电厂供热工程节能改造方案探讨

毕文超

【摘要】随着我国热电厂逐渐的发展，消耗不可再生的资源也偏多，但是在消耗这种资源的时候，同时也没办法将全部资源都利用在产生热能上，不仅低效率的运用资源，经济效益也不理想。吸收式热泵的应用，在现在热电厂的应用具有较改革和较有效的循环转换。利用吸收式热泵进行回收热电厂内的凝汽器冷却循环水余热，可以用于提高城市供热的水平，不仅可以集中式供热，也在原有的基础上扩大城市控热范围，相当于在不增加电厂的电用量的基础上、减少因电热厂运行所产生的污染排放下，大大提高了热电厂的供热能力。

【关键词】电厂;供热工程;节能改造

1、热电厂中利用热泵吸收循环水余热的必要性与可行性

近年来，我国各地城市快速发展，北方供暖季的热负荷需求不断增加，城市供热能力亟需提高。同时，由于城市运转过程中产生的低温循环水余热量巨大，如果对其进行充分利用，可有效缓解当前城市供热需求紧张问题。此外，能源、环境与经济可持续发展的矛盾日益突出。开发利用可再生能源是能源发展的大趋势。对于热电厂来说，如果将循环冷却水中的低温热能进行回收，通过吸收式热泵节能技术对提取的热量进行采暖利用，在不影响发电的前提下，提高供热能力，节约能源，减少污染物排放，保护环境。

2、吸收式热泵机组回收余热的基本原理

吸收式热泵是以热能为动力，利用具有吸收特性的溶液，实现了从低温热源向高温热源供热的大型水/水热泵机组。吸收式热泵是回收低品位热能的有效装置，具有节能环保的作用。吸第一类吸收式热泵又称增热式热泵，第二类吸收式热泵又称加热式热泵或换热器，使用的工质一般是溴化锂-水溶液。吸收式热泵是利用工质的吸收循环来实现热泵功能的一种装置。它直接利用热能驱动，不依赖电能、机械能等其他能源。

3、吸收式热泵利用的方案

3.1如何集中供暖

热电厂采用吸收式热泵技术进行回收冷却水的热量进行多次循环利用，将回收水能进行加热，将温度加热至85℃之后，需用相对于水能的偏少的蒸汽进行二次提高，提高至125℃之后，再向热网水进行供热。该方法可以通过回收大量普遍技术难以运用的低温余热，提高地区的冬天供热水平和供热效果，保证较大范围的供暖面积。不仅有效提高供热能力，也降低了蒸汽器内循环水的温度，减少因冷却工作产生的热能量所需的负荷范围。

3.2除氧器增强

一般供热厂采用吸收式热泵的技术回收后，产生普遍的问题就是很难有效的利用低温余热资源。遇到這种情况应该利用除氧器补水的预热能力来控制除氧器所需要消耗蒸汽的用量，该方案极其有用的防止温度偏低的除盐用水直接进入温度极高的除氧器内，再次防止较高品味蒸汽加热从而带来的一部分损失，大大的增加了热电厂全面的热效率。

4、热电厂热泵系统节能改造及优化供热能力的策略

4.1某热电厂供热系统现状分析

某热电厂抽凝机组总装机容量为2×350MW。采用了一种新型的冷凝器余热回收系统。热网首站采用热泵+热网加热器两级供热方式。热泵系统驱动汽源为0.4MPa，245℃机组抽汽。系统运转过程中，2×85t/h供热抽汽在进行减温处理后，就进入到热泵系统中，凝结温度80℃的水。这些水将通过闭式凝结水箱进行回收，热泵站内凝结水泵再将回收的水，传送到热网疏水管道。然后，11500t/h热网回水通过两级加热后，水温达到70.2℃，最后进行对外供热。

4.2热泵系统运行及供热状况

热电厂采用8台溴化锂吸收式热泵，这些热泵的单机制热量为25.4MW（水温度55℃）。供热面积1400万m2，目前现有设计型式为单机带4台热泵，供热时，只有一台热泵运行，其余热泵都为备用，导致闲置浪费。以80MW余热系统余热回收为例，单台机组低压缸进汽流量设为100t/h，经计算，当主蒸汽流量从500～1095t/h变化时，单台机组负荷能力的变化范围为127.8～271.5mw，供热量变化范围为223.0～450.9mw。在初末寒期的供热能力为1114.9～2254.3万m2，为满足现有供热面积，主蒸汽流量大于650T/h，用电负荷能量大于165mw。中冷期供热量707.9万平方米至1431.3万平方米。为了满足现有供热面积，主蒸汽流量必须达到最大入口蒸汽流量。如果是双机带100%热泵，则在极寒期的供热能力就会在991.0～2003.8万m2的范围内进行变化，此时，要想充分满足现有供热覆盖面积，就需要使主汽流量保持在750t/h以上，电负荷能保持在190MW以上。

4.3热泵系统节能改造及优化供热能力的策略

4.3.1改造策略

从该热电厂的热泵供热实际情况来看，单机运行就能较好地满足需求，如果进行双机运行，则会损失较大的冷源，整体经济性不高。与设计值相比，如果中压缸排汽蝶阀最小泄漏流量过大，不仅会增加低压缸最小进汽流量，而且会降低调峰时的运行安全性。通过分析，决定对热泵系统进行节能改造。将一台机组的余热水管道进行增容，借助主凝结区1/4进回水管路，连接凝汽器增容改造区余热水的进回水，同时，在两台机组热水回水母管与凝汽器增容区回水干管之间增设一根连接管，以保证单台机组的余热水量达到13000t/h，经热泵冷却后回用于循环水进水前池主机泵。

4.3.2改造后供热能力优化情况

100%热泵机组在100t/h工况下的供热量模拟结果。可以看出，100%热泵机组负荷范围为127.8～271.5mw，单台机组负荷范围为263.0～490.9mw。按照20W/m2考虑，初末寒期时期，只有主汽流量在550t/h以上，电负荷能在140MW以上，才能满足供热需求。但在极寒期，即便主汽流量在最大值时，也无法满足供热需求。经过改造后，热泵系统增加了40MW制热量。在单台机组运行过程中，相同条件下，带100%热泵比带50%热泵的初末寒期供热能力明显得到提高，数值为200.0万m2，中寒期为127.0万m2，极寒期为88.9万m2。经过计算，可以全年可节约发电标准煤0.794万t，煤耗降低2.15g/kW·h，CO2和SO2排放减少了1.728万t和0.0538万t，经济效益非常显著。

结语：

综上所述，本文以热电厂热泵系统为例，对其进行节能改造研究。通过热泵系统节能改造，热电厂机组的供热能力得到了显著的提升，节约了标煤，降低了煤耗，减少了CO2和SO2排放，经济效益、社会效益与环保效益都比较可观，具有推广应用价值。

参考文献：

[1]王晓英，周鑫磊，崔萍.某高校既有供热系统节能改造案例分析[J].区域供热，2019（2）：33-42.