电厂循环水余热利用方案的研究

火电厂的资源利用率不高，大量的余热通过烟气与循环水散失到环境中，其中循环水带走的热量占据了被浪费热量的绝大部分。而随着我国城镇化进程的不断推进，供暖所需热量也在逐步增加。回收电厂循环水的余热用于供热，是我国节能工作的重点之一。

随着我国经济的发展，各行业日益增长的能源需求和储量越来越少的各类能源之间形成难以调和的矛盾。发展资源节约型、环境友好型经济，推行节能减排是实现可持续发展的必然要求。在这样的时代背景下，火电厂浪费的大量余热引起了人们的高度注意。相比于温度较高的烟气，循环水所蕴含的余热由于品位不高，有关其回收利用的进展相对较慢。近年来，热泵技术发展迅速并逐渐成熟，为循环水余热利用提供了有力的技术支持。此外，汽轮机组低真空运行供热也是实现循环水余热回收利用的重要技术。本文通过分析上述两种循环水余热回收技术，对电厂循环水余热利用方案展开了研究。

1.热泵回收余热技术

与常规低温热源相比，电厂循环水具有水质好、污染少，温度稳定等特点。由于电厂循环水蕴含的热量相当大，利用热泵对电厂循环水进行回收利用，可以有效对城市供暖需求进行补充。根据驱动能源的不同，热泵分为吸收式和压缩式。目前，热泵技术在我国的应用已经较为广泛。基于热泵技术的电厂循环水余热利用方案有分布式电动热泵供热、集中式电动热泵供热和集中式吸收热泵供热三种。

分布式电动热泵供热是将热泵分布于小区内的热力站中。电厂循环水经凝汽器出口进入热力站，在热泵机组中放热降温后，回到电厂凝汽器中并再次吸收汽轮机排出的热量，依此循环。热泵利用回收到的热量加热二次网热水，用于供暖或日常使用。这种方式虽然效率较高，但由于需要铺设专门的输水管道，基础建设成本不菲，故一般只适用于向电厂周边小区供热。

集中式电动热泵供热是将热泵机组集中布置于电厂内部。循环水自凝汽器中进入热泵放热降温后返回至凝汽器，形成循环。热泵回收循环水的热量用于加热一次网回水。但是该回水的温度一般低于90℃，所以还需汽―水换热器进行再次加热以供居民使用。这种余热利用方案不需要额外铺设循环水管，投资较少;但由于热网回水的温度达到了约70℃，使得热泵的能源利用效率相对较低，不具备良好的经济性。

集中式吸收热泵供热则是将上述方案的压缩式电动热泵改为吸收式热泵，同样面临着能效低的缺陷，而且利用余热对一次网回水的加热效果也更差，温度升幅不大。

从上述分析可以看出，采用电力驱动的压缩式热泵在布置时相对灵活，投资也较少，但是能源利用率也叫吸收式热泵低。考虑到电能与蒸汽能之间的成本差异，吸收式热泵供热的长期运行成本低于压缩式热泵。因此，在具备电厂循环水热源的附近区域应尽量选择采用吸收式热泵供热方式来实现余热利用。在电厂周围居民较多时，宜采用分布式供热以适应不同用户的用热需求，而在电厂周围居民较少时，采用集中式热泵供热可以降低成本，提高供热效果。

2.汽轮机低真空运行供热技术

汽轮机低真空运行供热技术可以直接将循环水用作供暖热媒。尽管这种改动会降低汽轮机的发电量和相对内效率，但是由于减少了余热浪费，整个系统的能效得到了显着提高。本文对传统低真空运行供热、低温供热和NCB供热模式进行分析。

传统低真空运行供热方式要求汽轮机排汽压力达到0.5×105Pa，需要将热网水加热到约70℃。目前这种供热方式的技术难题主要有两个，即发电功率与热负荷的分离以及汽轮机组的改造。传统低真空运行供热技术通过的蒸汽量由热负荷决定，机组的发电功率与用户热负荷紧密联系，难以分开调节。采用这种供热方案要求热负荷维持在一个相对稳定的状态。对于小型机组而言，为了实现低真空运行而进行改造具有一定的可行性，而对于大型机组，过高的凝汽压力可能会导致严重的安全问题。

低真空运行低温供热方式主要适用于大型机组，其特点是直接将温度不高于45℃的电厂循环水用于辐射供暖。通过采用以热定电的方式，可以极大的提高系统的热效率。这种方案可以实现热电负荷的分离，不过也存在两个明显的缺陷。首先，供热温度低，可利用的范围有限;其次，温差也较低，余热利用效率不高。

何坚忍等提出的NCB新型专用供热机是在抽凝机的基础上，利用低压缸调节阀和供热抽汽控制阀对汽轮机组的工况进行控制，以适应不同的热负荷。在非供热期，汽轮机组处于纯凝工况，保证了高发电效率;在正常供热期，汽轮机组处于抽汽工况，可以根据热负荷调节抽气量，发电效率也能维持在不错的水平;在供热高峰期，汽轮机组处于背压工况，实现供热能力的最大化。

结语

电厂循环水蕴含巨大的热量，研究如何利用这些余热可以提高电厂的能源利用率，实现节能减排的目的。在利用水源热泵技术时应综合考虑输送距离、运行成本等因素合理选择方案;传统汽轮机低真空运行技术目前仍有较大的缺陷和技术瓶颈，NCB供热模式也仍处于理论阶段，有待进一步的研究。

原标题：电厂循环水余热利用方案的研究