300MW供热机组循环水余热供热技术初探

华电能源股份有限公司佳木斯热电厂 郑志权 崔野 杨帆

哈尔滨理工大学荣成学院 李忠

0 引言

近年来，随着社会的日益发展与进步，国家对资源节约、环境保护、能源的综合利用等方面的要求逐步提高。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。这是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。

因此，华电能源股份有限公司佳木斯热电厂结合可利用的余热情况和集中供热需求，提出了回收凝汽器循环冷却水余热制取集中供热采暖热水，以求解决越来越突出的节能降耗矛盾，促进生产的可持续发展。

1 蒸汽型吸收式热泵技术介绍

吸收式热泵全称为第一类溴化锂吸收式热泵，它是在高温热源（蒸汽、热水、燃气、燃油、高温烟气等）驱动的条件下，提取低温热源（地热水、冷却循环水、城市废水等）的热能，输出中温的工艺或采暖热水的一种技术。它具有安全、节能、环保效益，符合国家有关能源利用方面的产业政策，是国家重点推广的高新技术之一。

吸收式热泵的能效比COP值——即获得的工艺或采暖用热媒热量与为了维持机组运行而需加入的高温驱动热源热量的比值，按工况的不同可达1.7～2.4。而常规直接加热方式的热效率一般按90%计算，即COP值为0.9。采用吸收式热泵替代常规直接加热方式节能效果显著。

蒸汽型溴化锂吸收式热泵运行原理流程图如图1所示。

图1 热泵运行原理流程图

它是以蒸汽为驱动热源，溴化锂浓溶液为吸收剂，水为蒸发剂，利用水在低压真空状态下低沸点沸腾的特性，提取低位余热源的热量，通过吸收剂回收热量并转换制取工艺性或采暖用的热水。热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器及二次加热器和高低温热交换器所组成的热交换器的组合体，另外包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统。

2 循环水余热回收利用装机方案

由于第一类吸收式溴化锂热泵技术需要以蒸汽作为热泵的驱动汽源，其蒸汽需要从本机组抽取，另外能够从循环水中提取热量与循环水在凝汽器出口的温度有着直接的关系，因此为满足将循环水中的热量全部提取出来同时还要满足机组对外供热的条件时，其抽汽量与低压缸排汽量还有循环水量之间存在着相匹配的关系。

原300MW供热机组热网循环水供/回水设计温度为120℃/70℃，但由于电厂供热的热力公司达尔凯公司范围内的热网管线比较老化，不能承受热网循环水的设计温度，根据华电能源股份有限公司佳木斯热电厂提供的电厂供热质调节曲线（见图2），热网的供回水温度在室外气温为－26℃时分别为95℃和60℃。其他时间均低于此温度，考虑到本项目的热泵在基础热负荷下工作，因此将热网循环水在热泵的进口和出口的温度设定为60℃和90℃作为热泵工作的最大工况，当热泵工作在循环水进出凝汽器不同温度的工况时，热泵出口温度将会低90℃，在室外气温最低的一段时间，可以通过尖峰加热器调整热网循环水供水温度达到90℃。

经过对华电能源股份有限公司佳木斯热电厂近期热负荷以及目前机组所连接热网的分析，初步选取其额定抽汽工况的340t/h抽汽作为热泵选型的方案，即在抽汽量为340t/h到机组的最大抽汽量520t/h之间，在主汽进汽量为额定时，找到一个平衡点，即在此点与汽轮机最大抽汽量之间运行时，机组的凝汽器循环水的余热可以全部回收利用，在其他工况可以通过调整主蒸汽的进汽量或循环水补水量等措施满足机组和热泵安全、平稳的运行，保证供热的需求。

再考虑满足低压缸最少进汽量并留有余量即低压缸进汽量不变时，循环水余热全部回收为作为热泵选型的另一个方案。通过比较选出两种大方案中的最优方案，经再次比较，最终得出热泵选型的推荐方案。综上所述，华电能源股份有限公司佳木斯热电厂300MW供热机组利用循环水余热供热技术研究项目采用8台38.38MW的热泵方案。

图2 佳木斯热电厂供暖质条曲线

3 热泵驱动汽源压力的匹配

热电联产项目的运行原则是“以热定电”，为保证机组供热安全可靠，机组应在满足供热的前提下运行，同时热泵的驱动汽源和低温热源均有备用，因此虽然热泵驱动汽源的压力对热泵热网循环水出口的温度影响较大，但是机组在采暖期应可以保证热泵要求的驱动汽源压力。图3为热泵根据热网循环水进出口温度不同所需要的驱动汽源压力曲线。结合图1和图3可以看出，热泵在不同负荷时，驱动汽源压力也不同，而机组五段抽汽为压力可调整抽汽，在额定工况下可以满足热泵在最大工况时汽源的压力需求，在热泵驱动汽源压力要求并不高时，可以通过机组抽汽的压力调整满足热泵的需求。当机组降负荷到不能满足热泵驱动汽源压力时，可以切换到备用汽源。

4 供热可靠性

由于利用循环水作为第一类溴化锂吸收式热泵的低温热源，汽轮机的五段抽汽为第一类溴化锂吸收式热泵的驱动汽源，为提高项目实施的可靠性，无论是作为驱动汽源的五段抽汽还是作为低温热源的循环水，均与1号机组和2号机组相连，两台机组互为备用。华电能源股份有限公司佳木斯热电厂两台机组理论上可供约1500×104m2的供热面积，但由于热网中没有尖峰锅炉房，为保证电厂的供热可靠性，目前电厂只能承担936×104m2的供热面积，相当于热网的65%负荷。当本项目投入运行后，在保证供热可靠性能够达到65%时至少可以增加到1110×104m2的供热面积，因此本300MW供热机组利用循环水余热供热技术研究项目的实施，提高了华电能源股份有限公司佳木斯热电厂的供热可靠性。

图3 驱动汽源压力曲线

5 结束语

当今全球范围内，能源的供需矛盾日益突出，环境污染已经威胁人类的生存，倡导环境、能源、经济的可持续发展成为当代迫在眉睫需要解决的战略问题， 各国都日益重视可再生能源的开发与利用。华电能源股份有限公司佳木斯热电厂作是一座为当地提供主要电力和供热的电厂，如何节能高效地提供电力和供热，也是电厂需要考虑的问题之一。本项目采用成熟的吸收式热泵节能技术，回收利用电厂循环冷却的低温热能，通过热能转换提供生活区采暖，在不增加发电煤耗，不影响发电量的情况下，增加了电厂的供热能力，实现了节能降耗。

本项目为利用余热供热项目，采用吸收式溴化锂热泵，回收利用汽轮机排汽冷凝低温余热，将热能转移到集中供热网。初步估算，可增加电厂对外供热能力130.59MW，相当于电厂每年可节约7.05×104t标准煤，并可减排相应的大气污染物和粉煤灰，具有良好的节能减排效益。

[1]杨武.浅析电力系统的构建[J].科技创业家,2011（12）.

[2]陈剑锋.电力工程的施工流程管理事项探讨[J].科技创业家, 2011（12）.