一、熱電廠余熱利用背景

1.1、火電廠余熱的特點(diǎn)

u 品位。排汽壓力：水冷，4-8kPa;空冷，15kPa。冷凝溫度:水冷，29-41.5℃;空冷，54℃左右。

u 量、集中。平均發(fā)電耗熱約占總輸入的32%左右。純凝汽工況排入氣的可回收冷凝熱占50%以上，為發(fā)電耗熱的1.5倍以上;供熱工況可回收冷凝熱約為發(fā)電耗熱的0.7-1.3倍。

*熱工手冊 任澤霈等 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2002年11月版

1.2、我國熱電廠能源利用現(xiàn)狀

冷凝熱排空(丟棄)：熱電廠做功的蒸汽需要冷凝成水回到鍋爐。目前普遍采用的方法是通過水冷或空冷冷凝蒸汽，冷凝熱排入氣。由于冷凝熱屬于品位熱源，難以利用,除真空的背壓機(jī)組外，少回收。

正在集中供熱的熱電機(jī)組以及可資利用的火電機(jī)組的冷凝熱部分未被利用，冷凝熱仍然通過空冷島或涼水塔排空，火(熱)電機(jī)組，包括單機(jī)容量在300MW以上的型火電機(jī)組仍然在效率能耗的狀態(tài)下運(yùn)行。

火力發(fā)電廠冷凝熱通過涼水塔或空冷島排入氣，形成巨大的冷端損失，是火力發(fā)電廠能源使用效率下的主要原因，不僅造成和水(或電)的浪費(fèi)，同時(shí)也嚴(yán)重地(熱)污染了氣?；鹆Πl(fā)電廠冷凝熱排空，是我國乃至普遍存在的問題，是浪費(fèi)，也是無奈。

然而，隨著熱泵的發(fā)展，特別是大型溫水源熱泵的問世，使得發(fā)電機(jī)組冷凝熱回收將成為可能。

二、熱泵介紹

2.1 熱泵種類

2.2 吸收式熱泵原理

類吸收式熱泵也稱增量型熱泵，以消耗高溫?zé)崮転榇鷥r(jià)，從高溫?zé)嵩粗谢厥諢崃?，制取中溫位的熱能?

2.1 熱泵原理

從工作原理講，熱泵就是制冷(熱)機(jī)，熱泵用溴化鋰水溶液為工，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。

溴化鋰(LiBr):白色立方晶系結(jié)晶或粒狀粉末，易溶于水，溶于乙醇和乙醚，可溶于甲醇、丙酮、乙二醇等有機(jī)溶劑。其水溶液表面張力，有強(qiáng)烈的吸收水蒸氣的能力。

真空度與水的沸點(diǎn)之間的關(guān)系：真空越高，沸點(diǎn)越高(見下圖)

2.2 熱泵構(gòu)造及原理

溴化鋰吸收式熱泵由取熱器、濃縮器、加熱器和再熱器四個(gè)部分組成。

過程一：余熱熱提取

取熱器內(nèi)一直保持真空狀態(tài)，利用水在一定的壓環(huán)境下便會(huì)溫沸騰、氣化的原理，將水變?yōu)樗魵狻碜岳淠鞯恼羝畤娏茉谌崞鲹Q熱管的外表面溫蒸發(fā)，吸收換熱管內(nèi)部流動(dòng)的溫廢熱源的熱量，同時(shí)產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入加熱器，完成熱量的回收提取過程。

過程二：余熱熱量的轉(zhuǎn)移

在加熱器內(nèi)，利用溴化鋰濃溶液的吸水放熱性能，頂部的溴化鋰濃溶液吸收來自取熱器的水蒸汽，溴化鋰溶液的溫度迅速升，溶液分布在吸收器換熱管外部，加熱換熱管內(nèi)需要提高溫度的熱媒，實(shí)現(xiàn)了溫?zé)嵩吹臒崃肯虮患訜釤崦睫D(zhuǎn)移，同時(shí)溴化鋰溶液由濃變稀，不再有吸水性，需要濃縮循環(huán)使用。

過程三：吸收工的濃縮

在濃縮器內(nèi)，利用驅(qū)動(dòng)熱源的熱量，對來自加熱器的溴化鋰稀溶液進(jìn)行濃縮，產(chǎn)生的濃溶液繼續(xù)回到加熱器內(nèi)繼續(xù)吸收水蒸汽加熱供熱水，溶液濃縮產(chǎn)生的溫二次蒸汽去再熱器。

過程四:二次蒸汽冷凝

再熱器是利用濃縮器內(nèi)蒸汽加熱濃縮溴化鋰稀溶液變成溴化鋰濃溶液而蒸發(fā)出來的二次乏汽，對上述循環(huán)管路中經(jīng)過加熱器加熱的熱水進(jìn)行再加熱，從而達(dá)到更高的溫度。

三、熱電廠余熱利用方案

3.1、熱電廠常用抽汽供熱模式

3.2、熱電廠吸收式熱泵余熱利用方案

方案描述：

采用吸收式熱泵回收排汽冷凝熱將一次供熱水從60℃加熱到90℃，熱水90℃到120℃使用汽輪機(jī)抽汽來加熱

熱泵回收循環(huán)冷卻水的余熱，冷卻水40℃進(jìn)熱泵，30℃出

熱泵機(jī)組需要使用部分0.5MPaG的蒸汽作為驅(qū)動(dòng)熱源

熱泵機(jī)組用電量(單臺(tái)供熱量30MW，機(jī)組用電30KW)

方案選六臺(tái)單機(jī)制熱量30MW的吸收式熱泵設(shè)備

吸收式熱泵熱量平衡圖

◆ 根據(jù)變工況運(yùn)行曲線，在外部環(huán)境冷時(shí)熱泵的負(fù)荷小，

一次網(wǎng)平均回水溫度為55℃時(shí)，熱泵制熱量為110%，

采用本項(xiàng)目節(jié)能解決方案年平均可回收冷凝熱79.2MW

注：6套×12MW×1.1=79.2MW

◆ 如果采暖季平均供暖負(fù)荷按冷天負(fù)荷的80%進(jìn)行計(jì)算，

本項(xiàng)目六套吸收式熱泵增加的供暖面積為198萬m2

注：79.2MW÷50W/m2÷80%=198萬m2

◆ 擴(kuò)容收入

本項(xiàng)目單套30MW吸收式熱泵可增加供暖面積24萬m2

采用六套吸收式熱泵可增加供熱面積144萬m2

采暖費(fèi)按24元/m2計(jì)算，年增加采暖費(fèi)收入3456萬元。

◆ 節(jié)能收入

本項(xiàng)目六套熱泵年平均負(fù)荷為110%，平均可回收冷凝熱79.2MW ，全年增加供熱量103.2GJ，節(jié)能5.42萬噸標(biāo)煤/年，節(jié)能效益明顯。

◆ 節(jié)水收入

本項(xiàng)目采用吸收式熱泵回收循環(huán)水帶走的汽機(jī)排汽冷凝熱，從而降了電廠冷卻塔的負(fù)荷，減少了冷卻塔的水量損失，每年可以節(jié)水49.4萬噸。

◆ 環(huán)保效益

本項(xiàng)目采用吸收式熱泵代替燃煤鍋爐提供集中供熱， 為此：

每年減少二氧化碳排放量13.5萬噸

每年減少二氧化硫排放量1694噸

每年減少氮氧化物排放量804噸

◆ 機(jī)組熱效率提、煤耗降(詳見下表)

本工程小機(jī)組與600MW機(jī)組指標(biāo)參數(shù)比較表

由上表可知小機(jī)組效率、煤耗，而帶供熱的小機(jī)組效率并不，煤耗并不，別是能夠回收循環(huán)水余熱的小機(jī)組效率之，遠(yuǎn)于(600MW及以上)機(jī)組;煤耗之，遠(yuǎn)于(600MW及以上)機(jī)組。

所以建議在采用余熱回收提小機(jī)組效率，在“上壓小”的同時(shí)對效率煤耗的小熱電要區(qū)別對待;通過關(guān)停小火電降供電標(biāo)煤耗是有限的，今對火(熱)電廠節(jié)能主攻方向應(yīng)轉(zhuǎn)為冷凝熱回收，冷凝熱回收潛力巨，熱泵應(yīng)力推廣。

四、應(yīng)用前景

我國集中供熱隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)發(fā)展迅速，2009年全國集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到35.6億平方米。北方地區(qū)集中供熱熱源日顯不足，現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱能力有限，在許多城市不得不建型區(qū)域鍋爐房(熱源廠)作為集中供熱熱源。熱源缺口較。

而近接二連三出現(xiàn)的霧霾天氣令區(qū)域鍋爐房備受詬病，其熱效率，對環(huán)境污染嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，區(qū)域鍋爐房對霧霾天氣“貢獻(xiàn)”為25%。所以對熱電廠、鋼鐵廠等耗能戶的余熱回收可謂一舉兩得，余熱回收利用的市場非常廣闊。

據(jù)國有關(guān)部門公布，至2009年，我國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備容量87407萬千瓦，其中火電65205萬千瓦，可資利用的火電按15000萬千瓦(不足四分之一)估計(jì)，每發(fā)1瓦電回收冷凝熱按0.7瓦估計(jì)，供暖期按5個(gè)月估計(jì)，供冷期按3個(gè)月估計(jì)，每年可回收冷凝熱2177.28百萬吉焦。如果供熱鍋爐平均運(yùn)行效率按60%估算，每年可節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤1.2億噸。如果被改造的有50%的水冷機(jī)組，按每兆瓦裝機(jī)容量年節(jié)水1萬噸計(jì)算，每年節(jié)水15億噸。

每年減排二氧化碳3億噸，向氣中少排熱2177百萬吉焦。

按照以上預(yù)測，回收冷凝熱總裝機(jī)容量為105000兆瓦，溴化鋰吸收式熱泵與離心熱泵按7:3估算，需要溴化鋰吸收式熱泵總裝機(jī)容量73500兆瓦，需要離心熱泵總裝機(jī)容量31500兆瓦。

熱價(jià)按27元/吉焦計(jì)算，每年回收冷凝熱收入587.8億元。水費(fèi)按5元/噸計(jì)算，每年節(jié)水收入75億元。

熱指標(biāo)按50瓦/平方米計(jì)算，利用回收的冷凝熱可以增供熱面積21億平方米。

每平方米供熱面積投資按80元(熱源50元，一次管網(wǎng)和換熱站30元)估計(jì)，利用冷凝熱供熱可以拉動(dòng)投資1680億元。

仟億達(dá)股份是能源項(xiàng)目投資、資源循環(huán)利用項(xiàng)目投資集團(tuán)，以金融資本推動(dòng)節(jié)能環(huán)保事業(yè)。主要采用合同能源管理服務(wù)模式，為客戶提供工業(yè)整體節(jié)能環(huán)保解決方案。業(yè)務(wù)涵蓋分布式能源項(xiàng)目投資，包括園區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電三聯(lián)供、光伏發(fā)電、利用余熱及可燃?xì)怏w進(jìn)行余熱發(fā)電、余熱余壓回收利用，煤改氣投資建設(shè)，脫硫脫硝，電機(jī)拖動(dòng)節(jié)能，包括中壓變頻節(jié)能、節(jié)能泵改造，同時(shí)公司自行研發(fā)能源管理平臺(tái)、在線監(jiān)測平臺(tái)。公司主要服務(wù)領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)領(lǐng)域，包括冶金、建材、電力、化工、煤炭、石油、機(jī)械、紡織、輕工、醫(yī)藥等型生產(chǎn)耗能企業(yè)。

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