电厂循环水为低位热源的城市供热技术研究与应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 电厂循环水为低位热源的城市供热 技术研究与应用 摘 要：我国工业分布广，工业 余热资源丰富，作为其中一员的电厂循 环水也有着相当多的利用条件。以电厂 循环水作为低位热源，利用热泵技术供 热可以在不增加电厂容量和排放的情况 下增加供热能力，同时对水余热的处理 也能起到节约资源的效果。基于此，本 文以电厂循环水与空气源对比的办法讨 论了用电厂循环水作为低位热源的特点， 并重点研究了以电厂循环水为热源的供 热技术，说明了不同供热技术的供热效 果。 中国论文网 /8/view-13008629.htm 关键词：电厂循环水；低位热源； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 热泵供热技术 中图分类号：TU99 文献标识码： A 文章编号： 1671-2064（2017）22- 0090-02 1 电厂循环水为低位热源的特点 低位热源的能源品味较低，无法 被直接利用，需要依靠热泵将其转化为 高位能进行利用。目前我国的低位热源 有很多种形式，如空气源热泵、地表水 源热泵、地下水源热泵、土壤源热泵及 太阳能热泵等，电厂循环水目前也被用 作城市供热的一种低位热源。综合比较 下，我国目前运用最广的低位热源是空 气源，但与空气源相比，电厂循环水的 优势更加明显。 空气源热泵的优点很多，如前文 提到的使用条件易满足以及节能、环保、 维修简便等。但在寒冷地区，空气源热 泵就会出现几种问题：（1）当室外温 度低于建筑热负荷的平衡点温度时，热 泵就需要增加辅助热源以维持供热，从 而增加了能耗。如果将平衡点温度设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 得特别低，热泵机组的负荷就会过大， 导致供热效率降低。 （2）一些室外湿度 相对较大的地区，在低温时会使热泵换 热器出现结霜，结霜长期积累可造成空 气通道的严重堵塞，使传热受阻。 （3） 当室外环境温度变低时，热泵的压缩机 压缩比会增大，使机组排气温度升高。 当排气温度过高时，润滑油的粘度就降 低使得润滑效果减弱，同时可能引起系 统频繁启停，影响正常工作。 （4）减少 蒸发，岜枚匝 环水的冷却功能，可 以起到减小冷却塔的负荷作用。通过运 用空气源热泵，每年供电厂能够减少循 环水的蒸发损失，约 1000 万吨左右， 保证了循环水在利用过程中最大化的发 挥功效，产生供热能力。因此，空气源 热泵能够起到非常显著的效益。 与空气源相比，以电厂循环水为 热源具有更显著的优点，如：（1）电 厂循环水蕴含的热量更大，能够在长时 间流动的过程中仍旧保持一定温度，非 常适合作为热源。 （2）电厂循环水的温 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 度和流量相对于空气源都比较稳定，因 为循环水是不断流动的，所以比较不容 易出现结霜的现象。 （3）循环水的水质 一般都比较清洁，循环水不是再生水， 而是将水资源多次利用，具有非常清洁 的特性，不会腐蚀换热器，同时可以减 少水污染。 （4）电厂水循环的余热如果 合理加以利用，会减少冷却水蒸发，从 而能够更多的利用水蒸气进行城市供热， 达到节约资源的目的。 （5）电厂循环水 作为低位热源，可以使凝汽器循环水的 进水温度降低，真空程度提高，发电功 率增加。 2 电厂循环水作为低位热源供热 的技术方案 2.1 循环水热泵供热技术 电厂循环水温度用于供热主要是 利用热泵技术进行供热。热泵和蒸汽压 缩式制冷的原理一样，其理论循环都是 以逆卡诺循环的两个传热相区为基础进 行改造，使冷凝器和蒸发器的压力相等， 实现冷凝放热和汽化吸热。在冬季，冷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 凝温度保持在一定范围内，想要保持供 热系数就需要对蒸发器控制。在蒸气压 缩式热泵中，低位热源的温度可以影响 蒸汽蒸发的温度，也直接决定了热泵的 供热系数。如果冷凝温度一定，循环水 的温度将会提高 510，热泵的效率 也会随之提高。在夏季，蒸发温度保持 在一定范围内，冷凝温度就控制了热泵 的制冷效果。所以以电厂循环水作为城 市供热的热源更有经济性。例如，以某 城市为例，在 2016 年期间，整个供暖 季节采暖所用能源比例占整体能源的 17%。 随着城市建筑的不断增多，在未来几年， 城市冬季供暖所消耗的能源将持续增长。 如此大的能源消耗所消耗的财政也是非 常巨大，以煤炭供暖为例，同年的煤炭 价格是一吨 400-848 元，整个城市供暖 所耗费煤炭为 2000 万吨，所需要花费 的资金为 800 亿-16961 亿元，而且预计 到 2020 年，冬季建筑采暖需求所消耗 的标准煤为 2700 万吨，占整个城市的 能源消耗总量的 23%。目前，该城市的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 所有电热厂和热力工厂的供热能力都达 到极限负荷运载，只用通过改变供暖方 式，使用循环水供暖方法，才能满足建 筑采暖需求。 在热泵循环中，供热系数是衡量 循环性能的重要标准，热泵的制热性能 系数 h=，其中为热泵吸收周围环境的 热量，W 为热泵的功率，为热泵的制热 量。观察公式可以发现热泵的制热系数 恒大于 1。 具体在利用循环水作为热源选择 热泵时，如果用燃气或燃油作为驱动能 源，则采用吸收式热泵，如果用电作为 驱动能源，则采用压缩式热泵。吸收式 热泵和压缩式热泵的系统制热分别是耗 电量的 1.7-2.3 和 4-7 倍。在计算电厂循 环水的供热能力时，循环水带走的热量 为，为循环水设计流量，和分别是凝汽 器循环水出水和进水的水焓值。 2.2 汽轮机低真空运行循环水供 热技术 除了热泵技术，还可以采用汽轮 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 机低真空运行循环水供热技术。因为在 正常条件下，循环水的温度一般 20- 35之间，所以这样低的温度无法直接 应用于工人冬季供热系统，如果想要用 低温循环水进行供热，就必须提高循环 水的温度。运用中小型的汽轮机可以做 到，主要的工作原理是汽轮机使排汽缸 达到真空转状态，循环水的温度能够进 行加热，可以将循环水的温度生至到 6080C ，从而达到供热要求。这项技 术已很成熟，能够实现非常高的资源利 用率，在国内外有非常多的成功案例和 研究，特别在我国北方城市得到有效的 应用推广。例如，以我国北方某城市为 例，某北方城市冬季供暖，供暖设备中 有 40%热泵运用电动压缩式，剩下的 60%热泵则运用吸收式，通过计算循环 水热量可得：在整个冬季，某城市的实 现采暖供热 1821 万 GJ，循环水供热约 为 903 万 GJ，电能共消耗 28925 万度， 蒸汽的消耗占循环水的比重 0.35，共计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 316.05 万吨，通过运用了这种循环水供 热和同等规模的锅炉房相比较，通过折 合成煤炭每吨所产热量显示出两者之间 比较，相对于燃煤、燃气来说，如果循 环水余热的供热方式完全发挥功效的话， 每年大约可以节约 30 万吨的煤或者 2.5 亿立方米的天燃气。同时，考虑循环水 余热的利用情况，一个供暖季节能够回 收利用循环水 200 万吨，相当于可以减 少循环水蒸发 1000-1200 万吨，从而有 效降低浪费。 在传统低真空运行机组中，受蒸 汽量影响的用户热负荷控制机组发电功 率，电与热无法分开调节，所以一旦用 户的热负荷出现稳定情况，机组的供电 就会收到强烈的影响。另外，因大型机 组和一部分中型机组不允许施工人员改 造结构，所以只有少数允许被改造的中 小型机组才能进行低真空运行。一些大 型热电联产系统具有中间再热式汽轮机 组，机组的末级出口会因为凝气压力而 出现蒸汽的温度高、容积流量小，容易 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 造成机组振动，长时间会影响机组的寿 命，设备还产生危害运行的安全隐患。 一般非常大型的汽轮机组，在进行循环 水冷却的过程中，水的温度要求不能超 过 33，而相对的，出口的温度也要在 40左右，才能保证机组的运行安全。 因此，工作人员在安装低真空运行机组 时，要注意对低真空运行参数的选择及 机组的热负荷调节。 在城市供热时，都会追求供热水 温，如果供热水温过高，汽轮机排汽温 度就会过高从而导致机组发电功率降低、 凝汽器铜管变形及排气缸后轴承温度过 高。凝汽管铜管变形严重时会产生泄漏， 排气缸后轴承温度过高会导致机组剧烈 振动。在调节热负荷时，可以采用质调 节、量调节、质量并调等方式，调节人 员应根据实际机组运行情况选择合适的 调节方式。以质调节为例，在改造机组 时要考虑机组的运行与供热质量，利用 加热器和除盐水降温调节热负荷。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 3 结语 综上所述，低