实验六低品位能量有效利用实验修改

1、实验六低品位能量有效利用实验实验六低品位能量有效利用实验修改修改1、通过实验加深对热力学第二定律及制冷、制热循环过、通过实验加深对热力学第二定律及制冷、制热循环过 程的理解；程的理解； 2、掌握提升低品位能量的原理和方法；、掌握提升低品位能量的原理和方法；3、学生自己设计并完成实验，培养其创新能力。、学生自己设计并完成实验，培养其创新能力。 热机能使热能转变为机械能，卡诺循环是这一能量转变过程热机能使热能转变为机械能，卡诺循环是这一能量转变过程中的理想循环，基本的蒸汽动力循环是朗肯循环。制冷机（热泵）中的理想循环，基本的蒸汽动力循环是朗肯循环。制冷机（热泵）能使热能从温度较低的物体转移到温度较

2、高的物体，逆卡诺循环能使热能从温度较低的物体转移到温度较高的物体，逆卡诺循环是这一能量转变过程中的理想循环，基本的蒸汽压缩制冷（制热）是这一能量转变过程中的理想循环，基本的蒸汽压缩制冷（制热）循环是逆朗肯循环。高、低温热源的温度差值、气体压缩过程的循环是逆朗肯循环。高、低温热源的温度差值、气体压缩过程的不可逆损失、换热器传热温差等是影响能量有效利用的主要因素。不可逆损失、换热器传热温差等是影响能量有效利用的主要因素。 实验室目前低品位能量有效利用的实验台有待调试，所以现实验室目前低品位能量有效利用的实验台有待调试，所以现就大连华能电厂改造项目介绍如何利用热电厂运行过程中低位能就大连华能电厂改造

3、项目介绍如何利用热电厂运行过程中低位能源的利用情况。源的利用情况。废热耗能形成热污染：如通过冷却塔排到大气，造成空气局部温废热耗能形成热污染：如通过冷却塔排到大气，造成空气局部温升；如通过河水冷却，会改变水温出现富营养化现象，影响藻类、升；如通过河水冷却，会改变水温出现富营养化现象，影响藻类、鱼类生物的生长。鱼类生物的生长。我国一次能量资源的特点决定了电力工业以燃煤火电为主的格局我国一次能量资源的特点决定了电力工业以燃煤火电为主的格局. .电厂热效率电厂热效率40%,40%,排汽中约排汽中约60%60%热能排入大气热能排入大气。20082008年年中华人民共和国节能法中华人民共和国节能法将热、

4、电、冷联产技术列入国家将热、电、冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术，促进了热泵事业的发展鼓励发展的通用技术，促进了热泵事业的发展电厂热电联产供热改造电厂热电联产供热改造存在的存在的能量损失能量损失减温减压能量损失减温减压能量损失工业用汽最低抽汽压力工业用汽最低抽汽压力: :(0.8-1.6)MPa(0.8-1.6)MPa而供暖用汽抽汽压力而供暖用汽抽汽压力: :(0.12-0.25)MPa(0.12-0.25)MPa。 这就需要在外部进行减温减这就需要在外部进行减温减压，将抽出热蒸汽经过降温压，将抽出热蒸汽经过降温减压器后，才能进入热网交减压器后，才能进入热网交换器，这将造成很大能量损换器，

5、这将造成很大能量损失。失。 电厂凝汽式发电机组，冷电厂凝汽式发电机组，冷凝热既具有低品位能量凝热既具有低品位能量( (排排汽压力汽压力0.004-0.008 MPa0.004-0.008 MPa，冷凝温度冷凝温度3030左右左右) )，排到，排到大气中对环境又会产生热污大气中对环境又会产生热污染染, ,同时具有量大、水质好同时具有量大、水质好和集中等特点，余热利用价和集中等特点，余热利用价值较大。值较大。冷凝余热冷凝余热能量损失能量损失采用在汽轮机中低压缸连通管打孔抽汽，将抽出的热蒸汽用于周边地区采用在汽轮机中低压缸连通管打孔抽汽，将抽出的热蒸汽用于周边地区的采暖供热。的采暖供热。凝汽机组电厂

6、热电联产供热改造凝汽机组电厂热电联产供热改造目的目的结论结论 为进一步提高热电联产系统的热能利用率，减为进一步提高热电联产系统的热能利用率，减少对环境的污染，一方面应梯度利用经过降温少对环境的污染，一方面应梯度利用经过降温减压器的能源，另一方面应设法回收电厂循环减压器的能源，另一方面应设法回收电厂循环水的冷凝余热，提高热电联产的能源利用率，水的冷凝余热，提高热电联产的能源利用率，减少对环境的污染。减少对环境的污染。 针对华能大连发电厂针对华能大连发电厂4 4台台350MW350MW汽轮机发电机组，提出用于集中供汽轮机发电机组，提出用于集中供热热网的改造方案，并对该方案进行经济性和环保性能分析，

7、证明本热热网的改造方案，并对该方案进行经济性和环保性能分析，证明本项目的可行性。项目的可行性。 通过建立一种新型的汽机热泵联合循环系统，来替代原热电联产通过建立一种新型的汽机热泵联合循环系统，来替代原热电联产系统的减温减压器，抽出蒸汽在小型汽机内做功，同轴驱动热泵机组系统的减温减压器，抽出蒸汽在小型汽机内做功，同轴驱动热泵机组以回收火电厂循环水余热，小汽机的乏汽及原来减温减压器有相同的以回收火电厂循环水余热，小汽机的乏汽及原来减温减压器有相同的出口参数，形成驱动汽轮机、热泵与供热系统联合循环的电厂节能减出口参数，形成驱动汽轮机、热泵与供热系统联合循环的电厂节能减排的关键技术。排的关键技术。电厂

8、供热新技术改造方案电厂供热新技术改造方案原方案抽汽流程原方案抽汽流程中压排气中压排气 汽机热泵汽机热泵热网加热器热网加热器中压排气中压排气减温减压器减温减压器热网加热器热网加热器新方案抽汽流程新方案抽汽流程经机组汽机（经机组汽机（1 1）中压缸打孔抽出的蒸汽，直接进入小汽轮机，经小）中压缸打孔抽出的蒸汽，直接进入小汽轮机，经小汽机绝热膨胀做功后，乏汽的出口温度压力达到及原减温减压器相同，汽机绝热膨胀做功后，乏汽的出口温度压力达到及原减温减压器相同，在进入热网加热器，小汽机（在进入热网加热器，小汽机（2 2）同轴连接热泵（）同轴连接热泵（3 3），小汽机发出的），小汽机发出的轴功率，作为高位能源

9、，直接驱动热泵以提取海水循环水的低位热量，轴功率，作为高位能源，直接驱动热泵以提取海水循环水的低位热量，送入热网加热器（送入热网加热器（4 4）。）。1111()HhHHQC TT11()llLLQC TT111/lhLHQQTT1HeeCx C1LeeCx C总热传导系数不变总热传导系数不变22.1141le meWC T2.1opt.12e optx2112211leeeeWxx C T112HlTT121hlTT1222()hHHHQCTT1222121111HppeeeHppeeex C x CxTQx Cx Cx12()llLLQC TT2112211121 1hpppeeeppee

10、ex C TWxx CTx Cx Cx2.11111223lp opteWC T1121231rr 最佳工况的热交换最佳工况的热交换12.11123HeH optQC T华能大连电厂供热改造工程背景华能大连电厂供热改造工程背景工程背景工程背景n小汽机的输出功率：小汽机的输出功率：n汽机中压抽汽量汽机中压抽汽量200t/h，压力，压力0.7MPa，温度，温度315度，经度，经小汽轮机绝热膨胀做功后，乏汽达到及原减温减压器相同小汽轮机绝热膨胀做功后，乏汽达到及原减温减压器相同的的261度出口温度、度出口温度、0.3MPa3200 10W=3600315,0.7261,0.3()=9000Whh则四

11、台可输出功率则四台可输出功率36MW.36MW. 取海水循环水流量取海水循环水流量3000t/h,温度从温度从 10 降到降到 5 ，保守取热泵保守取热泵COP = 3 即：消耗即：消耗1份高位热能，可汲取份高位热能，可汲取2份循环水低位热能，全部用于供热（份循环水低位热能，全部用于供热（目前目前COP可达到可达到3-5）：）：3313000 103000 105 34.226.653600136002ptCOPQcMWCOP热泵制热量热泵制热量1Q：4 4台制热：台制热：106.6MW 106.6MW 4台热泵消耗的电功率：台热泵消耗的电功率：可见，小汽机的输出功率可见，小汽机的输出功率36

12、MW，可完全满足热泵的功耗。，可完全满足热泵的功耗。106.635.33QPMWCOP106.635.33QPMWCOP106.635.33QPMWCOPn原采用中压抽气经减温减压器供热改造方案，在满足大连市原采用中压抽气经减温减压器供热改造方案，在满足大连市最大总供热面积最大总供热面积 1200万平方米，热网供回水水温万平方米，热网供回水水温130/70变变化时，若中压抽汽温度、压力化时，若中压抽汽温度、压力315度、度、0.7MPa, 200吨。吨。n需热网水流量需热网水流量8000吨吨/h，四台汽机需抽蒸汽，四台汽机需抽蒸汽800吨吨/h，即，即200吨吨/台。台。按原方案在满足大连市最

13、大总供热面积按原方案在满足大连市最大总供热面积 1200万平方米时，万平方米时，热网总需热量：热网总需热量：3308000 108000 10(13070)4.256036003600ptcQMW 新方案热网水所需总热量新方案热网水所需总热量= =小汽机乏汽余热小汽机乏汽余热+ +热泵制热热泵制热n采用汽机热泵同轴联合循环系统采用汽机热泵同轴联合循环系统小型背压汽机乏汽余热小型背压汽机乏汽余热201560105455QQQMWMWMW4 4台节省的蒸汽量台节省的蒸汽量 800 106.6152.28 /560mt h气单台比原减温减压器抽气供热，理论上可节省蒸汽量：单台比原减温减压器抽气供热，理论上可节省蒸汽量：150.00/4=37.50t/h 150.00/4=37.50t/h 环保性能分析环保性能分析n 以以350 Mw供热发电机组为例，根据节煤量估算相当于供热发电机组为例，根据节煤量估算相当于减排的灰渣、烟尘、一氧化硫、氮氧化物等污染物。灰减排的灰渣、烟尘、一氧化硫、氮氧化物等污染物。灰渣按照煤量的渣按照煤量的30%估算，采暖季减排估算，采暖季减排7.7万吨，烟尘采万吨，烟尘采暖季减排暖季减排403.5吨，一氧化硫按照煤的