王惟依

【摘 要】目前我国电厂由汽轮机效率和锅炉效率构成电厂的热效率，一些能量会从锅炉排放出的烟气中损失，另一些能量会从凝汽器的循环水中损失。本文对热电厂凝汽器循环冷却水常规余热利用供热技术。对吸收式热泵机组与吸收式换热机组联合供热方式的技术经济性进行了分析。

【关键词】热电厂；凝汽器；冷却水；吸收式热泵；吸收式换热机组

随着城市规模的迅猛扩张，我国很多地方出现了集中热源不足的问题，因供热造成的城市环境与经济承载力问题也日益凸现。然而，大容量、高参数供热机组所产生的大量低压缸排汽余热目前基本上没有得到利用，而是通过循环冷却水系统排放到了环境中。

一、电厂循环水余热利用技术分析

1.热泵回收余热技术。分布式电动热泵供热方式能够根据不同热力站供热参数做出合理的热泵机组选择，这种热泵技术在布设专门的循环水管道时，由于循环水和供回水存在的温差限制，会产生巨大的管道投资，在输送泵方面产生的能耗也很高，不能进行远距离的输送，只能在电厂周边很小的范围内进行供热。利用集中式热泵技术进行供热时，需要把电动热泵机组设置在电厂内，采用集中设置的方式，把凝汽器部分循环水导人蒸发器，把这部分循环水当成低位的热源，进行放热降温后进行汽轮机的加热工序，形成一次循环。把7 0℃的一次网水加热到9 0℃，再通过汽水换热器加热到1 30℃，最后进行人们生活热水、供热的供应。热泵集中摆放，把回收的余热导人城市热网，没有了循环水管的建设工序，会节省大量的资金投人和时间成本；由于热网回水具有很高的温度，热泵的制热温度也很高，会降低一部分能效。在采用集中吸收热泵进行供热时，考虑到和集中电动泵供热方法大致相同，可以通过汽轮机驱动热泵进行循环水余热的吸收，借此来提高电厂供热能力。

2.低真空运行技术。保持机组的排气压力低于设计值，直接供给用户4 0℃左右的循环水，当凝汽器的排热负荷多于用户的热负荷时，利用循环冷却水把多余热量导人环境中，保持热点负荷能够做到独立调节。汽轮机释放的潜热也可以用于供热，这时能够保持热功率最高。低真空环境下进行低温供热不会造成机组的不正常运行，在发电功率方面也不会受到用户热负荷影响，这种供热方式额可以被用于大容量的机组中，也可以用于中小号容量的机组中。但这种供热方式也有两点不足，一是能够利用的温差一定，一般在1 0℃以下，这种大流量、小温差就会增大在输送方面的能量消耗；二是供热的温度不高，用于散热末端不合适。这两点不足就会影响到热负荷，热负荷不大时，循环水热量得不到充分利用，系统的整体经济性、综合性就会有影响。

3.汽轮机真空运行技术。凝汽式的汽轮机通过低真空改造后进行供热，凝汽器变成整个供热系统的加热器，原来循环冷却水做供暖热媒用，通过热网系统的闭式循环，把汽轮机凝气的潜热充分利用。需要有更高供热温度时，从尖峰加热器里二次加热。虽然低压缸提高了真空度，但相同进气量和纯凝工况比，发电量降低，汽轮机的内效率也降低了，热力循环的冷源损失减少后，系统的热效率从整体上会有所提高。

4.传统低真空供热技术。一般情况下，用户使用的末端散热器需要很高的水体温度，低于真空环境下运行汽轮机，排汽压力增加为5.OxI 000 O P a，凝汽器加热的热网水到7 0℃。我国电厂传统的低真空供热技术有2个限制条件：一是传统低真空机组同背压式机组相似，蒸汽量的多少取决于热负荷的多少，不能独立调节进行，它的运行模式是“以热定电”，在热负荷很稳定的系统上比较适用；二是对凝汽式机轮进行改造，在低真空运行环境下的少数中型机组以及小型的机组，经过计算变工况，严格校核和改动末级叶轮改造、对轴向推力的改变、排汽缸结构这些方面，后再实行，这不允许出现在现代化的大型机组中，特别是中间再热式的汽轮机组。过高的凝汽压力会使机组出口蒸汽温度偏高，造成机组的剧烈振动，从而影响机组的安全运行。

二、新型技术

1.系统流程。吸收式热泵机组与吸收式换热机组联合运行的系统流程见图1。在热电厂安装的多级吸收式热泵机组以抽凝式汽轮机抽汽作为高温热源，凝汽器循环冷却水作为低温热源，逐级加热一级管网回水。吸收式换热机组由热水型吸收式热泵、板式换热器构成，替代常规水-水换热器，在不改变二级管网供回水温度的前提下，可将一级管网回水温度由70℃降至25℃左右。一级管网供回水温差增大，降低了循环泵能耗及管网造价。二级管网回水一部分进入吸收式換热机组中的吸收式热泵，温度由50℃升至65℃，另一部分进入板式换热器与吸收式热泵发生器出水换热后温度升至80℃。两部分混合后温度为70℃，作为二级管网供水。

对于热电厂一侧，25℃的一级管网回水经换热器与凝汽器冷却水换热后温度升至30℃，被3台吸收式热泵机组逐级加热至90℃：第一级，双效吸收式热泵机组将热水温度加热至50℃左右；第二级，单效吸收式热泵机组将热水温度加热至65℃左右；第三级，由于此时热水温度较高，因此需采用高温型吸收式热泵机组将热水加热至90℃。最后，经汽-水换热器与抽凝式汽轮机抽汽换热后温度升至130℃作为一级管网供水。初末寒期可采用吸收式热泵机组单独供热，汽-水换热器不启动，当热泵机组出水温度不能满足要求时，启动汽-水换热器对吸收式热泵机组出水进行加热。

2.技术经济性分析。一般大容量热电厂采用低压缸进汽前的抽汽作为加热一级管网回水的热源，抽汽压力范围为0.3～1.0 MPa。传统热电联供方式的一级管网回水由70℃加热至130℃，温升较大，受汽轮机安全条件的限制，一般不会采用在低压缸实施多级抽汽。这就造成汽-水换热的温差很大，相应的不可逆损失也很大。为此，对一级管网回水的加热，引入吸收式热泵技术，采用分阶段梯级加热的方式逐级提高热水温度，提高了热电厂能源利用效率。联合供热方式的应用一方面需要增加设备投资，但另一方面也因此减少热网投资。传统热电联供方式的一级管网供回水温度为130、70℃，联合供热方式为130、25℃，当供热负荷相同时，综合考虑回水温度降低带来的一级管网流量下降、回水管道保温和补偿要求下降等因素，保守测算联合供热方式的一级管网造价为传统热电联供方式的70%左右。

吸收式热泵机组与吸收式换热机组联合运行技术，相当于在不增加电厂容量情况下，扩大其供热能力，提高能源利用率，减少冷却水蒸发量，节省水资源，减少热污染，保护生态环境。具有显著的经济、社会与环境效益。具有显著的节能减排效果，符合国家节能减排的政策。

参考文献：

[1]吴燕.电厂循环水供热技术的研究与应用[J].区域供热，2017，4：4～7.

[2]杨瑞.凝汽机组低真空循环水供暖调节方法的研究[J].煤气与热力，2017，15（3）：39～45.

（作者单位：中国华电丹东金山热电有限公司）