利用吸收式熱泵回收余熱技術(shù)介紹

熱泵回收余熱技術(shù)原理技術(shù)背景及供熱現(xiàn)狀分析國內(nèi)余熱利用工程實(shí)例專題研究及項(xiàng)目對集團(tuán)公司意義余熱利用技術(shù)路線比較華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE集團(tuán)內(nèi)新上項(xiàng)目（案例）簡要分析1第一頁，共65頁。能源是推動(dòng)人類社會(huì)從一個(gè)文明邁向另一個(gè)更高文明的物質(zhì)基礎(chǔ)。能源的開發(fā)、利用極大地促進(jìn)了人類社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展。

★世界性的能源問題越來越嚴(yán)重（涉及到戰(zhàn)爭、工業(yè)、交通、日常的生產(chǎn)生活等領(lǐng)域）；

★

我國政府制定的“堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境”的基本國策以及“節(jié)能減排”戰(zhàn)略的宏偉規(guī)劃；★熱泵技術(shù)具有高效、無污染、低成本以及技術(shù)本身的快速發(fā)展和成熟應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)；

★

電廠凝汽器的低溫循環(huán)水，總能量多、品位低并且集中，適合運(yùn)用熱泵技術(shù)高效的回收利用特點(diǎn)。

一、技術(shù)背景及供熱現(xiàn)狀華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE（一）技術(shù)背景2第二頁，共65頁?！镂覈鞘泄岙?dāng)前仍以煤為主要燃料，全國采暖能耗達(dá)1.8億噸標(biāo)煤/年，占全國城市建筑能耗的40%；★不少地區(qū)仍采用鍋爐房或者汽輪機(jī)直接抽汽供熱的方式供熱，不僅熱效率低而且對環(huán)境的友好性也未改善，同時(shí)還存在供熱不足的情況；★“十二五”時(shí)期，新開工建設(shè)火電規(guī)模將達(dá)2.6億至2.7億千瓦。2011年擬新開工火電8000萬千瓦，火電還將繼續(xù)扮演主力電源以及供電又供熱的角色。

（二）供熱現(xiàn)狀3華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三頁，共65頁。燃料總熱量100%300MW亞臨界純凝機(jī)組能流圖電力輸出38%排汽冷凝廢熱45%（三）電廠（300MW機(jī)組）節(jié)能潛力分析供熱輸出30%排汽冷凝廢熱20%其他損失20%（由于供熱新增3%）新增供熱22%電力輸出30%300MW亞臨界機(jī)組抽汽供熱機(jī)組能流圖熱泵回收余熱的抽汽供熱機(jī)組能流圖電力輸出28%其他損失17%其他損失20%(由于供熱新增3%)能量利用率60%能量利用率38%能量利用率80%華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE4第四頁，共65頁。（四）火電廠節(jié)能潛力★目前大型抽凝式供熱機(jī)組大量的凝汽器余熱被循環(huán)冷卻水帶走，這部分能量約占總能量30%以上，并且通過冷卻塔排放掉使能量浪費(fèi)很大；★汽輪機(jī)抽汽在加熱一次網(wǎng)回水過程中存在很大的傳熱溫差，大的傳熱溫差造成了巨大的不可逆損失；★城市熱網(wǎng)的供回水溫差小，使熱網(wǎng)輸送能力受限，一次網(wǎng)與二次網(wǎng)的傳熱過程存在較為嚴(yán)重的不可逆損失；

★利用傳熱溫差作為驅(qū)動(dòng)力，采用熱泵技術(shù)回收低溫循環(huán)水的余熱，提高城市熱網(wǎng)供回水的溫差，可大幅提高能源利用效率實(shí)現(xiàn)大規(guī)模節(jié)能。5華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五頁，共65頁。二、余熱利用的主要技術(shù)路線比較（一）汽輪機(jī)低真空（高背壓）供熱實(shí)現(xiàn)方法：提高冷凝式汽輪機(jī)背壓；凝汽器變?yōu)闊峋W(wǎng)加熱器；采用抽汽尖峰加熱優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)簡單；降低冷源損失不足:以熱定電；高背壓影響機(jī)組發(fā)電效率；排汽工況變化可能會(huì)影響機(jī)組安全性；維護(hù)量大，壽命短。6華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第六頁，共65頁。實(shí)現(xiàn)方法：采用新型供熱機(jī)組；低壓缸可根據(jù)需要切除；機(jī)組在抽凝與背壓間轉(zhuǎn)換優(yōu)點(diǎn):機(jī)組在供熱期和非供熱期都有較高效率不足:改造投資大，難度大；技術(shù)新，風(fēng)險(xiǎn)大；背壓時(shí)以熱定電，熱負(fù)荷變化時(shí)影響機(jī)組發(fā)電量。7（二）“NCB”新型供熱機(jī)組華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第七頁，共65頁。

NCB機(jī)組總體設(shè)計(jì)思想：

★將原300MW汽輪機(jī)高中壓和低壓部分?jǐn)嚅_，各自帶發(fā)電機(jī)；高、中壓汽輪機(jī)+220MW電機(jī)組成高中壓機(jī)組；低壓汽輪機(jī)模塊+100MW電機(jī)組成低壓機(jī)組；

或者，高低壓缸之間加裝SSS離合器，發(fā)電機(jī)前置。

★傳統(tǒng)300MW抽汽機(jī)組：在最大抽汽時(shí)，低壓缸需要“陪轉(zhuǎn)”，需要提供冷卻流量（～150t/h），本機(jī)組可以在冬季最大采暖抽汽時(shí)，將低壓缸停下來，高中壓部分做背壓機(jī)用。8華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第八頁，共65頁。實(shí)現(xiàn)方法：以電或功作為驅(qū)動(dòng)力，在電廠側(cè)或用戶側(cè)，吸收循環(huán)水余熱進(jìn)行供熱優(yōu)點(diǎn):達(dá)到一定的節(jié)能效果不足:

耗電量大；管道投資巨大，輸送泵能耗高；供熱半徑?。?-5km）。9（三）壓縮式熱泵回收余熱技術(shù)華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第九頁，共65頁。實(shí)現(xiàn)方法：在電廠利用吸收式熱泵將熱網(wǎng)水一次加熱至90℃，抽汽二次加熱至120℃；0.5MPa飽和蒸汽驅(qū)動(dòng)熱泵

優(yōu)點(diǎn):利用吸收式熱泵回收余熱，耗電低不足:熱泵容量大，占地多；抽汽量大，對發(fā)電有影響

10（四）集中設(shè)置吸收式熱泵供熱華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第十頁，共65頁。實(shí)現(xiàn)方法：利用吸收式熱泵換熱機(jī)組，通過對一、二次網(wǎng)進(jìn)行換熱，大幅實(shí)現(xiàn)降低熱網(wǎng)回水溫度。優(yōu)點(diǎn):大幅提高熱網(wǎng)的供熱能力，降低管網(wǎng)投資，提高電廠熱效率。不足:

需要與城市熱網(wǎng)相關(guān)部門協(xié)調(diào)，難度較大。11（五）基于Co-ah循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方法華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第十一頁，共65頁。幾種技術(shù)路線的綜合評價(jià)優(yōu)點(diǎn)有：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單（2）投資?。?）技術(shù)易掌握（4）大幅度節(jié)能（5）降低管網(wǎng)投資等；缺點(diǎn)有：（1）改造難度大（2）對廠房的占地要求大（3）與相關(guān)部門的協(xié)調(diào)難度大（4）技術(shù)新、存在的風(fēng)險(xiǎn)也較大等。因此，綜合分析得出，根據(jù)電廠實(shí)際需要采用吸收式熱泵或者低真空（高背壓）供熱技術(shù)是當(dāng)下最適宜采用的技術(shù)。12以上五種技術(shù)路線各有優(yōu)缺點(diǎn)：華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第十二頁，共65頁。

熱泵技術(shù)即一種利用高品位能量（電能、功）驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩崔D(zhuǎn)移的技術(shù)。按熱源分類：

空氣源熱泵

地源熱泵

水源熱泵（地下水、地表水等）

按工作原理分類：

壓縮式熱泵

吸收式熱泵（溴化鋰）華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE三、熱泵回收余熱技術(shù)原理13第十三頁，共65頁。熱泵技術(shù)發(fā)展

國外：

20世紀(jì)40年~50年代，主要發(fā)源于歐洲及美國。20世紀(jì)70年代初期開始，進(jìn)一步發(fā)展。

國內(nèi)：

始于80年代初全國已經(jīng)有400多家企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)熱泵熱水器。華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE14第十四頁，共65頁。熱泵技術(shù)原理圖低溫驅(qū)動(dòng)力能量品位高中低中溫?zé)嵩礋岜糜脩艨照{(diào)空調(diào)技術(shù)原理圖華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE15第十五頁，共65頁。壓縮式熱泵工作原理

◆工質(zhì)在不同壓力下沸點(diǎn)不同的特性；

◆

凝結(jié)放熱、蒸發(fā)吸熱的原理。

華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE16

輸入1kW的電能，從30℃～40℃余熱中可制取3.5kW的80℃左右的高品位熱能。第十六頁，共65頁。吸收式熱泵工作原理◆熱力循環(huán)與溶液循環(huán)；◆溴化鋰極好的吸水性；◆濃溶液稀釋放熱特性；◆水在低壓力“閃蒸”吸熱特性。

輸入1kW的266℃0.5MPa蒸汽，可制取1.7kW的80℃左右的中低溫?zé)崮埽峋W(wǎng)循環(huán)水）。華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE17第十七頁，共65頁。溴化鋰吸收式機(jī)組的特征◆可以利用各種熱能，如以蒸汽、熱水和燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣為驅(qū)動(dòng)熱源；◆以各種低品位熱源，如余熱、排熱、太陽能、地下熱能、大氣和江河湖水等為低溫?zé)嵩?。◆?jīng)濟(jì)性好、能源利用率高，用于采暖供熱與傳統(tǒng)使用的鍋爐相比，顯然有熱效率高、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。18華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第十八頁，共65頁。循環(huán)水循環(huán)水二次網(wǎng)供水二次網(wǎng)回水抽汽電站鍋爐汽輪機(jī)排汽采暖用戶一次網(wǎng)供水汽水換熱器水水換熱器一次網(wǎng)回水凝水

傳統(tǒng)系統(tǒng)供熱工藝流程圖吸收式熱泵回收余熱原理及流程直接排放19華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第十九頁，共65頁。凝水回鍋爐循環(huán)水循環(huán)水二次網(wǎng)供水二次網(wǎng)回水抽汽電站鍋爐汽輪機(jī)排汽采暖用戶一次網(wǎng)供水汽水換熱器水水換熱器一次網(wǎng)回水吸收式熱泵凝水

吸收式熱泵系統(tǒng)供熱工藝流程圖抽汽參數(shù)保持不變余熱回收20華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十頁，共65頁。熱能品位高中低理論基礎(chǔ)：“溫度對口梯級利用”汽機(jī)輸入熱量電排汽抽汽供熱驅(qū)動(dòng)力

溫差熱用戶正卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)正逆耦合循環(huán)TSTS21華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十一頁，共65頁。1）內(nèi)蒙某熱電廠

內(nèi)蒙古某電廠余熱利用項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)“基于吸收式循環(huán)技術(shù)”示范基地。利用此項(xiàng)技術(shù)通過改造由該熱電廠現(xiàn)有的1臺熱電機(jī)組和該熱電廠供熱區(qū)的供熱系統(tǒng)，新系統(tǒng)承擔(dān)16萬平方米的小區(qū)住宅供暖任務(wù)。四、國內(nèi)余熱利用工程實(shí)例項(xiàng)目工藝流程22華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十二頁，共65頁。現(xiàn)場設(shè)備23華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十三頁，共65頁。2）山西某熱電廠（1）

該余熱項(xiàng)目一期工程為6臺30MW溴化鋰吸收式高溫?zé)岜?，回收冷凝?2MW。電廠冷卻循環(huán)水進(jìn)熱泵機(jī)組溫度40℃，出口溫度30℃；城市熱網(wǎng)回水進(jìn)熱泵機(jī)組溫度60℃，出口溫度90℃。一期工程新增供熱面積約144萬平米。一期工程年節(jié)能93.9萬GJ，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行效率60%估算）5萬噸；節(jié)水52.85萬噸。每年少排二氧化碳12.7萬噸。24華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十四頁，共65頁?，F(xiàn)場設(shè)備25華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十五頁，共65頁。3）山西某熱電廠（2）

該熱電廠乏汽余熱利用示范工程，系采用基于吸收式循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù)，回收電廠汽輪機(jī)乏汽的余熱，大幅提高熱電廠供熱能力和能源利用效率，為城市棚戶區(qū)和沉陷區(qū)進(jìn)行集中供熱的改造工程。改造后滿足2010年冬季城市“兩區(qū)”共計(jì)638萬平方米的建筑采暖需求。本項(xiàng)目將供熱能力增加了140MW，將電廠供熱能力提高了52%。26華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十六頁，共65頁?，F(xiàn)場照片27華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十七頁，共65頁。4）山西某熱電公司（3）

該余熱回收集中供熱技改項(xiàng)目由熱泵廠家設(shè)計(jì)并提供10套35MW熱泵機(jī)組。該熱電公司節(jié)能技改工程是目前國內(nèi)最大的熱電廠余熱回收供熱項(xiàng)目，總?cè)萘窟_(dá)到10×35MW，可滿足電廠新增的279.6萬平方米的供熱需求。

28華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十八頁，共65頁。現(xiàn)場照片29華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第二十九頁，共65頁。5）北京某熱電廠

該余熱利用項(xiàng)目每年可節(jié)約標(biāo)煤3.4萬噸，減排CO2排放量8.8萬噸，減排SO2排放量285.6噸，減排NO2排放量248.6噸。目前，設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)測試熱泵COP值1.85遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1.68設(shè)計(jì)值，單臺熱泵回收余熱量約64MW，高于設(shè)計(jì)值8.3MW，工程實(shí)際節(jié)能效果遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)值。30華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十頁，共65頁?，F(xiàn)場照片華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十一頁，共65頁。

6）北京某大型化工企業(yè)

該化工企業(yè)在合成橡膠生產(chǎn)過程中，凝聚環(huán)節(jié)所消耗的能量占總能耗的60%，采用5000千瓦吸收式熱泵裝置回收這部分大量的蒸汽余熱，一年即可獲得經(jīng)濟(jì)效益300多萬元。之后，公司先后將兩套吸收式熱泵裝置用在順丁橡膠生產(chǎn)線上，此項(xiàng)技改一年可為企業(yè)增效1000多萬元。32華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十二頁，共65頁。應(yīng)用實(shí)例一覽表目前國內(nèi)電廠凝汽余熱利用情況一覽項(xiàng)目回收循環(huán)水余熱總量新增供熱面積年采暖收益節(jié)省標(biāo)煤量二氧化碳減排萬GJ/年萬平方米萬元萬噸/年萬噸內(nèi)蒙古某電廠4.91696.040.30.5山西地區(qū)某電廠（一）93.914434564.939.85山西地區(qū)某電廠（二）199.428041946.817山西地區(qū)某電廠（三）1903173990821北京地區(qū)某電廠147.5246100273.48.8黑龍江地區(qū)某電廠178.82304827.67.6719.233華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十三頁，共65頁。五、集團(tuán)內(nèi)新上項(xiàng)目（案例）簡要分析34

以供熱機(jī)組循環(huán)水余熱供熱利用為主要研究對象，對熱能由循環(huán)水系統(tǒng)向熱網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移的方式與應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，對系統(tǒng)整體運(yùn)行可靠性、安全經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。[技術(shù)路線]低溫余熱回收技術(shù)的研究論證熱泵技術(shù)性能分析與機(jī)組、熱網(wǎng)的匹配及系統(tǒng)布置運(yùn)行方式的研究論證對發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性影響研究投資、效益分析比較技術(shù)方案論證選擇具體可行性研究優(yōu)化與工程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)改進(jìn)后的系統(tǒng)分析研究成果的實(shí)施成果優(yōu)化改進(jìn)投入應(yīng)用與總結(jié)推廣華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十四頁，共65頁。

★

對電廠現(xiàn)有供熱狀況以及未來供熱規(guī)劃進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容包括：（1）電廠的立項(xiàng)意愿；（2）電廠的基本情況；（3）電廠的供熱現(xiàn)狀、供熱規(guī)劃及外部的供熱需求；（4）電廠的地質(zhì)水文、及可用于建設(shè)的廠址條件；（5）與電廠在項(xiàng)目上的具體合作方式等?！镌谡{(diào)研基礎(chǔ)上分別建立吸收式熱泵的計(jì)算模型、計(jì)算分析并比較了利用壓縮式熱泵和利用吸收式熱泵回收循環(huán)水低溫廢熱的方案。通過分析比較，推薦選擇利用吸收式熱泵回收循環(huán)水低溫廢熱的方案。前期工作：35華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十五頁，共65頁。36◆本工程設(shè)計(jì)3臺吸收式熱泵，總?cè)萘?13MW；◆

利用汽機(jī)四段抽汽106t/h（0.34MPa/141℃）作為驅(qū)動(dòng)汽源；◆

回收一臺機(jī)組余熱（47.9MW）；◆循環(huán)水流量10000t/h，供回水溫度36.0/31.5℃；◆

熱網(wǎng)循環(huán)水流量5400t/h，熱網(wǎng)水供出水溫度58/75.3℃?！粜略龉崦娣e80萬m2；◆供熱量增加情況下可使單臺機(jī)組煤耗下降約70g/kWh；◆供熱量不增加情況下單臺機(jī)組煤耗下降約18g/kWh。項(xiàng)目余熱利用概況

1）新疆葦湖粱電廠余熱利用項(xiàng)目華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十六頁，共65頁。37

◆增加電廠對外供熱47.9MW，新增供熱面積80萬平方米；

◆

折算每年節(jié)約標(biāo)煤為2.58萬噸，與分散小鍋爐供熱相比年可節(jié)約供熱標(biāo)煤耗量3.23萬噸；

◆

每年可節(jié)約循環(huán)冷卻水64萬噸；

◆項(xiàng)目動(dòng)態(tài)投資5951萬元，投資收益率達(dá)16.06%，投資回收期6.23年；

◆

可申請中央節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)資金約1000萬元。經(jīng)濟(jì)效益華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十七頁，共65頁。38■不新增化石燃料輸入，不會(huì)帶來新的污染物排放；■減少CO2排放8.46萬噸∕年；■

減少SO2排放275噸∕年；■

減少NOX排放約239噸∕年；■

減少灰渣排放0.97萬噸/年；■

響應(yīng)了國家節(jié)能減排的號召，對推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型有重大的促進(jìn)作用。環(huán)保效益華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十八頁，共65頁。39項(xiàng)目所取得的階段性成果項(xiàng)目類別項(xiàng)目名稱成果頒發(fā)單位專利授權(quán)證書ZL201120040670.8一種電廠低溫廢熱的回收裝置

國家知識產(chǎn)權(quán)局成果應(yīng)用證明葦湖梁電廠提供的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益應(yīng)用證明華電新疆發(fā)電有限公司葦湖梁電廠性能試驗(yàn)報(bào)告新疆華電葦湖梁發(fā)電有限公司汽輪機(jī)組冷凝廢熱集中供熱項(xiàng)目熱力性能測試報(bào)告西安熱工研究院華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第三十九頁，共65頁。40◆本工程設(shè)計(jì)8臺吸收式熱泵，總?cè)萘?07MW；◆

回收一臺300MW機(jī)組余熱（130.59MW）；◆驅(qū)動(dòng)蒸汽用量267t/h、140℃；◆循環(huán)水量12000t/h，熱泵供出水溫度60/82℃?！粜略龉崦娣e225萬m2；項(xiàng)目余熱利用概況

2）佳木斯電廠余熱利用項(xiàng)目華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十頁，共65頁。41

◆增加電廠對外供熱130.59MW，新增供熱225萬平方米；

◆

折算每年節(jié)約標(biāo)煤為7萬噸，與分散小鍋爐供熱相比年可節(jié)約供熱標(biāo)煤耗量8.75萬噸；

◆項(xiàng)目動(dòng)態(tài)投資12666萬元，投資收益率達(dá)26.27%，投資回收期5.6年；

◆

可申請中央節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)資金約1500萬元。經(jīng)濟(jì)效益華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十一頁，共65頁。42■不新增化石燃料輸入，不會(huì)帶來新的污染物排放；■減少CO2排放14萬噸∕年；■

減少SO2排放730噸∕年；■

減少NOX排放約800噸∕年；■

減少灰渣排放3.25萬噸/年；■年節(jié)約江水5000萬噸；■

響應(yīng)了國家節(jié)能減排的號召，對推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型有重大的促進(jìn)作用。環(huán)保效益華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十二頁，共65頁。[模型建立]設(shè)單位質(zhì)量驅(qū)動(dòng)蒸汽在額定工況下，汽輪機(jī)的出力為P1，在熱泵中的放熱量為Q1；單位質(zhì)量低壓缸排汽在循環(huán)水入口溫度為t2時(shí)，放熱量為Q2(t2)，在汽輪機(jī)的出力為P2(t2)；當(dāng)t2等于額定工況下的溫度t0時(shí)，Q2(t2)=Q2，P2(t2)=P2；當(dāng)循環(huán)水入口溫度為t2時(shí)，為了回收單位質(zhì)量的汽輪機(jī)排汽減少的總出力為：△P=P2-P2(t2)+Q(t2)/(cop-1)/Q1×P1；六、專題研究及對集團(tuán)公司的意義專題研究—熱泵系統(tǒng)優(yōu)化43華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十三頁，共65頁。

因p2(t2)隨著循環(huán)水入口溫度t2的增加減小若熱泵COP不隨t2變化，盡量選取較小的t2。盡量選取較大的t2。

實(shí)際上，熱泵COP隨t2增加而減小若

恒大于零若存在等于零存在最優(yōu)的t2。

其中44華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十四頁，共65頁。熱泵的cop隨循環(huán)水入口溫度t2的變化熱泵特性45華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十五頁，共65頁。1kg/s汽輪機(jī)排汽出力減少量△P2

隨循環(huán)水入口溫度t2的變化300MW亞臨界額定抽汽量情況下46華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十六頁，共65頁。排汽出力減少量△P2和抽汽出力△P1隨t2的變化47華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十七頁，共65頁。回收1kg汽輪機(jī)排汽汽輪機(jī)出力減少與循環(huán)水入口溫度的關(guān)系總之，對于正逆耦合循環(huán)系統(tǒng)，存在著一個(gè)最佳的低溫循環(huán)水入口溫度，也即低壓缸排汽壓力，在本實(shí)施例中循環(huán)水溫度的變化對供電煤耗的影響約3.7g/kWh，對系統(tǒng)?效率的影響約為0.56個(gè)百分點(diǎn)。48華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十八頁，共65頁。鍋爐效率90%主蒸汽溫度/壓力537℃/16.67MPa再熱蒸汽溫度/壓力537℃/3.34MPa抽汽溫度/壓力248℃/0.4MPa額定排汽壓力0.013Mpa高/中/低壓缸效率0.887/0.932/0.872循環(huán)水溫升10℃凝汽器端差4℃熱網(wǎng)回水溫度60℃熱網(wǎng)供水溫度90℃熱泵出口溫度84℃熱泵COP1.74抽汽流量403t/h熱泵用汽量281t/h優(yōu)化后系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)49華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第四十九頁，共65頁。純凝工況抽凝工況新系統(tǒng)輸入能量（MW）724.2754.0754.0鍋爐損失（MW）72.475.475.4汽機(jī)排汽損失（MW）345.6190.40.0輔機(jī)能耗及其他（MW）21.122.834.5供電功率（MW）285.0237.4214.0供熱量（MW）-228.0430.1能量利用率39.4%61.7%85.4%系統(tǒng)?效率37.9%34.4%35.1%供熱?效率-46.8%62.0%發(fā)電煤耗312.1259.0158.5

300MW亞臨界機(jī)組不同方案的性能比較50華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十頁，共65頁。從純凝工況下到額定抽汽量下：1）機(jī)組的能量利用率由37.9提高至61.7%——汽輪機(jī)的排汽損失減少了約155.2MW；2）系統(tǒng)的?效率下降了3.5個(gè)百分點(diǎn)

——汽輪機(jī)抽汽為品位：248℃、0.4MPa的中溫蒸汽，而加熱的熱水僅從60℃加熱到90℃，大溫差造成了較大的?損失。51華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十一頁，共65頁。3）系統(tǒng)的發(fā)電量減少了約23.4MW——新系統(tǒng)將排汽壓力提高至13kPa造成系統(tǒng)發(fā)電功率下降10.5MW；抽汽量增加使得系統(tǒng)發(fā)電功率減少12.3MW；新增系統(tǒng)后熱泵耗功，熱網(wǎng)泵耗功等使得廠用電新增約0.6MW。新系統(tǒng)相對于額定抽汽工況：1）系統(tǒng)的能量利用率提高至85.4%——排汽余熱全部被回收2）系統(tǒng)的?效率提高了1.7個(gè)百分點(diǎn)——供熱?效率由原來的46.8%提高至48.5%——利用熱泵技術(shù)，以汽輪機(jī)中壓缸抽汽作為驅(qū)動(dòng)力，提高了汽輪機(jī)的排汽的品位，減少了換熱溫差。52華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十二頁，共65頁。

如果在傳統(tǒng)系統(tǒng)中以發(fā)電煤耗為320g/kWh，供熱量100%計(jì)算：一個(gè)供熱期新系統(tǒng)增加供熱量相當(dāng)于約10.7萬噸標(biāo)煤，減少的發(fā)電量就相當(dāng)于約3.2萬噸標(biāo)煤。因此，通過對一臺300MW的亞臨界機(jī)組的節(jié)能改造，可每年節(jié)約煤炭約7.5萬噸標(biāo)煤。節(jié)煤量分析53華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十三頁，共65頁。

新系統(tǒng)具有較高的熱力學(xué)性能，能量利用率達(dá)85%，?效率為48.5%。相對于抽凝機(jī)組，能量利用率提高23.7個(gè)百分點(diǎn)，?效率提高1.7個(gè)百分點(diǎn)，年節(jié)煤量達(dá)到7萬噸以上。系統(tǒng)利用熱泵技術(shù)，以蒸汽和熱網(wǎng)水的換熱溫差作為驅(qū)動(dòng)力，大大減少了供熱系統(tǒng)的?損失，使供熱系統(tǒng)傭效率由46.8%提高至48.5%。系統(tǒng)通過熱泵技術(shù)回收汽輪機(jī)的排汽熱量用于供熱，將原本電廠排放到環(huán)境中的熱量用于城市供熱，充分利用了電廠的低溫?zé)崃浚_(dá)到了很好的能量利用率和經(jīng)濟(jì)收益，具有廣闊的推廣前景。小結(jié)54第五十四頁，共65頁。[其他重要專題]（1）熱泵技術(shù)研究：包括熱泵種類、技術(shù)性能比較，熱泵類型選擇與技術(shù)優(yōu)化方向研究等，對蒸汽型溴化鋰吸收式熱泵技術(shù)性能開展重點(diǎn)研究；了解掌握當(dāng)前先進(jìn)熱泵研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)、工藝與發(fā)展方向。5555華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十五頁，共65頁。（2）電廠余熱條件下熱泵技術(shù)參數(shù)選擇和系統(tǒng)技術(shù)方案研究：機(jī)組設(shè)計(jì)性能參數(shù)熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)情況實(shí)際運(yùn)行狀況發(fā)電、供熱條件環(huán)境、發(fā)展要求研究依據(jù)研究內(nèi)容驅(qū)動(dòng)汽源影響循環(huán)水影響電、熱負(fù)荷影響安全與效率變工況適應(yīng)能力主要邊界抽汽參數(shù)的設(shè)計(jì)邊界凝汽器熱負(fù)荷的設(shè)計(jì)邊界熱泵熱網(wǎng)水的設(shè)計(jì)邊界不同技術(shù)方案合理性、節(jié)約性比較歸納綜合56華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十六頁，共65頁。（3）主要輔機(jī)設(shè)備的技術(shù)校核及改進(jìn)方案研究：

包括：對熱泵、循環(huán)水泵、抽汽壓力調(diào)節(jié)裝置等的技術(shù)校核與改進(jìn)方案研究。熱泵：參數(shù)選擇后需根據(jù)現(xiàn)場需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮進(jìn)一步提高效率，提高實(shí)際運(yùn)行能力（如：過熱度利用、水質(zhì)適應(yīng)、運(yùn)輸、安裝、檢修條件改善等）；循環(huán)水泵：新的余熱水循環(huán)水泵與原有熱網(wǎng)循環(huán)水泵應(yīng)校核；壓力調(diào)節(jié)裝置：設(shè)備選型、抽汽的改造研究與系統(tǒng)布置的改進(jìn)提高。57華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十七頁，共65頁。安全性：

●

熱泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障，應(yīng)可切換原有熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)運(yùn)行，兩套系統(tǒng)可以獨(dú)立工作；

●機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)可實(shí)現(xiàn)另一臺機(jī)組循環(huán)水切換運(yùn)行；

●

企業(yè)最低供熱保證率不小于70%；

●

循環(huán)水系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)的設(shè)置均應(yīng)滿足事故工況運(yùn)行條件；

●

循環(huán)水必須考慮防凍問題。

（4）網(wǎng)、源熱力系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)研究：主要包括對熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行研究。58華電電力科學(xué)研究院HUADIANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE第五十八頁，共65頁。

●

采暖初末期與嚴(yán)寒期熱負(fù)荷有較大差別，余熱回收利用后將一定程度對機(jī)組發(fā)電功率產(chǎn)生影響，形成“以熱定電”局面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的選擇需綜合考慮熱、電兩方面的需求和可通過調(diào)節(jié)手段努力實(shí)現(xiàn)最大程度的循環(huán)水余熱全部回收；

●

凝汽器循環(huán)水出口溫度對機(jī)組以及熱泵經(jīng)濟(jì)性有著重要影響，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮完善的溫度可調(diào)整措施，保證在不同電、熱負(fù)荷條件下，機(jī)組與熱泵能在最佳的效率曲線附近運(yùn)行；