电厂循环冷却水的低位废热回收利用

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1、电厂循环冷却水的低位废热回收利用1电厂循环冷却水分析当前，电厂的汽轮发电机组绝大多数是凝汽式。汽轮机利用高温高压蒸汽做功，它的热力循环中必须存在冷端，即蒸汽动力循环中汽温最低的点位。对凝汽式机组来说，蒸汽经汽轮机全部叶轮做功后，成为乏汽，排至排汽缸，进入汽机冷端——凝汽器，乏汽温度25~45℃。在凝汽器这个非接触式冷却器中，乏汽经管壁传热至循环冷却水，释放凝结潜热，变成凝结水后被重返锅炉。凝汽式机组的主要热损失是冷端损失，所失掉的热量超过了汽机用于做功的热能。因排汽凝结所造成的单位蒸汽流量的热损失(一般为2303kJ/kg。如：对600MW机组，蒸汽量2000t/h，凝汽失热

2、约4·6×109kJ/h，折合标准煤157t/h)对热机生产过程是不可避免的。保证汽机冷端功效的是流经凝汽器吸收乏汽凝结潜热的循环冷却水。冷却水有两个来源：一是取至自然水域；二是来自电厂的冷却塔。吸收乏汽余热的冷却水排放至江、河、湖、海等自然水域，经与环境水体的掺混和对大气的散热，将大量的余热弃置水域(排水问题)，自身得以冷却；发电厂再自水域中尽可能少受该余热影响的水区抽取新的、低温循环冷却水(取水问题)，以保障凝汽器的冷却效果，这即是所谓的“水面冷却”，或称“一次循环冷却”问题。如电厂所处地域水源匮乏，则必须采用冷却塔来冷却循环水，冷却水携带的余热经冷却塔释放到大气，冷却后

3、的循环水再送入凝汽器冷却乏汽，这是所谓的“冷却塔冷却”，或称“二次循环冷却”问题。发电机组不停止运行，循环冷却水则一刻不停地将大量余热弃置于环境，造成了能源的浪费和明显的环境热影响。火电厂的燃料燃烧总发热量中只有35%左右转变为电能，而60%以上的热能主要通过锅炉烟囱和汽轮机凝汽器的循环冷却水失散到环境中。相比之下，循环冷却水携带走的废热量又占其中绝大部分。而由于循环冷却水的温度低(冬季20~35℃，夏季25~45℃)，属于50℃以下的低品位热源，采用常规手段对其回收利用的效率较低，所以长期以来对这部分能量的回收利用没有引起足够重视。由此不仅造成了大量的能量浪费，而且加剧了环

4、境污染。因此，采用先进的技术手段，对这部分能量加以回收利用，是非常必要的。2低热回收方案可行性分析2.1低热回收技术2.1.1回收方法及其优势由于电厂循环冷却水所携带的废热是一种低品位能源，因而直接利用的范围及效率都非常低。而热泵技术可以提高低品位能量的品位，从而扩大其应用范围，提高其利用效率。目前，热泵技术日趋成熟，科技工作者已开发出多种类型的热泵，如：地源热泵、城市污水源热泵、空气源热泵、海水源热泵、太阳能热泵以及工业余热热泵等。而由于各种低位热源的自身特点，使得以上各种热泵的应用在不同程度上存在一些技术问题，如空气源热泵蒸发器冬季结霜问题、污水源热泵的污水处理及设备防腐

5、问题、地源热泵的取水及回灌和对地温影响问题、海水源热泵的水处理及设备防腐问题以及太阳能热泵的非持续供热问题等。吸收了汽轮机乏汽潜热的电厂循环水，由于其水质优良、有相对稳定的流量和温度，作为热泵的低位热源，其优越性是以上其他热源所不能比拟的，主要表现在以下几个方面：1）位于地面上，不需要为安置管路和换热器打很深的竖井，节省了初投资；2）由于循环水具有非常好的流动性和较好的换热性能，不需要像土壤源热泵那样长的启动过程；3）由于循环水的温度和流量都稳定，蒸发器不会出现结霜现象；4）由于循环水比较清洁，无腐蚀问题，不易导致传热效果的恶化；5）能降低凝汽器循环水进水温度，提高汽轮机凝汽

6、器的真空度，增加机组的通流量和发电功率。因此，电厂循环冷却水可以作为热泵理想的低位热源。而以发电厂循环冷却水为热源的热泵具有以下特点：1）环保效益显著。水源热泵是利用了发电厂循环冷却水作为热源，进行能量转换的供暖系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美；2）高效节能。水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说系统运行费用可以节约30～40％；3）运行稳定可靠。水体的

7、温度相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。4）自动运行。水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。2.1.2回收热的利用但由于目前热泵的出水温度普遍较低(一般为60℃左右，超高温热泵出水温度为85℃)，热泵的应用范围受到许多技术、经济因素的限制，从而阻碍了循环冷却水废热的回