电厂循环水供热技术的应用

韩彦国 郑立军 俞聪

【摘 要】从当前电厂的循环水供热技术的应用现状来看，还需要进行技术上的改进。为了提高循环水的利用效率，提高电厂的热效率，我们可以借助凝汽器排放热量，之后再借助循环水的余热回收热量。在这过程中，我们可能会用到热泵回收余热技术、低真空供热技术等等。具体的应用状况还要结合不同电厂的具体情况，及时的进行调整和改进。这样不仅能够减少成本，还能获得更高的经济效益。

【关键词】电厂循环水；热泵回收余热；低真空供热技术

目前能源日趋紧张，更加经济、环保的循环水余热利用技术的应用已经成为了电厂发展的新趋势。然而电厂循环水的余热并不能直接用于供暖，因为其温度较低，尚未达到能够直接供热的高品位，应先对其升温再加以利用。我国应用的电厂循环水低品位热能回收技术主要有汽轮机低真空工况运行方式和热泵吸收循环水低品位热能技术。

一、循环水供热技术应用的意义

最近几年我们国家的经济发展迅速，城市化进程也在不断地加快。很多城镇的人口剧增，这也增大了电厂的工作负荷，导致城镇供热不足。人们为了满足城镇的供热需求也在不断地破坏生态环境。在这过程中很多生产加工过程中排出的热量没有得到充分的利用，造成了大量的资源浪费。还有很多电厂都是借助循环冷却系统排放热量，忽视了这些热量带来的能量。据调查研究，我们能够发现，如果我们把这些浪费的余热再次加工应用在人们的生活中，就能减少电厂的工作负荷。当前很多电厂都已经应用了循环水供热技术，但在实际应用的过程中还存在着一些问题。例如，电厂在冬季工作的时候循环水的温度较低，产生的热量不能达到供热的需求，如何提高循环水的温度也成为当前的研究现状。据此我们提出了两种应对的措施，一种方法是把循环水作为低位热源之后再借助热泵吸收余热。除此之外，还有另一种方式，就是让汽轮机组在低真空的环境中正常运行。我们单从理论方面来讲，这种方法能够提供更高的热量。目前我们国家应用这种技术的电厂还比较少，在国外已经有成功的案例。这种低真空运行技术虽然能够提供充足的热量但需要高参数高容器，我们国家的基础设施还不够完善，目前还不能满足这种技术的需求。借助热泵利用余热提供新的热量，这种技术从理论的角度进行分析，能够把30摄氏度左右的循环水再次利用。之后再吸收热量，把这些水循环到凝气器中，就能接着当冷却水使用。这种方法应用的比较广泛，而且比较环保，有非常广阔的发展前景。

二、电厂循环水供热技术的应用分析

（一）热泵回收余热技术

这种技术在应用的过程中突显优势。很多电厂都使用的是分布式的电动热泵。我们也可以把这种热泵放置在热力战中。之后在小区的热力站里投放电厂的凝汽器，主要进行循环水的调入。通过热泵的循环利用降低水的温度，再把这些冷凝水放置在凝汽器里进行加热。这个过程就形成循环的状态，生产出来的循环水就能够二次三次的利用，其中产生的热量就能为小区供热量。这种分布式的热泵在提供热量的过程中能够根据不同热力站的参数进行合理的选择，组合出最适合的热泵机。这种技术大多数放置在循环水管道里。不过在实际应用的过程中循环水的冷热交替会产生温差限制，对管道的要求还是非常高的，这也需要大量的资金投入。除此之外，在输送泵的过程中也会耗费大量的能量，只能进行短距离的输送，也就是只能为电厂的周围的小区提供热量。借助集中式的热泵技术提供热量的时候我们要在电场内设置电动热泵机组，最好采用集中设置的办法。这样能够把凝汽器里产生的循环水引入蒸发器力，这样循环水能够为地位提供热量，之后再进行放热降温。在这种循环往复的过程中就能产生更多的热量。温度从70摄氏度加热到90摄氏度，之后再借助换热器升温到130摄氏度。这样产生的热水就能成为人们的生活用水，也能为人们提供热量。热泵集中放置，再次利用的余热直接导入城市的热网里，在这中间节省了循环水管这一工序，不仅能够节省大量的成本还能节省时间提高效率。不过，热网回水的过程中产生的高热量会在热泵内部降低，这也会降低能效。

（二）低真空供热技术。

低真空热网水供热是将供热系统直接接入汽轮机原凝汽器循环冷却水的出口和入口，以热网水作为凝汽器的冷却水。低真空供热的热网水采取两级串联式加热系统，首先由凝汽器对热网水进行首次加热，将低压缸排汽的汽化潜热进行吸收，然后由供热首站蒸汽加热器对热网水进行二次加热，生成温度较高的热网水，通过二级换热站使热水管网与二级热网热网水进行换热，高温热水换热冷却后又回到汽轮机组凝汽器，由此形成了一个完整的热网水路。机组中低压联通管抽汽作为供热首站蒸汽，在采暖供热期间低真空热网水供热工况运行时，凝汽器的循环水系统切换到热网循环泵建立起来的热网水回路，形成新的“热-水”交换系统，而机组纯凝工况下所需要的冷水塔及循环水泵则退出运行[2]。电力行业相关标准规定汽轮机正常运行时排汽温度不允许超过80℃，最高不能超过120℃，当排汽温度超过80℃时必须对低压排汽缸进行喷水减温，在超过120℃时需要打闸停机，其原因为汽轮机排汽温度受到排汽缸结构的热膨胀变形、轴承振动及低压末级叶片的安全性等方面的限制。基于安全运行方面考虑，各主要汽轮机制造厂均不允许汽轮机长期在喷水减温下运行，从各电厂低真空实际运行经验看，当低压排汽温度运行在80℃以下是能够保证安全的。对于一些机组而言，若低压缸轴承箱为非落地结构，为保证改造后低压缸运行的安全性，综合考虑各种因素的影响，最终汽轮机排汽压力不能定的太高，若定为45kPa，其对应的排汽饱和温度为78.7℃，低于低压缸排汽温度报警值80℃。

因此，由电厂给定的计算条件，循环水量和进出水温度，并结合各种机型低真空低压缸通流的特点，热网水回路切换完成后，当凝汽器背压由5.0kPa左右升至45.0kPa时，低压缸排汽的温度将由约33.0℃升至78.7℃左右。热网水由凝汽器首次加热后，回水温度由约50℃升高到大约75℃（其中需要考虑约3.5℃端差），再由热网循环泵将热网水升压后送入首站热网加热器，由此使得热网供水温度再一次加热后供向一次热网。

（三）汽轮真空运行技术

我们把传统的凝汽式汽轮机进行改造，之后转变成汽轮真空运行机。这样的话凝汽机就成为供热系统的加热器，能够利用循环冷却水进行供热供暖。在这过程中冷凝水让系统内部进行闭式循环，凝汽机也能充分的利用其中的热量，当需要提供更高热量的温度时，加热器就会进行二次加热。在这个过程中低压缸的真空度提高，汽轮机内效率降低，发电量也和传统的工作模式相比降低了。在循环的过程中热量的损失就会减少，整体的热效率就会提高。

三、结束语

近几年，我们国家的电厂在生产发电的过程中借助循环水供热技术回收热量进行二次利用，提高了电厂整体的热效率，也降低了对煤矿的依赖。本文从当前电厂的循环水供热技术的应用现状进行研究分析，探讨这项技术的应用方法，并提出一些具体的建议。

【参考文献】

[1]田秋晨，滕海云，王程银.济南某电厂循环水吸收式热泵供热研究[J].科技经济导刊，2017（20）：57.

[2]郑宇轩.热泵循环水余热利用工程控制策略分析[D].华北电力大学（北京），2017.

[3]王新猛.北方電厂循环水余热利用的可行性分析[J].山东化工，2017，46（10）：109-110.