兩種利用電廠熱量采暖供熱的方案比較

林俊光，任淵源，張衛靈，崔云素

（浙江省電力設計院，杭州310012）

兩種利用電廠熱量采暖供熱的方案比較

林俊光，任淵源，張衛靈，崔云素

（浙江省電力設計院，杭州310012）

發電廠有大量的低溫余熱被浪費，而通過熱泵則可以將發電廠循環水的余熱回收利用，從而提高熱利用效率。基于熱泵技術提出了一種汽水雙熱源供熱量可調的集中供熱系統，并與常規熱電廠供熱系統進行對比，認為利用熱泵回收發電廠余熱具有節能、環保的雙重效應。雖然汽水雙熱源供熱量可調集中供熱系統的初投資較高，但運行費用較低，僅需3年就可收回投資。

發電廠；余熱；循環水；熱泵；供熱；節能

目前我國火力發電及集中供熱的能耗巨大，為此近年來政府大力發展熱電聯產，以提高能源利用率，降低能源消耗[1]。但由于供熱熱負荷具有季節性的特點，且大多數熱電廠采用抽凝式機組，仍有大量低品位余熱未被利用，節能潛力仍然很大[2，3]，研究如何利用低品位余熱，提高熱電廠熱利用率顯得尤為重要。本文依托新疆某熱電廠2×350 MW超臨界空冷抽凝機組的采暖供熱系統設計，對兩種利用電廠熱量采暖供熱的方案進行比較分析。

1 方案一：高溫熱水二次換熱供熱

該方案采用高溫熱水二級管網，以間接換熱供熱方式為用戶采暖供熱，其系統簡圖如圖1所示，系統流程為：從汽輪機抽出的采暖加熱蒸汽（額定工況0.4 MPa，253.3℃）送至熱電廠的熱網首站，經熱交換后，加熱蒸汽產生的凝結水通過熱網首站疏水泵輸送回熱電廠汽水系統。熱網首站送出的供熱一級熱水管網采用經加熱除氧后的水作為供熱介質，經首站加熱后的130℃高溫熱水輸送到各小區換熱站，換熱后產生的二級管網95℃熱水供至熱用戶。首站一級管網的定壓及補水由熱網首站補充水泵完成，一級管網定壓點設在首站循環水泵入口。

圖1 采暖供熱系統

熱電廠首站出口一級熱水管網供水溫度為130℃，回水溫度為70℃；小區換熱站的二級熱水管網供水溫度為95℃，回水溫度為60℃。

熱網首站的系統流程如圖2所示，熱網首站設置熱網循環水、補充水、熱網疏水以及熱網加熱蒸汽等相關系統。首站設置4臺熱網加熱器、4臺熱網循環水泵、2臺熱網補充水泵、1臺熱網除氧器、3臺熱網疏水泵（兩用一備）以及其它輔助設備。熱網循環水泵采用液力耦合器調速，熱網補充水泵和熱網疏水泵采用變頻調速。采用調速裝置后，供熱系統的運行更加靈活，質調節、量調節以及質量混合調節更易實現，且減少了系統的節流損失，運行經濟性較好。

圖2 熱網首站系統流程

2 方案二：汽水雙熱源供熱量可調集中供熱

為了提高電廠熱量的利用效率，本文介紹一種如圖3所示的汽水雙熱源供熱量可調集中供熱系統。由圖3可以看出，換熱站有2種熱源輸入，一種是來自汽輪機七級抽汽的0.1 MPa（a），120℃的蒸汽，另一種是80℃的一次網循環水。在一次網中，先通過換熱器加熱一次網回水至35℃，再通過熱泵加熱到80℃后供到換熱站。在換熱站中，先利用二級換熱器加熱二次網循環水至60℃，再通過二級蒸汽吸收式熱泵（必要時投運尖峰加熱器）加熱到所需溫度后向熱用戶供水，熱水經用戶使用后流回第二熱水換熱器加熱，完成二次網（熱用戶側）的水循環。

汽水雙熱源供熱量可調集中供熱系統主要包括抽凝式汽輪機、凝汽器、一級熱水換熱器、二級熱水換熱器、一級蒸汽吸收式熱泵、二級蒸汽吸收式熱泵、汽水換熱器、尖峰加熱器、循環水泵、冷卻塔和相關閥門。

在汽水雙熱源供熱量可調集中供熱系統中，來自冷卻塔水池的循環水在凝汽器中吸收冷凝熱后，一部分直接回到冷卻塔，另一部分在一級熱水換熱器中預熱一次網回水，然后經過一級熱水換熱器和一級蒸汽吸收式熱泵將熱量傳給一次網回水，抽凝式汽輪機第七級抽汽作為熱泵的驅動熱源，經過換熱后，循環水的溫度降低，回到冷卻塔水池。經過加熱的一次網供水如不能達到70～90℃時，則在汽水換熱器中再次加熱；若溫度能夠達到70～90℃，則操作相應閥門使一次網供水不流經下一級汽水換熱器，直接送去換熱站，從而達到合理調節換熱量、節約能源的目的。

在換熱站中，一次網供水先通過二級熱水換熱器預熱用戶回水，然后進入二級蒸汽吸收式熱泵，把熱量傳給熱用戶回水后溫度降到20℃，再進入換熱器吸熱至35℃，經一次網熱泵吸收凝汽器出口循環水的熱量至80℃，完成一次網水循環。熱用戶回水經二級熱水換熱器加熱二次網循環水至60℃，再利用二級蒸汽吸收式熱泵加熱二次網循環水至80℃，如遇到極寒天氣可啟動尖峰加熱器（熱泵）將二次網循環水從80℃加熱到90℃，以滿足對用戶的供熱需求。

圖3 汽水雙熱源供熱量可調集中供熱系統

3 兩種方案的比較

3.1 優、缺點分析

與方案一相比，在保證用戶熱水溫度不變的前提下，方案二主要有以下3個優點：

（1）降低了回水溫度，一次網回水溫度約為20℃，使得一次網回水可以通過換熱器直接利用部分循環冷卻水的冷凝熱，提高了能源利用率。

（2）一次網供/回水溫度降低，對輸水管道的保溫和熱應力補償要求也相應降低。

（3）供熱站有2路加熱源，可以更方便快捷地調整加熱量，節約能源。

方案二的缺點是擁有熱泵的換熱站占地面積相對較大，比方案一多100 m2；系統相對復雜，且需專門布置用于輸送換熱站熱泵驅動熱源和尖峰加熱器熱源的蒸汽管道。

3.2 經濟性比較

方案一的投資主要是二級站和管網建設，約需4 500萬元。方案二的投資除了二級站和管網建設外，還需要配置1臺15 MW和2臺25 MW的溴化鋰熱泵機組，加上尖峰加熱器，比方案一增加投資約2 500萬元，總投資為7 000萬元。

2種方案的經濟性比較如表1所示。從表1可以看出，在機組總供熱量為166.7 MW的情況下，方案二的初投資高于方案一，2種方案的投資回收期均約為3年。方案二與方案一相比，可減排COX約10.7萬噸/年，減少冷卻水損失約14.3萬噸/年，這對于該地區，尤其是缺水的內陸地區的節能減排工作有積極意義。

4 結論

綜上所述，與常規熱電廠二次換熱供熱方案相比，利用溴化鋰吸收式熱泵技術的汽水雙熱源供熱量可調集中供熱方案可回收部分電廠冷凝熱，減少了燃料費用、冷卻水量以及對環境的熱污染，能較好地實現能源的梯級利用，經濟效益顯著，對該地區的節能減排工作有重要意義。

表1 方案一與方案二經濟性比較

[1]楊旭中，郭曉克，康慧.熱電聯產設計手冊[M].北京：中國電力出版社,2009.

[2]車得福，劉銀河.供熱鍋爐及其系統節能[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3]鄭體寬.熱力發電廠[M].北京：中國電力出版社，2000.

（本文編輯：龔皓）

Comparison of Two Heating Programs by Using Power Plant Heat

LIN Jun guang，REN Yuan yuan，ZHANG Wei ling，CUI Yun su
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

A great deal of low-temperature residual heat is wasted in power plant.Recycling the residual heat of circulating water by heat pump could increase the efficiency of heat utilization.The paper proposes a central heating system with steam and water heat sources and heat adjustability on the basis of heat pump technology and it compares the central heating system with the conventional heating system in thermal power plants.The paper believes that residual heat recycling by heat pump can save the energy and protect the environment.Though the investment in central heating system with steam and water heat sources and heat adjustability is high，the cost for operation is lower，and the investment can be returned in three years.

power plant；waste heat；circulating water；heat pump；heating；energy saving

TK115

：B

：1007-1881（2013）10-0055-03

2013-04-19

林俊光（1984-），男，浙江寧海人，工程師，從事火力發電廠設計工作。