热电厂循环水热泵供热技术方案与节能性分析

（1．中国市政工程华北设计研究总院河南分院；2．河南建科市政工程设计有限公司，河南 郑州 450000）

热电厂循环水热泵供热技术方案与节能性分析

晏洪浩

（1．中国市政工程华北设计研究总院河南分院；2．河南建科市政工程设计有限公司，河南 郑州 450000）

本文简述了热电厂循环水热泵供热的原理，介绍了某300MW级热电厂环水热泵供热技术方案，分析了该方案的节能性和节水性。强调环境保护和资源节约。

循环水供热；节能减排；热泵技术；供热改造

概述

目前300MW级热电机组的全厂热效率一般在50%左右，大量的热能通过电厂循环水在冷却塔中散放。电厂循环水热能品位低、量大、集中，在热电厂近距离内一般难以找到足够的稳定的热负荷，必须扩大集中供热的距离才能加以利用。为了输送的经济性，一般以高温水大温差的方式输送到远距离的城市换热站。这就需要利用吸收式热泵吸收低品位的冷凝热，使用汽轮机抽汽作为驱动蒸汽，热泵机组将热网 50～60℃的回水加热到85℃左右，再通过汽水加热器将水温提高到110～120℃供水温度，对城区集中供热。用热泵系统回收电厂循环水中的热能，既降低了电厂热量的浪费，保护了环境，又开发了一种清洁能源，增大了热电厂的供热能力。本文以某2×300MW电厂供热改造为例，对循环水热泵供热技术方案与节能性进行介绍和分析。

1 吸收式热泵原理。

吸收式热泵以溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂，汽轮机抽汽为驱动热源，利用制冷剂在低压真空状态下低沸点沸腾的特性，提取循环水中低品位的热量，通过回收转换制取85℃左右的热水。输入1份汽轮机抽汽的热量，可以提取0.6～0.8份循环水中热量，从而得到1.6～1.8份85℃左右的热水的热量，热泵的能效比在1.6～18之间。

2 热泵系统设计方案。

本项目利用某电厂（2×300MW机组）供热抽汽改造的蒸汽（0.8MPa，337℃）经减温减压（0.6MPa，168℃）后驱动吸收式热泵机组，回收循环冷却水余热，将一次管网热水回水温度从50℃提升至85℃（热泵机组厂家提供数据），再利用热网加热器将一次管网热水加热到110℃提供给市政管网供热。循环冷却水经吸收式热泵机组提取热量后回到冷却塔水池。本项目冷凝热回收系统包括蒸汽系统、结水回收系统、余热水系统、热网循环水系统、补水系统。系统图如图1：

2.1 蒸汽及凝结水系统。蒸汽系统为溴化锂吸收式热泵机组提供驱动热源，同时为热网加热器提供热源。本项目2×300MW 机组打孔抽汽（0.8MPa，337℃），一部分供热网加热器，另一部分经减温减压后为溴化锂吸收式热泵机组提供驱动蒸汽，减温减压后参数：0.6MPa、168℃。凝结水采用闭式回收系统，回收热泵和热网加热器的凝结水，凝结水通过凝水泵打回电厂除氧器

2.2 电厂循环水（余热水）系统。电厂循环冷却水（余热水）经加压泵打入热泵机组，经热泵吸热后再返回冷却塔的系统。余热水取水时采用两路并联，为了便于管理和计量，在使用时只从一台机组取出，经热泵机组吸热后，回到对应的冷却塔。溴化锂热泵机组从余热水中提取热量，使余热水由 35℃降至 27℃。

2.3 热网循环水系统。热网循环水系统是将热力网回水加温加压到满足热力网供水参数的系统。城市热网的回水经过除污器从溴化锂热泵机组吸热，将城市热网回水由50℃提高至85℃。再通过热网循环泵加压后进入热网加热器，将水温从85℃升高到110℃，向外供热。由于热网循环泵的扬程大于热泵机组的最大承压能力（1.0MPa）， 所以热网循环泵设置在热泵机组的后端。

2.4 补水系统。补水系统为热网提供补充水。根据热网循环水量设置一条补水管线，正常补水时，由化水车间来水进入软水器软化后经除氧器除氧，除氧水经补水泵打入热网回水管。软化水一支为补水箱供水,在事故状态，除氧水不能满足补水量要求时，将补水箱的水直接打到热网回水管。补水系统兼做定压系统。

3 热泵系统节能性分析。

根据《项目可行性研究报告》中近期最大热负荷300.52MW（折合蒸汽429.31t/h），年供热量211.25×104GJ和热泵厂家提供的数据，热泵机组进出水温度为50℃和85℃，能效比1.65，热网加热器进出水温度为85℃和110℃。按最大热负荷计算，热泵系统相关参数计算如下：

热水管网流量：

图1 系统图

300.52 ×3600÷4.18÷（110-50）=4313.7t/h； 热 泵 机 组 供 热负 荷：4.18×4313.7×（85-50）÷3600=175.3MW；热网加热器供热负 荷：4.18×4313.7×（110-85） ÷3600=125.22MW；热泵机组驱动蒸汽供热负荷：175.3÷1.65=106.24MW（折合蒸汽151.77t/h）； 从余热水回收供热负荷：175.3-106.24=69.06MW（折合蒸汽98.66t/h）；占总热负荷300.52M（折合蒸汽429.31t/h）的22.98%年回收余热：211.25×104GJ×22.98%=48.54×104GJ（折合标16561t）可见吸收式热泵机组全年运行回收的余热折合标煤16561t，不仅经济效益明显，而且满足用户供热需求的同时，减少对环境的污染。

4 节水量计算

根据电厂提供的资料，1台300MW机组满负荷时，冷却循环水量为36883t/ h，冷却塔设计补水量为658.8t/h。本项目平均热负荷余热水量为5185t/h，占循环水量的14.06%，这部分水不需要回冷却塔去散热，而直接回水池，减少了回冷却塔的蒸发和风吹损失，按减少损失80%计算，节水量约为658.8×14.06%×80%=74.1t/h，整个采暖期节水量约为21.34 万吨。

结语

对热电厂来说可以优化设备、降低供热成本，缓解现有供热机组供热能力不足的问题，满足更多的供热需求，可以为提供城市集中供热提供更多的热源，从而进一步扩大供热市场；对社会来说可以增加人们的幸福和对政府的信任感；对环境来说可以节约燃煤、节约大量水，减少温室气体CO2和NOX等有害气体以及粉尘的排放；不仅使火电厂“十二五”期间的节能减排目标得到进一步的保证，更会对企业的可持续发展产生积极影响和促进作用。

[1]热电联产规划设计手册[Z]．

[2]中小型热电联产工程设计手册[Z]．

TM62

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