一、熱電廠余熱利用背景

1.1、火電廠余熱的特點

u 品位。排汽壓力：水冷，4-8kPa;空冷，15kPa。冷凝溫度:水冷，29-41.5℃;空冷，54℃左右。

u 量、集中。平均發(fā)電耗熱約占總輸入的32%左右。純凝汽工況排入氣的可回收冷凝熱占50%以上，為發(fā)電耗熱的1.5倍以上;供熱工況可回收冷凝熱約為發(fā)電耗熱的0.7-1.3倍。

*熱工手冊 任澤霈等 主編 機械工業(yè)出版社 2002年11月版

1.2、我國熱電廠能源利用現(xiàn)狀

冷凝熱排空(丟棄)：熱電廠做功的蒸汽需要冷凝成水回到鍋爐。目前普遍采用的方法是通過水冷或空冷冷凝蒸汽，冷凝熱排入氣。由于冷凝熱屬于品位熱源，難以利用,除真空的背壓機組外，少回收。

正在集中供熱的熱電機組以及可資利用的火電機組的冷凝熱部分未被利用，冷凝熱仍然通過空冷島或涼水塔排空，火(熱)電機組，包括單機容量在300MW以上的型火電機組仍然在效率能耗的狀態(tài)下運行。

火力發(fā)電廠冷凝熱通過涼水塔或空冷島排入氣，形成巨大的冷端損失，是火力發(fā)電廠能源使用效率下的主要原因，不僅造成和水(或電)的浪費，同時也嚴(yán)重地(熱)污染了氣?；鹆Πl(fā)電廠冷凝熱排空，是我國乃至普遍存在的問題，是浪費，也是無奈。

然而，隨著熱泵的發(fā)展，特別是大型溫水源熱泵的問世，使得發(fā)電機組冷凝熱回收將成為可能。

二、熱泵介紹

2.1 熱泵種類

2.2 吸收式熱泵原理

類吸收式熱泵也稱增量型熱泵，以消耗高溫?zé)崮転榇鷥r，從高溫?zé)嵩粗谢厥諢崃浚迫≈袦匚坏臒崮堋?

2.1 熱泵原理

從工作原理講，熱泵就是制冷(熱)機，熱泵用溴化鋰水溶液為工，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。

溴化鋰(LiBr):白色立方晶系結(jié)晶或粒狀粉末，易溶于水，溶于乙醇和乙醚，可溶于甲醇、丙酮、乙二醇等有機溶劑。其水溶液表面張力，有強烈的吸收水蒸氣的能力。

真空度與水的沸點之間的關(guān)系：真空越高，沸點越高(見下圖)

2.2 熱泵構(gòu)造及原理

溴化鋰吸收式熱泵由取熱器、濃縮器、加熱器和再熱器四個部分組成。

過程一：余熱熱提取

取熱器內(nèi)一直保持真空狀態(tài)，利用水在一定的壓環(huán)境下便會溫沸騰、氣化的原理，將水變?yōu)樗魵狻碜岳淠鞯恼羝畤娏茉谌崞鲹Q熱管的外表面溫蒸發(fā)，吸收換熱管內(nèi)部流動的溫廢熱源的熱量，同時產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入加熱器，完成熱量的回收提取過程。

過程二：余熱熱量的轉(zhuǎn)移

在加熱器內(nèi)，利用溴化鋰濃溶液的吸水放熱性能，頂部的溴化鋰濃溶液吸收來自取熱器的水蒸汽，溴化鋰溶液的溫度迅速升，溶液分布在吸收器換熱管外部，加熱換熱管內(nèi)需要提高溫度的熱媒，實現(xiàn)了溫?zé)嵩吹臒崃肯虮患訜釤崦睫D(zhuǎn)移，同時溴化鋰溶液由濃變稀，不再有吸水性，需要濃縮循環(huán)使用。

過程三：吸收工的濃縮

在濃縮器內(nèi)，利用驅(qū)動熱源的熱量，對來自加熱器的溴化鋰稀溶液進(jìn)行濃縮，產(chǎn)生的濃溶液繼續(xù)回到加熱器內(nèi)繼續(xù)吸收水蒸汽加熱供熱水，溶液濃縮產(chǎn)生的溫二次蒸汽去再熱器。

過程四:二次蒸汽冷凝

再熱器是利用濃縮器內(nèi)蒸汽加熱濃縮溴化鋰稀溶液變成溴化鋰濃溶液而蒸發(fā)出來的二次乏汽，對上述循環(huán)管路中經(jīng)過加熱器加熱的熱水進(jìn)行再加熱，從而達(dá)到更高的溫度。

三、熱電廠余熱利用方案

3.1、熱電廠常用抽汽供熱模式

3.2、熱電廠吸收式熱泵余熱利用方案

方案描述：

采用吸收式熱泵回收排汽冷凝熱將一次供熱水從60℃加熱到90℃，熱水90℃到120℃使用汽輪機抽汽來加熱

熱泵回收循環(huán)冷卻水的余熱，冷卻水40℃進(jìn)熱泵，30℃出

熱泵機組需要使用部分0.5MPaG的蒸汽作為驅(qū)動熱源

熱泵機組用電量(單臺供熱量30MW，機組用電30KW)

方案選六臺單機制熱量30MW的吸收式熱泵設(shè)備

吸收式熱泵熱量平衡圖

◆ 根據(jù)變工況運行曲線，在外部環(huán)境冷時熱泵的負(fù)荷小，

一次網(wǎng)平均回水溫度為55℃時，熱泵制熱量為110%，

采用本項目節(jié)能解決方案年平均可回收冷凝熱79.2MW

注：6套×12MW×1.1=79.2MW

◆ 如果采暖季平均供暖負(fù)荷按冷天負(fù)荷的80%進(jìn)行計算，

本項目六套吸收式熱泵增加的供暖面積為198萬m2

注：79.2MW÷50W/m2÷80%=198萬m2

◆ 擴容收入

本項目單套30MW吸收式熱泵可增加供暖面積24萬m2

采用六套吸收式熱泵可增加供熱面積144萬m2

采暖費按24元/m2計算，年增加采暖費收入3456萬元。

◆ 節(jié)能收入

本項目六套熱泵年平均負(fù)荷為110%，平均可回收冷凝熱79.2MW ，全年增加供熱量103.2GJ，節(jié)能5.42萬噸標(biāo)煤/年，節(jié)能效益明顯。

◆ 節(jié)水收入

本項目采用吸收式熱泵回收循環(huán)水帶走的汽機排汽冷凝熱，從而降了電廠冷卻塔的負(fù)荷，減少了冷卻塔的水量損失，每年可以節(jié)水49.4萬噸。

◆ 環(huán)保效益

本項目采用吸收式熱泵代替燃煤鍋爐提供集中供熱， 為此：

每年減少二氧化碳排放量13.5萬噸

每年減少二氧化硫排放量1694噸

每年減少氮氧化物排放量804噸

◆ 機組熱效率提、煤耗降(詳見下表)

本工程小機組與600MW機組指標(biāo)參數(shù)比較表

由上表可知小機組效率、煤耗，而帶供熱的小機組效率并不，煤耗并不，別是能夠回收循環(huán)水余熱的小機組效率之，遠(yuǎn)于(600MW及以上)機組;煤耗之，遠(yuǎn)于(600MW及以上)機組。

所以建議在采用余熱回收提小機組效率，在“上壓小”的同時對效率煤耗的小熱電要區(qū)別對待;通過關(guān)停小火電降供電標(biāo)煤耗是有限的，今對火(熱)電廠節(jié)能主攻方向應(yīng)轉(zhuǎn)為冷凝熱回收，冷凝熱回收潛力巨，熱泵應(yīng)力推廣。

四、應(yīng)用前景

我國集中供熱隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)發(fā)展迅速，2009年全國集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到35.6億平方米。北方地區(qū)集中供熱熱源日顯不足，現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱能力有限，在許多城市不得不建型區(qū)域鍋爐房(熱源廠)作為集中供熱熱源。熱源缺口較。

而近接二連三出現(xiàn)的霧霾天氣令區(qū)域鍋爐房備受詬病，其熱效率，對環(huán)境污染嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，區(qū)域鍋爐房對霧霾天氣“貢獻(xiàn)”為25%。所以對熱電廠、鋼鐵廠等耗能戶的余熱回收可謂一舉兩得，余熱回收利用的市場非常廣闊。

據(jù)國有關(guān)部門公布，至2009年，我國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備容量87407萬千瓦，其中火電65205萬千瓦，可資利用的火電按15000萬千瓦(不足四分之一)估計，每發(fā)1瓦電回收冷凝熱按0.7瓦估計，供暖期按5個月估計，供冷期按3個月估計，每年可回收冷凝熱2177.28百萬吉焦。如果供熱鍋爐平均運行效率按60%估算，每年可節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤1.2億噸。如果被改造的有50%的水冷機組，按每兆瓦裝機容量年節(jié)水1萬噸計算，每年節(jié)水15億噸。

每年減排二氧化碳3億噸，向氣中少排熱2177百萬吉焦。

按照以上預(yù)測，回收冷凝熱總裝機容量為105000兆瓦，溴化鋰吸收式熱泵與離心熱泵按7:3估算，需要溴化鋰吸收式熱泵總裝機容量73500兆瓦，需要離心熱泵總裝機容量31500兆瓦。

熱價按27元/吉焦計算，每年回收冷凝熱收入587.8億元。水費按5元/噸計算，每年節(jié)水收入75億元。

熱指標(biāo)按50瓦/平方米計算，利用回收的冷凝熱可以增供熱面積21億平方米。

每平方米供熱面積投資按80元(熱源50元，一次管網(wǎng)和換熱站30元)估計，利用冷凝熱供熱可以拉動投資1680億元。

仟億達(dá)股份是能源項目投資、資源循環(huán)利用項目投資集團，以金融資本推動節(jié)能環(huán)保事業(yè)。主要采用合同能源管理服務(wù)模式，為客戶提供工業(yè)整體節(jié)能環(huán)保解決方案。業(yè)務(wù)涵蓋分布式能源項目投資，包括園區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電三聯(lián)供、光伏發(fā)電、利用余熱及可燃?xì)怏w進(jìn)行余熱發(fā)電、余熱余壓回收利用，煤改氣投資建設(shè)，脫硫脫硝，電機拖動節(jié)能，包括中壓變頻節(jié)能、節(jié)能泵改造，同時公司自行研發(fā)能源管理平臺、在線監(jiān)測平臺。公司主要服務(wù)領(lǐng)域為工業(yè)領(lǐng)域，包括冶金、建材、電力、化工、煤炭、石油、機械、紡織、輕工、醫(yī)藥等型生產(chǎn)耗能企業(yè)。

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