300MW机组循环水余热利用吸收式热泵技术

300MW机组循环水余热利用吸收式热泵技术田爱兵1冯爱华2 王彦海11河北建投国融能源服务股份有限公司河北050051 ; 2石家庄理工职业学院河北050228摘要:采用吸收式热泵技术回收热电厂中排往大气中的凝结水余热供热技术，可以实现能源的高效利用，在提供热量的同时，无需消耗新的能源，相比常规供热方案节约了大量能源，不产生温室气体CO2，又减少了烟尘、SO2和NOx等污染物的排放，具有非常明显的经济效益、环境效益和社会效益。关键词:电厂余热;节能减排;热泵;采暖中图分类号: TE08文献标识码: A引言:目前热力发电厂的循环水携带巨大的低温余热从冷却水塔排放到大气中，并携带大量的水蒸汽一同损失掉。如果能够回收利用，电厂在不增加煤耗的情况下可增加20%~25%的热量既可以用来发电，也可以扩大供热面积。但由于这部分余热品味很低无法直接利用。吸收式热泵技术的发展为低温余热回收创造了有利条件。.余热利用的背景和需求河北省某发电厂装机容量为2X300MW抽汽供热机组，每台机组循环水系统配有两台流量为17640t/h循环水泵，采暖季时每台机组保持一台循环水泵运行，循环水量约为18000t/h,凝汽器循环水进出口温度般在24/35C.上下。原热网设计供热面积为1400万m?，设计热网额定供水量为11000 t/h，设计供水温度130°C，设计回水温度70°C。2010年冬季实际供暖面积已达近1100万m?，最大供水量为8370th,供水温度一般在100~116°C，回水温度一般在48~ 63 C范围内变化，供水压力≤1.3MPa，回水压力为0.25MPa。电厂供热汽源为汽轮机5段抽汽，供汽压力0.145~0.5MPa可调整，额定供热量410 th。2010年两台机用于热网最大总供热抽汽量为730th。由于冬季厂内辅助设施用汽量也较大，实际5段抽汽抽汽压力时常出现低于0.2MPa现象。由此可见，两台2X300MW机组的供热汽源已经达到甚至超出额定抽汽量，已经出现不能满足未来的供暖需求情况。电厂在城区外，距离热负荷中心约10公里，限于既有分支供热管网改造难度大和热力站基本满负荷的原因，末端用户已出现了部分用户供热不达标的情况，不得不采取在末端热力站加设一次网 管道泵来提高流量，造成新增用户供热入网的难度较大，供热需求难以满足，为了解决热源不足的问题，技术人员选择了吸收式热泵技术提取机组循环水中的余热，可以实现能源的高效利用，既缓解城市采暖供热用能的矛盾，又响应国家节能减排的政策方针，为城市环境增添一份绿色。二、余热利用技术方案实施1、吸收式热泵应用原理吸收式热泵(即增热型热泵)，通常简称AHP(absorption heat pump)，它以蒸汽、热水为驱动热源，把低温热源的热量提取到高温热源中去，从而提高了能源的利用效率。吸收式热泵应用原理是在首站内设置蒸汽型吸收式热泵。见示意图1，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1,驱动机内溴化锂溶剂循环做功，产生制冷效应，回收循环水中的余热Q2，加热热网回水。热网得到的有用热量(热网供热量)为消耗的蒸汽热量与回收的循环水余热量之和Q1+Q2。i热)Q吸收式热泵Q2低温热源Q1+Q2电厂循环水f中温热源-次热网水图1吸收式热泵回收余热示意图2、蒸汽吸收式热泵选型.按照机组额定供热抽汽量410 th,抽汽压力0.25MPa，减去厂用辅助蒸汽用汽量，汽轮机排往凝汽器的排汽余热仍然有大约120MW左右。结合电厂未来供热发展实际情况，经过对热网水流量、供回水温度、热网循环泵入口汽蚀余量、运行成本、投资收益率等综合因素考虑，尤其核算热网热容量吸纳能力，对各种选型方案进行技术和经济比较，选择吸收余热为11.37MW的热泵9台。热泵工作参数，热网水流量按照11000t/h，回水温度按照55°C。循环水(热源水)流量按照单台循环水泵工作略大于设计流量选取18000th，循环水(热源水)温度按照34°C，考忠回收余热可替换出五段抽汽量154t/h。3、热泵循环水管道连接方案在#1机凝汽器循环水出口母管管道上安装- - 个截断阀，在截断阀前引出一条管道， 将循环水引至热泵，热泵的循环水放热后，分支成两条管道，-条管道安装升压泵返回到截断阀后循环水母管内，循环水最终流向冷却水塔。另-条分支管道引到防冻管阀门后，当机组供热达到额定供热抽汽量时，汽轮机排汽热量基本与热泵回收的热量相当，循环水降温幅度等于在凝汽器的温升幅度，回水温度能够满足机组凝汽器冷却需要，可将循环水通过防冻管直接排至水塔水池内，通过电厂循环水泵再输送到凝汽器，完成冷却水的循环流程。当机组供热未达到额定供热抽汽量时，汽轮机排汽热量大于热泵回收的热量，循环水在热泵内的降温幅度小于在凝汽器的温升幅度，热泵循环水回水温度较高，不能满足机组凝汽器冷却需要，可将一-部分循环水通过升压泵输送至冷却塔上部淋水层进行冷却降温，这样可以减小循环水升压泵的功耗。经过测算，从供暖初期抽汽量和汽轮机排汽量计算，需要将55%循环水送上冷却水塔淋水层冷却降温。考虑热泵水阻和滤网、阀门管道阻力，需要安装两台流量5000t/h的循环水升压泵，轴功率200KW。4、热力平衡情况分析两台机组限定在额定供汽量时，改造前后热力平衡情况分析，如果 热网水流量达到11000th，回水温度55"C情况下，两台机组额定抽汽量820t/h加热热网，只能供出97.4'C的水。改造增加的循环水余热回收系统后，同样820t/h蒸汽加热热网，可供出105.5"C，提高8.1°C， 相当于额外增加五段抽汽量154t/h,这部分热量就是来自与循环水。5、全程自动化监控本方案为集中监视控制，整个循环水余热回收利用系统在余热利用控制室内实现集中监控。在少量人员巡回检查及配合下，在控制室内通过人机接口界面，实现各个设备的正常启停、运行工况的监视和调整及设备在异常工况下的紧急处理。本控制系统按照系统的操作量，设置了一台操作员站和--台工程师站，操作员站具备监视系统内每一一个模拟量和数字量、显示并确认报警、显示操作指导、建立趋势画面并获得趋势信息、打印报表、操作和控制设备、自动和手动控制方式的选择、调整过程设定值和偏置等功能;工程站除具备操作员站的基本功能外，还具备用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改等功能。6、节能减排效果用热泵回收循环冷却水余热进行供暖，在提供热量的同时，无需消耗新的能源，相比常规供热方案节约了大量能源，减少了烟尘、SO2和NOx等污染物的排放，不产生温室气体CO2，同时又减少了煤、灰渣在装卸、运输、贮存过程中对环境、交通及占地的影响，使城市环境空气质量得到改善，具有非常明显的环境效益。三、余热回收系统经济性分析本循环水余热回收系统回收余热为102 .4MW,相当于106.2 万GJ/年，按照供暖指标50W/m'，可增加供热面积204.8万平方米。年节约标准煤40255吨，年减排CO2 10.55 万吨，年减排SO2 1424吨，年节水48.47万吨。按照热价 24.6元/GJ,全年收入为2612.5万元。余热系统耗电量每小时不大于1000kw，全年耗电量成本111万元。年节水收益82万元。结束语:热电厂循环水余热利用吸收式热泵提取技术投运之后极大的解决了电厂供热热源不足的问题，为采暖居民提供了良好的居住环境，为城市节能减排做出一份贡献，为新技术的推广利用起到很好的示范作用，极大的响应了国家提倡“节 能减排降耗”政策。参考文献:[1]马最良.热泵技术应用理论基础与实践.中国建筑工业出版社2010.[2]陈东热泵技术手册.化学工业出版社2012.[3]王汝武.电厂节能减排技术.化学工业出版社.2008.