火电厂循环冷却水废热回收利用问题研究

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1、万方数据2007年第3期(总第296期)节能ENERGY00NSERVATl0N一17一火电厂循环冷却水废热回收利用问题研究冯永华，徐文忠，孙始财(山东科技大学土建学院，山东青岛266510)摘要：利用热泵回收火力发电厂循环冷却水携带的低位热量，并将其应用于凝汽器冷凝水的预热，是循环冷却水废热回收再利用的一个新思路。分析研究表明，此举可以提高煤炭资源利用率，减少煤炭资源消耗，具有显著的环境效益和社会效益。关键词：热泵；电厂循环冷却水；废热回收利用；效益中图分类号：x706文献标识码：A文章编号：1004—7948(2007)03—0017—0

2、21引言目前，我国电力工业以燃煤火电为主，而燃煤火电厂又以凝汽式汽轮发电为主，其发电量约占总发电量的80％。这类火力发电厂的热能利用率较低，50％以上的热量被循环冷却水携带，通过冷却塔散发到大气中。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技术可行性研究2．1回收途径由于电厂循环冷却水所携

3、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。而利用热泵技术，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，热泵技术已日趋成熟，科技工作者根据各种各样的低位能源形式，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。由于各种低位热源的特点不同，使得以上各种低位源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

4、非持续供热问题等。而吸收了汽轮机乏汽潜热的电厂循环水，由于其水质优良，且有相对稳定的流量和温度，基金项目：青岛经济技术开发区科技计划项目资助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。其优越性主要表现在以下几个方面：(1)位于地面上，不需要为管路和换热器的安置打很深的竖井，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

5、高汽轮机凝汽器的真空度，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。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收利用。目前，部分专家学者提出了“利用热泵将这部分低位能加以回收，作为大规模集中供热系统热源”的构想。笔者调查研究发现，由于热泵供热温度较低，不能满足目前大规模集中供热系统所需要的热媒参数的要求(大规模的集中供热系统多采用多级换热系统，首级换热热媒的设计温度为130"C／90C或llO'C／9

6、0℃)，这将导致供热系统的投资费用及运行费用大幅度增加。因而，从系统的经济性上考虑，这种供热方式是不合理的。况且，应用于集中供热系统，这部分能量在非供暖季节仍然得不到有效利用。鉴于此，笔者结合火电厂的生产特点，提出“利用热泵技术回收电厂循环冷却水携带的低位热量，并将其应用于凝汽器冷凝水的预热过程”的思路。由此可实现循环冷却水废热的连续回收及有效利万方数据节能2007年第3期一18一ENERGYCONSERVATION(总第296期)用o2。2工作原理热泵是一种把热量从低温环境输送至高温环境的能量提升装置。利用热泵技术回收电厂循环冷却水废热的工

7、作原理是：热泵以消耗一定的高位能(高温蒸汽或电能)为代价，从循环冷却水中吸收其所携带的低位废热，将这两部分热量一起，通过热泵工质的热力循环，输送到高温环境中去。热泵机组的工作性能可用其供热系数来评价。目前，电动压缩式热泵的供热系数一般为3．0～5．0。说明热泵消耗少量的高位能可获得数倍的中位热能。因此，热泵是一种有效的低位热能回收利用装置。2．3方案流程图电厂循环水废热热泵回收过程系统流程如图1所示：汽轮发电机组的常规循环冷却水系统由循环水泵、凝汽器、冷却塔、积水池等构成。循环冷却水废热的热泵回收系统由压缩机、换热器1、节流阀、换热器2等组成

8、。对于热泵而言，换热器1是实现吸热功能的蒸发器，换热器2相当于冷凝器。循环水直接引至换热器1，经过换热器1冷却后进入积水池或凝汽器循环水的进水管。自凝结水泵流出的凝