，当对外供出热量一定时，热泵的供热量和回收余热量都要增加，同时，热泵的换热面积和成本也会大幅度增加。根据目前的以热定电、好处归电法及本项目经济性，在增加相同供热能力情况时，热泵的价格越低越好，因而，热泵的选型最优值为背压4.5 kPa。
综上所述，改造方案定为采用4台余热回收量为14.5 MW吸收式热泵，以凝汽器出口27℃，8 322 t/h的循环冷却水作为低温热源，以0.25 MPa，264 t/h的采暖抽汽作为驱动热源加热48℃，8 560 t/h的热网循环水回水至72℃到尖峰加热器再次加热，循环冷却水降至21℃后再引入凝汽器吸收低压缸排汽余热，从而达到余热回收利用的目的。此方案可回收冷却循环水低品位热量，提高电厂热量利用率。3个参数下的热泵选型数据如表1所示。溴化锂吸收式热泵余热回收利用技术系统流程，如图1所示。
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2.3改造前后综合比较
改造完成的热泵系统于2018年11月15日正式投入运行，整个采暖季热泵运行极其稳定可靠，效果极佳，得到电厂员工高度好评。此外，热泵余热回收系统在保定市乃至河北省起到了节能降耗的带头作用，其影响深远。
节能效果如下：
（1）节煤分析：若电厂供热面积维持现在情况不变，新增热泵系统，减少五段抽汽量提高发电量，机组煤耗下降了17.71 g/kWh；背压影响机组煤耗升高了4.46 g/kWh；热泵系统耗电量使机组煤耗升高2.06 g/kWh，最终煤耗下降了11.19 g/kWh。
若电厂供热面积增加，抽汽量不变时，增加热泵系统后，机组煤耗下降了55.19 g/kWh；背压影响机组煤耗升高了4.46 g/kWh；热泵系统耗电量使机组煤耗升高2.06 g/kWh，最终煤耗下降了48.67 g/kWh。因此，在改造后，不论在任何情况下运行，机组煤耗都会降低，达到了节能降耗的目的。
（2）采暖期热泵运行期间，热泵回收余热量58 MW，采暖期120 d共计2 880 h，在1个采暖季中分初、中、末期，分别计算共新增供热量为：46.187万GJ。一个采暖期共节省1.769万吨标准煤，按每燃烧1吨标煤排放二氧化碳约2.6 t，二氧化硫约24 kg，氮氧化物约7 kg，烟尘2 kg计算减排量：
二氧化碳：每个采暖期减少排放的二氧化碳为1.769×2.6=4.599万t；二氧化硫：每个采暖期减少二氧化硫排放为1.769×0.024=424.5 t；氮氧化物：每个采暖期减少氮氧化物排放为1.769×0.007=123.8 t；烟尘：每个采暖期减少烟尘排放为1.769×0.002=35.4 t。
工程改造后，在节能的同时，二氧化碳、二氧化硫、烟尘等污染物的排放量也大为减少，具有极大的环保效益、经济效益和社会效益。
结语
本项目利用溴化锂吸收式热泵回收冷却循环水余热技术供暖。通过此技术，在冬季时使循环冷却水中的低品位热能回收利用，减少了电厂循环冷却水余热向环境中的排放，降低了电厂在采暖期的煤耗率。经过一个采暖期的稳定运行，不仅为电厂带来了巨大经济效益，而且带来了极佳的社会效益和环保效益。
参考文献
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