火力发电厂废热回收方案及可行性探析

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摘 要 在火力发电厂废热回收中，热泵是不可或缺的装置。由于火力发电厂的循环冷却水携带一定的低位热量，需要将低位热量回收，热泵作为一种有效的低位热能回收利用装置，能够将低位热量回收，将其应用于凝汽器冷凝水的预热，还能够促进循环冷却水废热回收的再利用。文章将对火力发电厂废热回收方案及可行性进行深入探讨。

关键词 火力发电厂；热泵；电厂循环冷却水；可行性

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0077-02

在我国的电力工业中，火力发电厂主要以凝汽式汽轮发电为核心的燃煤火电厂为主，发电总量非常高，占总发电量的80%左右，但是热能利用率却较低，有一半以上的热量都被温度很低的循环冷却水携带而在大气中蒸发。由于循环冷却水的温度较低，无法采用常规手段提高其回收利用率，此部分能源回收易被忽视，长期下来，造成了大量能源的浪费，对环境也带来了很大的危害，必须采用先进手段加强对这部分能源的回收利用。将热泵应用于火力发电厂废热回收中，不仅可以减少煤炭能源消耗，还能够有效提高煤炭能源的利用率，对火力发电厂实现经济效益、社会效益和环境效益具有重要现实意义。

1火力发电厂废热回收方案

1.1热泵的工作原理

热泵是一种能够将热源从低温环境中转移到高温环境中的装置，能够提升能量。在火力发电厂废热回收中，热泵的工作原理是通过消耗一定的电能或高温蒸汽，将循环冷却水中所携带的低品位热能吸收，并将高位能和低位热能这两部分能量通过热泵输送到高温环境中去。对于热泵工作性能的评价，可将热泵机组的供热系数作为评价依据。当前，应用于火力发电厂废热回收中的热泵一般为电动压缩式热泵，其供热系数在310～510之间，由此可以看出来，当热泵消耗一定的高位能的时候，中位能的产生可达数倍。所以，热泵是一种非常有效的废热回收装置，其应用于循环冷却水的回收利用中对火力发电厂来说具有重要意义。

1.2火力发电厂循环水废热回收系统流程

火力发电厂中，汽轮发电机组的常规循环冷却水废热回收系统主要是由循环水泵、凝汽器、冷却塔和积水池等组成的。热泵回收系统则由电动压缩机、两组换热器和节流阀组成，在这个系统中，一组换热器可作为蒸发器进行吸热，另一组换热器相当于冷凝器，通过此系统将循环水直接引到具有吸热功能的换热器中，并在此换热器中得到冷却，冷却后，循环水进入积水池或凝汽器循环水的进水管，凝结水从凝结水泵中流出来后，经过热泵冷凝器加热后流回电厂锅炉房。

2 可行性研究

2.1回收途径的可行性

火力发电厂循环冷却水携带的废热是地位能源，其直接利用范围和利用率非常低，将热泵技术应用于火力发电厂循环冷却水废热回收中，能够有效提高低品位能源的品味，扩大能源应用范围，提高能源的利用率。现阶段，热泵技术在火力发电厂废热回收中的应用越来越广泛，科研人员也不断在实践中根据低品位能源的形式和特征开发出更多类型、更能满足废热回收需求的热泵，比如工业余热泵、地源热泵、太阳能热泵、城市污水源热泵、空气源热泵等。不同的低位热源其特点也不尽相同，这就在一定程度上限制了各种热泵技术的应用，也使得热泵技术存在着一定的缺陷，比如地源热泵的取水问题、回灌问题，且易对地温带来影响，太阳能热泵的非持续供热，城市污水源热泵在污水处理和设备防腐方面存在着一系列问题，空气源热泵的蒸发器冬季易结霜等。但总的来说，相对于常规废热回收手段，热泵作为一种低位能源回收利用装置，具有非常显著的优越性。首先，热泵装置位于地面，不需要在地面上打深井来安置热泵管路和两组换热器，大大节省了投资；第二，循环水的流动性非常好，且具有较好的换热性能，热泵只需要很短的时间内就可以启动；第三，循环水相对于污水来说比较清洁，热泵的传热效果会保持稳定，不易出现恶化现象；第四，循环水具有稳定的温度、流量，热泵蒸发器不会像空气源热泵那样出现结霜的现象；第五，能够在一定程度上将凝汽器循环水进水温度降低，提高凝汽器的真空度，增加热泵机组工作的稳定性和效率。由此可见，将火力发电厂循环冷却水作为热泵的低位热源是可行的。但是由于受到较低的出水温度、技术和经济等因素的限制，热泵的应用范围较小，火力发电厂废热回收利用效率较低。因此，可结合火力发电厂的生产特点，按照上文思路和方案，利用热泵技术达到循环冷却水废热回收再利用的目的。

2.2效益分析

目前，火力发电厂循环冷却水废热回收中所用的热泵机组主要以300MW汽轮发电机组为主，其具有很高的节能效益和经济效益。300MW汽轮发电机组主要技术参数包括：冷却水温度20℃，高压缸效率87.07%，排气压力4.9kPa，主蒸汽流量907.3t/h，循环水流量30000m3/h，37℃水蒸气凝结热2414kJ/kg，给水温度273.8℃，耗热率7921kJ/kwh，中压缸效率92.25%，厂用抽汽流量45t/h，循环水进水温度10℃，循环水出水温度24℃。

假如热泵废热回收系统一年运行时间为7000h，凝结水量为主蒸汽流量的80%，凝结水温度由30℃升至80℃，火力发电厂发电效率为42%，锅炉效率为88%，煤发热量为5550kcl/kg，通过计算可得出，冷凝器放热量可达46400kW以上，节煤量约达到56000t，而热泵电动机消耗功率为13257kW，电量消耗煤约36000t，采用热泵回收每年可节省煤资源约20000t。据相关资料显示，少燃烧1吨煤，就可少排放二氧化碳、二氧化硫、灰渣、烟尘各440kg、20kg、269kg、15kg，根据上面假定数字计算出的火力发电厂的节煤数据可得出，每年可减少二氧化碳排放量8800t，二氧化硫排放量400t，灰渣排放量5200t，烟尘排放量3000t。从上面计算出的数据可以看出来，将热泵应用于循环冷却水废热回收中，并将其用于火力发电厂冷凝水的预热，具有良好的节能效益和经济效益。

3结论

热泵是一种有效的低位热能回收利用装置，将热泵技术应用于火力发电厂的废热回收中，不仅能够有效降低煤炭能源消耗，还能够提高煤炭能源的利用率，为火力发电厂社会效益、经济效益以及环境效益的实现打下了坚实基础。但是也应认识到热泵出水温度低、供热系数小的缺点，这些缺点必将制约废热回收技术的应用范围和废热回收利用率，使得废热回收热泵技术的各种效益得不到有效发挥。因此，必须加大投入，利用先进科技，促进热泵技术在火力发电厂废热回收中的应用和发展，最大限度提高热泵废热回收系统的节能效益和经济效益，提高废热回收利用率。

参考文献

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