電廠循環(huán)水供熱方法介紹

1、電廠循環(huán)水供熱    我國(guó)大多數(shù)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠屬抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)，在發(fā)電過(guò)程中通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)中間抽汽獲取熱量。然而為了維持汽輪機(jī)尾部有足夠的蒸汽流量從而保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行，這類機(jī)組在按照供熱工況運(yùn)行時(shí)，仍需要由凝汽器冷卻末端乏汽，冷凝產(chǎn)生的大量低溫余熱通過(guò)冷卻塔排放掉。在供熱工況下此部分排出的熱量約占鍋爐總的產(chǎn)熱量的20，約占占熱電廠供熱量的40以上。如果這部分熱量能夠得以利用，將大幅度提高熱電廠產(chǎn)熱能力和能源轉(zhuǎn)換效率。我國(guó)目前相當(dāng)多的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)目前熱源不足，合理的利用這部分熱量可以是這一問(wèn)題得到緩解     正常情況下此工況進(jìn)

2、出凝汽器的循環(huán)水的溫度為2030，不能直接供熱，因此必須設(shè)法適當(dāng)提高其溫度。目前成熟的技術(shù)方法有兩個(gè)：一個(gè)方法是適當(dāng)降低凝汽器真空度，提高乏汽溫度，從而使循環(huán)水可直接通過(guò)熱網(wǎng)供熱，這就是通常所說(shuō)的汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行；另一個(gè)是采用熱泵技術(shù)從循環(huán)水中提取低位熱量用于供熱。     1. 凝氣器低真空運(yùn)行的電廠循環(huán)水供熱方式     傳統(tǒng)的低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱方式，為了適應(yīng)采用傳統(tǒng)散熱器形式作為末端散熱設(shè)備的熱用戶，循環(huán)水在凝汽器中通常被加熱到5060，此時(shí)汽輪機(jī)排汽壓力由0.040.06bar提高到0.3bar左右。這

3、種供熱方式多年來(lái)已經(jīng)在各地不少小型機(jī)組和少數(shù)中型機(jī)組上成功運(yùn)行。     如果對(duì)于現(xiàn)代大型機(jī)組進(jìn)行低真空運(yùn)行改造，在變工況運(yùn)行的同時(shí)，還涉及排汽缸結(jié)構(gòu)、軸向推力的改變、軸封漏汽、末級(jí)葉輪的改造等多方面問(wèn)題的限制。盡可能降低供熱系統(tǒng)的水溫，而不是惡化真空，提高凝汽器溫度，對(duì)大型機(jī)組的安全可靠高效運(yùn)行由重要意義。大型機(jī)組循環(huán)水在凝汽器進(jìn)口允許的最高溫度一般在33左右，對(duì)應(yīng)的出口溫度不超過(guò)45。此溫度水平恰好能夠滿足某些高效散熱器（如地板輻射采暖）的要求。因此可以采用適合于現(xiàn)代大型機(jī)組的低真空運(yùn)行方式，即在用戶側(cè)采用低溫供熱末端，如地板輻射采暖等，同時(shí)保持機(jī)組

4、排汽壓力不超過(guò)廠家規(guī)定值，以40左右的循環(huán)水直接供給采用低溫輻射采暖系統(tǒng)的熱用戶采暖，同時(shí)部分循環(huán)水仍然通過(guò)冷卻系統(tǒng)排放，調(diào)節(jié)供熱熱量與冷卻系統(tǒng)排放熱量之比，實(shí)現(xiàn)熱電負(fù)荷的獨(dú)立調(diào)節(jié)。     由于采用40左右的低溫水供熱，因此必須單獨(dú)鋪設(shè)低溫供熱管網(wǎng)，與汽輪機(jī)中間抽氣制備的高溫?zé)崴到y(tǒng)分開(kāi)獨(dú)立地運(yùn)行。低溫供熱供回水溫差遠(yuǎn)小于高溫?zé)崴到y(tǒng)，循環(huán)流量大，管道粗，循環(huán)泵能耗高。為此，低溫供熱系統(tǒng)的供熱半徑應(yīng)遠(yuǎn)小于常規(guī)的高溫供熱系統(tǒng)，否則會(huì)由于初投資和循環(huán)水泵運(yùn)行費(fèi)高而失去經(jīng)濟(jì)性。     采用上述適合現(xiàn)代大型機(jī)組的低真空

5、運(yùn)行循環(huán)水供熱方式的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)機(jī)組改造的投資相對(duì)較小，經(jīng)濟(jì)性好，工程周期短見(jiàn)效快。     除需要獨(dú)立的低溫?zé)峋W(wǎng)進(jìn)行低溫供熱外，低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱方式的致命缺點(diǎn)為：在周邊用戶負(fù)荷偏低時(shí)，如果供熱熱量遠(yuǎn)小于機(jī)組的凝氣排熱量。此時(shí)大部分熱量從冷卻塔排走。而為了保證供熱溫度，凝汽器壓力又不能降低，這就影響了發(fā)電效率。當(dāng)?shù)蜏毓釤崃空伎偟哪龤鉄崃恐鹊偷揭欢ǖ某潭葧r(shí)，這種方式從能源利用效率上看實(shí)際上是得不償失的。     2. 利用熱泵技術(shù)的電廠循環(huán)水供熱方式     由于低真空

6、運(yùn)行循環(huán)水供熱方式固有的局限性，在更多的應(yīng)用場(chǎng)合，可以采用熱泵技術(shù)直接提取循環(huán)水中的低位熱量用于供熱。利用電廠循環(huán)冷卻水作為熱泵低位熱源進(jìn)行供熱的基本形式如圖3-10所示，汽輪機(jī)排汽經(jīng)過(guò)凝汽器后冷凝的凝結(jié)水被重新送到鍋爐去。根據(jù)用戶側(cè)熱負(fù)荷需求的情況，直接將來(lái)自凝汽器的一部分循環(huán)水送入冷卻塔，完成正常的冷卻循環(huán)，另一部分通過(guò)循環(huán)水管網(wǎng)送入設(shè)置在用戶處的熱泵裝置的蒸發(fā)器作為熱泵的低位熱源，驅(qū)動(dòng)熱泵的高位能量加上從低位熱源提取的熱量作為熱泵產(chǎn)熱用于加熱用戶側(cè)的二次網(wǎng)回水。循環(huán)冷卻水在熱泵蒸發(fā)器放熱降溫后返回到凝汽器入口與流經(jīng)冷卻塔的冷卻水匯合，再被送入凝汽器吸熱升溫。如此實(shí)現(xiàn)將電廠循環(huán)水低位余熱用

7、于供熱的目的。       利用熱泵技術(shù)的循環(huán)水利用方式與上述凝氣器低真空運(yùn)行方式相比，機(jī)組的發(fā)電量和安全運(yùn)行不受影響，同時(shí)供熱系統(tǒng)還可根據(jù)熱負(fù)荷的大小和分布來(lái)確定熱泵的配置和運(yùn)行方式。通過(guò)靈活的分布式熱泵形式，選擇不同的熱泵供熱溫度，可以滿足地板采暖、風(fēng)機(jī)盤(pán)管、暖氣片等不同形式末端散熱設(shè)備的要求，從而使整個(gè)循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)的運(yùn)行更加高效。當(dāng)電廠循環(huán)水余熱的利用份額較小時(shí)，這種熱泵回收循環(huán)水余熱的形式更加適合。當(dāng)然，由于需要增加熱泵設(shè)備，使得這種供熱形式的投資較大。當(dāng)電廠循環(huán)水余熱利用比例大、供熱溫度低的情況下，其能效不如凝氣器低真

8、空運(yùn)行方式高。     與圖3-10中所示系統(tǒng)將熱泵置于用戶處的供熱方式略有不同，還可以采取將熱泵直接放置在電廠內(nèi)的供熱方式，直接在電廠內(nèi)將循環(huán)水余熱提取出來(lái)用于加熱熱網(wǎng)回水。這種方式便于利用電廠內(nèi)豐富的高溫高壓蒸汽資源，同時(shí)避免了敷設(shè)獨(dú)立的循環(huán)水管網(wǎng)，而可以直接并入高溫?zé)峋W(wǎng)中。在常規(guī)熱電廠系統(tǒng)中，相對(duì)于熱網(wǎng)供回水溫度而言，汽輪機(jī)抽汽參數(shù)較高。例如，一般熱網(wǎng)供回水溫度在120/60，而汽輪機(jī)，尤其是大容量的汽輪機(jī)，用于供熱的抽汽壓力往往在410bar，遠(yuǎn)高于加熱熱網(wǎng)所需要的參數(shù)要求。為此，利用該參數(shù)下的抽汽驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵，可以回收電廠循環(huán)水的余熱，產(chǎn)生6

9、090熱量。用于這種工況下的吸收式熱泵COP為1.31.4，即一份抽汽熱量可以回收0.30.4份循環(huán)水余熱。由于汽輪機(jī)抽汽本來(lái)就用于加熱熱網(wǎng)，因而所回收的余熱從運(yùn)行成本上看是無(wú)代價(jià)的。圖3-11給出了這種利用吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱的示意圖，熱泵將熱網(wǎng)回水由60加熱到一定溫度，然后再用抽汽加熱至要求的供水溫度，即120。      圖3-11利用吸收式熱泵回收電廠循環(huán)水余熱的示意圖     由于熱泵制熱溫度相對(duì)較低，機(jī)組抽汽往往不能全部用于驅(qū)動(dòng)熱泵回收循環(huán)水余熱，而需要一部分抽汽進(jìn)一步加熱熱網(wǎng)供水以滿

10、足要求的供水溫度。因此，受熱泵效率和制熱溫度的制約，為了保證熱網(wǎng)供水溫度的要求，系統(tǒng)可回收的余熱量與驅(qū)動(dòng)熱泵的抽汽量之間存在一定的匹配關(guān)系。表3-9給出了兩個(gè)典型容量的汽輪機(jī)組循環(huán)水余熱回收系統(tǒng)各熱量之間的匹配關(guān)系。其中熱網(wǎng)供水溫度為120/60。熱泵制熱系數(shù)為1.33。兩種機(jī)組抽汽壓力不同，其制熱溫度分別為90和80。可以看出，這兩種大機(jī)組的循環(huán)水余熱不能全部被吸收式熱泵回收利用，可回收的比例只有5060。當(dāng)然，有些機(jī)組循環(huán)水余熱量相對(duì)較少，例如小型供熱機(jī)組等，循環(huán)水余熱可能全部通過(guò)吸收式熱泵得以回收。因而循環(huán)水余熱可回收的比例取決于機(jī)組形式和容量等因素。典型供熱機(jī)組的循環(huán)水余熱回收系統(tǒng)的熱量匹配關(guān)系