【摘要】通過探討水源熱泵在電廠循環(huán)冷卻水余熱回收中應用以及蒸汽噴射式熱泵在回收除氧器排汽和采用吸附式熱泵技術回收鍋爐排污水熱能中的應用，說明了熱泵技術在電/-""9應用具有顯著的節(jié)能效果。

1 引言

一般大型火電廠實際熱效率僅為40%，約60%的熱量被凝汽器循環(huán)冷卻水帶走排到環(huán)境中。電廠循環(huán)冷卻水排水溫度在50℃以下，屬于低品位熱能，直接利用范圍狹窄，以往都是采用冷卻塔直接排放的方式。同時，火電廠的生產(chǎn)過程存在各種余熱，如軸封漏汽、鍋爐排污、除氧器排氣等等均屬于攜帶余熱的工質(zhì)。這些熱量以前都是未加利用而直接排放到環(huán)境當中的。這些排放的熱量，不但造成了對環(huán)境的熱污染，還降低了火力發(fā)電廠的能源效率。

目前，國內(nèi)開展其余熱利用的電廠很少，僅占火電廠總數(shù)的16%。其中，87%的電廠主要利用方式是水產(chǎn)品養(yǎng)殖，其利用量極少，且效率十分低下。為了響應國家提出的節(jié)能減排的政策，很有必要開展高效率余熱利用技術的研究。熱泵技術在電廠余熱利用和節(jié)能工作中將發(fā)揮更大的作用。

2采用水源熱泵回收電廠循環(huán)冷卻水冷凝熱

2.1 以電廠循環(huán)冷卻水位為溫熱源的水源熱泵系統(tǒng)特點

電廠循環(huán)冷卻水作為水源熱泵的低溫熱源應當比城市污水、河水、海水以及地下水更為優(yōu)越。由于電廠循環(huán)冷卻水有相對清潔的水質(zhì)，相對穩(wěn)定的流量和較高的溫度，熱泵采熱設備便可相對簡單，且性能系數(shù)(COP)可保持較高水平。雖然熱泵系統(tǒng)的初投資較高，要消耗一定高品質(zhì)的電能，但設備自動化程度高，能量利用效率高，運行的費用比常規(guī)方式省。

2.2回收電廠冷凝熱的熱泵需要滿足以下條件

(1)高溫水源熱泵

電廠冷凝熱品位低，對35℃左右的冷卻水難以直接利用，必須用熱泵技術將溫度提升到一定值，一般熱泵熱水出口溫度為40～50℃，對采暖而言，水溫一般要求提高到70。80℃。熱電廠冷凝熱回收需要高挨j凝高蒸發(fā)的高溫水源熱泵。

(2)大容量大溫差熱泵

由于電廠冷凝熱量大、集中的特點，用熱泵回收的冷凝熱在電廠附近找不到足夠的熱用戶，必須遠距離輸送，滿足遠方用戶的要求。因此需要大容量大溫差熱泵集中供熱，單機容量在20。30 MW以上，熱水溫差在20℃以上，冷水溫差在8C左右。

(3)高制熱系數(shù)水源熱泵

為提高熱泵集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性，需要選擇制熱能效比大于4的熱泵機組。

2.3回收冷凝熱的利用

熱泵回收的熱量如何利用，是關系到循環(huán)水余熱利用實用價值的根本問題。提升溫度后的余熱量盡可能在電廠附近區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)過程及冬季采暖中利用。

(1)利用回收的凝結熱供暖

熱泵一循環(huán)水供暖系統(tǒng)如圖1所示，通過熱泵系統(tǒng)將汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)與供暖系統(tǒng)分隔開來。對汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)來說，蒸發(fā)器相當于原來循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中的冷卻塔等冷卻設備，流動阻力增加的并不大，溫降相同或稍低，因而對汽輪機的凝汽器影響較小。熱泵系統(tǒng)的冷凝器是供暖系統(tǒng)中的熱源，由于系統(tǒng)靜壓力的要求，熱泵系統(tǒng)冷凝器的耐壓能力要高于供暖系統(tǒng)的靜壓力。此外，為防止意外情況下的超壓，在熱泵冷凝器的入口處應設置安全閥等保護措施。

需要注意的是：熱泵提升熱量如需借用城市供熱管網(wǎng)，則必須符合供熱網(wǎng)的技術要求。通常水熱網(wǎng)供水溫度為150℃，熱泵提升循環(huán)水余熱后的溫度難于達到，不可利用現(xiàn)成管網(wǎng)。對占熱力發(fā)電機組86%以上的非供熱機組這種主體機型，為循環(huán)水余熱利用而單獨鋪設供熱管網(wǎng)(除電廠廠區(qū)內(nèi)和廠址附近區(qū)域短距離供熱之外)不大可能。

(2)回收的凝結熱用于給水回熱系統(tǒng)

另外一個重要利用途徑是：回饋至電廠自身的熱力循環(huán).以提高熱機熱經(jīng)濟性。給水回熱系統(tǒng)即是對此而設的，它對機組和電廠的熱經(jīng)濟性起著決定性的作用。熱泵將循環(huán)冷卻水熱量提出后可以回熱凝結水，提高給水吸熱過程的平均溫度，并減少低壓抽汽用于回熱系統(tǒng)的用汽量。

3采用蒸汽噴射熱泵對除氧器排汽進行自動回收

除氧器排汽造成了大量的工質(zhì)損失和熱能浪費，既增加了補水量，又增加了除鹽水制水成本。如果火力發(fā)電廠全部回收這部分排汽，其節(jié)能效果相當顯著。除氧器余汽回收系統(tǒng)，既實現(xiàn)了良好的除氧效果，又可解決噪聲污染等問題，同時還可回收大量工質(zhì)及熱量。

除氧器廢汽回收和自動排氧系統(tǒng)主要在實現(xiàn)除氧器自動排氧的前提下，采用蒸汽噴射熱泵技術對除氧器排汽進行自動回收，得到出口壓力穩(wěn)定的蒸汽汽源。

3.1 蒸汽噴射式熱泵組成及工作原理

蒸汽噴射式熱泵以水蒸汽作為工作介質(zhì)，經(jīng)拉法爾噴嘴加速后，形成高速氣流來攜帶被抽氣體，從而達到抽氣的目的。

蒸汽噴射式熱泵由噴嘴、接受室、混合室和擴壓器四部分組成，其結構如圖2所示闈。進人壓縮器前壓力高的驅(qū)動蒸汽以很高的速度從噴嘴噴出，進人接受室，并把噴射器前壓力較低的引射蒸汽吸走。在噴射器里，驅(qū)動蒸汽的動能一部分傳給引射蒸汽，驅(qū)動蒸汽和引射蒸汽進人混合室中進行速度均衡，伴隨著壓力的升高，混合流體進人擴壓器，壓力將繼續(xù)升高。在擴壓器出口混合流體已形成一股居中壓力的壓縮蒸汽，此時蒸汽壓力已經(jīng)達到熱用戶要求而進人供熱系統(tǒng)中。

目前采用針形閥對蒸汽噴射式熱泵供汽量進行調(diào)節(jié)的技術已經(jīng)成熟，運行效果良好，并且結構極其簡單，投資少，運行費用低。

3.2蒸汽噴射熱泵回收除氧器排汽的技術特點啊

(1)將噴射式熱泵技術用于除氧器系統(tǒng)，實現(xiàn)了在驅(qū)動汽壓力、除氧器壓力、供汽負荷等均在較大變工況范圍內(nèi)熱泵的穩(wěn)定運行。

(2)將除氧器廢汽回收與自動排氧系統(tǒng)有機結合，不但減少投資，而且增加設備運行安全性。

(3)實現(xiàn)了除氧器的廢汽回收利用，提高了除氧器余汽的能量品位，拓寬了蒸汽的使用范圍。

3.3回收排氣的利用

回收的排汽不僅可以作為恒壓熱源用于非生產(chǎn)系統(tǒng)(蒸汽制冷、加熱)，還可以作為動力源用于汽動給水泵驅(qū)動、蒸汽吹灰等。

4采用吸附式熱泵對鍋爐連續(xù)排污進行熱回收

連續(xù)排污是保證電站鍋爐水質(zhì)的重要手段.根據(jù)補水方式和機組容量，一般連續(xù)排污量為鍋爐蒸發(fā)量的1%～5%。排污水直接由汽包排出，壓力與溫度很高。電廠一般設計采用排污擴容器對部分排污熱量與工質(zhì)進行回收。但在實際應用中，由于運行和技術原因，，大多棄之不用，而將閃蒸汽排到大氣中或把高溫高壓排污水直接排到地溝，造成熱量與工質(zhì)的嚴重浪費和對環(huán)境的熱污染。采用新型吸附式熱泵技術回收排污熱，具有顯著的節(jié)能效果。

4.1 吸附式熱泵組成及工作原理

固體吸附式制冷結構如圖3所示

固體吸附床相當于壓縮機，對吸附床加熱使其吸附的制冷劑蒸汽解析，床內(nèi)壓力升高，達到冷凝壓力后，制冷劑蒸汽進入冷凝器，凝結后通過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器。此時對吸附床冷卻使之吸附，床內(nèi)壓力降低，當壓力降低到蒸發(fā)壓力后.，制冷劑蒸發(fā)，蒸發(fā)的制冷劑蒸汽重新被吸附到吸附床中，完成制冷循環(huán)。冷凝器的放熱和吸附床的解析熱由冷卻水帶走。目前雙效固體吸附制冷機的熱力系數(shù)已達1.2左右，在單機制冷量1000 kW以下的中小型制冷場合具有較高性能價格比，采用固體吸附式空調(diào)，熱泵回收電站鍋爐排污熱是可行的。

4.2固體吸附式熱泵回收電站鍋爐排污熱的技術特點

(I)采用新型固體吸附式制冷技術，結構簡單，可靠性高，初投資低，耗電少，無污染，具有良好的節(jié)能與環(huán)保效益。

(2)可適應擴容器閃蒸汽壓力、液位和負荷大幅度變化，控制方便，安全可靠。

(3)直接將排污熱轉(zhuǎn)化為空調(diào)用冷，可節(jié)省大量空調(diào)用電。

(4)無空調(diào)負荷期改作熱泵運行，直接對電廠熱力系統(tǒng)供熱，可顯著提高機組熱經(jīng)濟性。

(5)固體吸附式制冷回熱量全部回收到電廠熱力系統(tǒng)，無熱量浪費。并且設備投資、維護費用和耗電都較低。

5結論

(1)可以采用水源熱泵來回收凝汽器冷卻循環(huán)水的熱量。冬季可以用來供暖，鑒于其冷凝熱量大、集中的特點，盡量優(yōu)先采用電廠及其附近用熱的消化方式。若消化不了，則只能遠距離輸送。遠距離輸送必須利用現(xiàn)有熱網(wǎng)。熱泵出口水溫不滿足現(xiàn)有熱網(wǎng)的供熱參數(shù)的問題，可以考慮利用熱泵技術來回收除氧器排汽的熱能以及利用鍋爐連續(xù)排污的熱能將這部分熱泵出口水加熱至熱網(wǎng)參數(shù)來解決。夏季，可以將這部分熱能用于加熱凝結水，提高給水吸熱過程的平均溫度，從而減少低壓抽汽用于回熱系統(tǒng)的汽量。

(2)除氧器排汽造成了大量的工質(zhì)損失和熱能浪費增加了補水量，采用蒸汽噴射式熱泵回收除氧器排汽，節(jié)能效果相當顯著。

(3)采用新型吸附式熱泵技術解決了鍋爐連續(xù)排污水熱量回收的難題，具有顯著的節(jié)能效果。

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