当今一些运行时间比较长的热电厂,由于城市发展导致其供热量已经超出原先设计的最大供热能力,但热电厂扩建需上报项目层层审批比较复杂,而且环境保护部门能否通过评估,再有随着城区发展地下管线密布、交通拥挤情况下允许再增加地下管线等都存在一定问题。为了解决热电厂增加供热量的问题,利用新技术,将热电厂内凝气器循环水排入冷却水塔热量进行回收,提高热电厂的热量利用效率,这部分热量占燃烧总发热量的20%,相当于供热量的50%,可采用吸收式热泵,不但可以回收凝汽器循环水排入冷却水塔热量,而且降低厂里采暖回水温度,加大供回水温差使得热网循环水流量降低,不但节省了热网循环水泵电能的消耗,而且热电厂还增加了供热量,不需要再扩建供热管道或加大供热途径,在原有的供热管网的情况下可提高供热能力50~80%,该技术比较成熟,示范性试验获得成功,目前大连华能电厂已完成初步设计工作,正在准备下阶段工作。 近年来在挖掘利用发(热)电厂余热,增加供热量、扩大采暖面积和供热需求的研发工作中吸收式热泵技术被使用,并在单机100、200、300MW乃至500MW的发(热)电厂的节能环保技改项目中实施。其具有增加供热量,减少建设集中供热小锅炉房,避免小锅炉效率低,燃料消耗量大,污染物排放量大的弊病;同时因吸收式热泵技术可以提高热源一次热源水、二次热源站热源水的供水温度,从而提高原有供热管网的供热能力,减少热网管线的改造。因此,受到政府、投资者和发电企业的重视,正在迅速发展。 华北电力设计院近几年开展在不增加电厂机组和锅炉容量情况下,采用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热、和循环水余热工程设计。有两项工程分别于2010年底和2011年3月投产,均收到了设计预想的效果,达到节能减排目的,使汽轮机乏汽废热通过热泵将乏汽冷凝,回收这部分不能直接利用的低品位热量,将其转换可为城市集中供热的高品位热量,不仅实现了电厂节能减排,而且可以使电厂的综合效率提高到70~80%,即利用1个单位蒸汽驱动热量,回收0.65~0.85个单位低品热量。该技术具有清洁环保、无污染、高效节能、符合国家政策、并可享受政策性国家补贴,目前该技术还刚刚起步,此项目已列入国家十二五期间节能减排名录,今年已开始在多个城市将实施,开始推广这项技术,我单位也为推广该技术作出微薄贡献。本文在此简介吸收式热泵技术在发(热)电厂余热节能环保技改项目的应用。 一、 水冷机组的循环冷却水余热利用 采用带湿式冷却塔的二次循环冷却水供水系统的发(热)电厂,凝汽器循环冷却水排放大气的热量,约占发(热)电厂一次能源消耗的20%,可以通过吸收式热泵回收循环冷却水中的热量。吸收式热泵以溴化锂溶液作为工作介质,即使泄漏也不会破坏大气臭氧层, 对环境没有影响,可以回收各种低参数的余热。溴化锂吸收式热泵由发生器,冷凝器、蒸发器、吸收器、热交换器、屏蔽泵组成,使工作介质在设备中进行循环。它以蒸汽为驱动汽源,在发生器内择放热量Qg,吸收流经传热管内低温水(即循环水)的热量Qe;热网回水经吸收器、冷凝器升温后,再通过热电厂首站热网加热器加热 ,供给厂外热用户。 以某热电厂4×200MW抽汽凝汽机组循环水余热利用工程为例,电厂每小时通过冷却塔排放大气热量为1440GJ,相当于50吨标准燃煤量,大网循环水量9000t/h,热网回水通过吸收式热泵(驱动汽源160t/h)吸收循环水供回水温差4℃。吸收式热泵将热网回水温度由55℃提高到75℃,再将75℃回水加热到109℃,然后通过尖峰加热器提高到135℃供拾热用户。同时采暖抽汽量由810 t/ h减少到538 t/ h。为克服吸收式热泵阻力,循环水增设升压泵。该电厂原设计总供热量3669 GJ/h,增加吸收式热泵后供热量达到4181 GJ/h,增加供热量512 GJ/h(142MW) ,相应供热面积285万平方米。目前该电厂通过试运,节能效果较好。所不足的是由于吸收式热泵受于容量或选用吸收式热泵台数限制,未将循环水余热充分利用。凝汽器循环水出水供给吸收式热泵的水温为31℃,回水27℃进入凝结器,因该电厂只利用了部分循环水,而且利用循环水温差小。选用吸收式热泵10台,节约标准煤量只有3.5万吨,今后吸收式热泵循环水进出口温度应选用大温差,节能效果才更为显著。 二、空冷机组的乏汽余热利用 采用带干式冷却塔(空冷岛)乏汽冷却系统的发(热)电厂,干式冷却塔排放大气热量。汽轮机作完功后乏汽通过干式冷却塔排入到大气,热量相当于热电厂燃料总发热量的20%以上,。干式冷却塔排放热量也可通过吸收式热泵进行回收,吸收式热泵原理和上面介绍的大致相同。 某热电厂2x135mw(抽气凝气式)空冷机组乏汽余热利用工程,是利用采暖抽汽作为驱动汽源,在不改变发电量和排汽真空情况下,通过吸收式热泵回收排入干式冷却塔的乏汽。本工程进行了工业性试验,回收乏汽余热量与采暖抽汽热量的比例相当于1:1,其综合节能率达到50%,供热能耗降低50%;供热能力由268MW增加至383MW,采暖面积增加638万㎡;整个采暖期节约7.5万吨标煤,相当于1吨蒸汽可以回收排入大气热量70%。减少二氧化硫,烟尘率污染物排放50﹪。 而且若厂外二级供热站换热器采用吸收式热泵技术,热网回水温度可降至20℃;若二级站仍采用原有热力站,热网回水温度在55℃,这样混合后热网回水温度降低到37℃,吸收式热泵热网供回水温度可采用大温差,即供热量加大,同时热网总的循环水量减少,减少了热网管道的投资。 三、设计、施工应注意的问题 1、目前吸收式热泵已有几个厂家生产,但对生产大容量吸收式热泵仍然缺少经验,由于吸收式热泵是一个新产品,设计容量、外型尺寸都不定型,每一个工程都需要根据电厂具体情况确定吸收式热泵容量和台数。吸收式热泵数量尽量减少,采用大容量大温差吸收式热泵,具体吸收式热泵容量和台数应和生产厂家商定。 2、吸收式热泵吸收循环水余热工程较为复杂,应增设循环水升压泵房和吸收式热泵房,需要在厂内选择合适位置,使电厂从A列出来抽汽管道尽量缩短,一方面可减少投资,另方面可减少压降损失,再有要方便和厂外来热网回水管道联接。循环水升压泵房,建议泵房内装设两台,每台泵容量按60%设置。 3、吸收式热泵控制室和电力间尽量放在原有控制室和电力间内,如吸收式热泵房距离主厂房较远可单独设置控制室。 4、干式冷却塔乏汽旁路管设计要经过应力验算和分析,应力合格后方能正式设计。 5、干式冷却塔乏汽旁路管和第1个补偿器、关断门的施工,是乏汽利用这个项目关键点,关断门下部为支架,在施工时一般先将旁路管与乏汽管焊接好,然后再从内部将主管上与旁路管连接处管道挖掉,这样施工较为安全,而且施工也较方便。 6、循环冷却水因原循环水泵压力不足,要增设循环水升压泵,为保持吸收式热泵一定循环水入口温度,应在循环水入口和排水口上增加调节阀,即进入吸收式热泵循环水温高时自动控制排水,两个调节阀门之间应该连锁。 四、几点建议 1、吸收式热泵技术对解决目前电厂增大供热量是一个较为理想项目,即增大了供热量,又减少了排污量,应值得推广。 2、发(热)电厂余热利用项涉及发电企业、供热企业、投资企业之间在项目管理和经济利益等方面的关系。需要当地政府部门的大力支持和协调,各方面的积极配合,互相支持才能顺利实现。 3、由于老发(热)电厂总平面布置都比较紧凑,余热空冷机组的乏汽、水冷机组的循环冷却水和烟气余热利用工 程,因场地和空间窄小增加的设备和管道布置比较困难,有时限制了余热利用量,建议在新建电厂时就考虑余热利用工 程设备和管道布置。(沿海 徐锡海)
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