熱泵技術(shù)及其在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用

葉明玖（大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司，貴州 六盤水 553017）

熱泵技術(shù)及其在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用

葉明玖
（大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司，貴州 六盤水 553017）

摘要：當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，離不開能源的大量消耗，這與日益枯竭能源資源和日趨嚴(yán)重的能源浪費(fèi)不相適應(yīng)。基于此，國家提出了節(jié)能減排方針政策，特別是在以煤炭消耗為主的火電廠運(yùn)行。本文著重介紹了一種節(jié)能減排措施——在熱泵技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析其在火電廠節(jié)能中的實(shí)踐應(yīng)用，并提出了熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能中潛在應(yīng)用建議。

關(guān)鍵詞：熱泵技術(shù)；火電廠節(jié)能；應(yīng)用

改革開放以來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，其與能源的巨大消耗有著密切關(guān)聯(lián)。但是，近幾年隨著能源日益枯竭和環(huán)境日趨破壞，引發(fā)了一系列的能源危機(jī)和環(huán)境污染危機(jī)。針對(duì)該問題，國家出臺(tái)了一系列有關(guān)節(jié)能減排的政策方針。節(jié)能減排工作已成為當(dāng)前國家、社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

火電廠運(yùn)行發(fā)電以消耗大量煤炭資源為基礎(chǔ)，在燃煤發(fā)電過程中有絕大多數(shù)以廢熱排掉，諸如循環(huán)冷卻水熱量、鍋爐排灰渣熱量、鍋爐排污熱量以及鍋爐排煙熱量等。如何有效利用好這些廢熱，是實(shí)現(xiàn)熱電廠節(jié)能工作的關(guān)鍵所在。基于此，在實(shí)踐工作中引入了一種新技術(shù)，即熱泵技術(shù)。下面進(jìn)行逐一分析討論：

一、熱泵技術(shù)簡介

所謂熱泵技術(shù)，是在熱泵裝置基礎(chǔ)上，對(duì)低溫余熱進(jìn)行充分應(yīng)用的新型節(jié)能技術(shù)。通過熱泵，將低處水送至高處應(yīng)用、低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)移至高溫處利用、低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)入高溫?zé)嵩词褂玫取Ｆ渚唧w工作原理進(jìn)行如下分析。

在熱泵技術(shù)之中，技術(shù)關(guān)鍵核心在于熱泵裝置的應(yīng)用，與熱泵裝置運(yùn)行密切關(guān)聯(lián)的技術(shù)是水泵運(yùn)行機(jī)理。熱泵運(yùn)行過程諸如水泵間低水位輸送至高位處相似，熱泵將低溫?zé)嵩礋崃哭D(zhuǎn)移至高溫?zé)嵩刺帯Ｗ鳛闊崃哭D(zhuǎn)移設(shè)備，熱泵在轉(zhuǎn)移熱量過程中必然有部分熱量損耗（高品位能W）。分別將高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩词褂肣1、Q2表示。

雖然，熱泵技術(shù)在傳輸熱量過程中有部分余熱損失，但是其將多數(shù)低溫余熱傳至高溫?zé)崃繎?yīng)用。可見，其在熱電廠中的應(yīng)用不僅對(duì)于火電廠實(shí)現(xiàn)能源和環(huán)境保護(hù)有著促進(jìn)作用，而且在提高熱電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益方面同樣有著積極意義。

對(duì)熱泵進(jìn)行分類，根據(jù)不同條件具有不同的分類方法。按照冷源介質(zhì)不同，熱泵主要由地源熱泵、空氣源熱泵以及水源熱泵組成；按照不同的動(dòng)力形式，熱泵主要由固體化學(xué)反應(yīng)式熱泵、吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵、機(jī)械壓縮式熱泵以及固體吸附式熱泵等組成。

通過制定一系列的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能工作進(jìn)行評(píng)價(jià)，常見的熱泵性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有制熱量、制冷系數(shù)、制熱系數(shù)以及耗功量等。同時(shí)，考察熱泵技術(shù)是否滿足運(yùn)行工作條件，還應(yīng)對(duì)其工作的實(shí)際環(huán)境、過冷度或者過熱度等進(jìn)行分析。通常情況下，對(duì)于熱泵裝置來說，若其控水溫度控制在15℃-30℃時(shí)制冷系數(shù)定為4.3-5.5之間；若其控水溫度控制在9℃-20℃時(shí)制熱系數(shù)定為3.6-4.1之間。在熱泵性能評(píng)價(jià)指標(biāo)中一個(gè)較為科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)是一次能源利用率，即熱泵設(shè)備能量輸出總量在一次能源消耗數(shù)量中的比重。

二、熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能工作中的實(shí)踐應(yīng)用分析

在火電廠節(jié)能工作中，通過將熱泵技術(shù)應(yīng)用其中，使其運(yùn)行更具綜合性、多樣性以及有效性。筆者結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能中的具體實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析，主要有：

（1）在對(duì)火電廠循環(huán)冷卻水能量進(jìn)行回收方面，由于該部分水水溫通常低于50℃，后期應(yīng)用涉及面較窄，這就要求使用熱泵技術(shù)現(xiàn)將該部分水溫進(jìn)行提溫處理后再應(yīng)用。火電廠實(shí)際運(yùn)行過程中，關(guān)于循環(huán)冷卻水方面具有水總量充足、水質(zhì)清潔、水流穩(wěn)定以及水溫對(duì)于熱泵技術(shù)的應(yīng)用提供的適應(yīng)條件等。可見，火電廠冷卻水熱量回收應(yīng)用不但其自身?xiàng)l件優(yōu)越，而且其對(duì)熱泵裝置的要求較低，這極大的促進(jìn)了熱泵裝置對(duì)循環(huán)冷卻水熱量的回收使用。其具體應(yīng)用主要有：

首先，在應(yīng)用于火電廠回?zé)嵯到y(tǒng)方面，主要作為加熱凝結(jié)水使用，其不但有利于改善低壓加熱器抽汽損耗的降低，而且對(duì)于燃煤消耗降低和火電廠發(fā)電量提高都有積極作用。從整體上來看，對(duì)于實(shí)現(xiàn)火電廠經(jīng)濟(jì)效益的最大化有著重要的影響。

其次，在應(yīng)用于供暖方面，由于供暖系統(tǒng)中水溫與火電廠循環(huán)冷卻水水溫接近，將火電廠循環(huán)冷卻水與熱泵供暖系統(tǒng)連接后，可通過分隔裝置將該系統(tǒng)應(yīng)用于供暖和冷卻。當(dāng)火電廠循環(huán)冷卻水與熱泵供暖系統(tǒng)連接時(shí)，即可以實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)的運(yùn)行；當(dāng)電廠循環(huán)冷卻水與熱泵供暖系統(tǒng)分隔后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠循環(huán)冷卻水的降溫冷卻。可見，通過將火電廠循環(huán)冷卻水與供暖系統(tǒng)連接后，通過熱泵技術(shù)，即可以提高了循環(huán)冷卻水熱量的有效利用率，又可以改善循環(huán)冷卻水降溫冷卻系統(tǒng)的能量損耗。

再次，在應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，通過將火電廠循環(huán)冷卻水充分應(yīng)用火電廠附近農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)供熱之中，對(duì)于火電廠余熱有效應(yīng)用以及降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和提高農(nóng)民收入方面具有積極的意義。

此外，在應(yīng)用于加熱爐進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)方面，加熱爐進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)通常利用蒸汽作為供熱源，消耗了大量蒸汽。通過將火電廠循環(huán)冷卻水采用熱泵技術(shù)應(yīng)用于加熱爐進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)之中，既可以降低蒸汽損耗量和實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益的提高，而且便于后期維護(hù)保養(yǎng)措施的實(shí)施。

（2）在回收除氧器排汽熱量應(yīng)用方面，火電廠中除氧器排汽過程中有大量熱量損耗，造成了能量損耗和工質(zhì)損失等。通過引入蒸汽噴射式熱泵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)除氧器排汽熱量回收應(yīng)用于自身系統(tǒng)的運(yùn)行動(dòng)力源。由于蒸汽噴射式熱泵在控制蒸汽壓力方面具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)于火電廠除氧系統(tǒng)降低能耗和裝置的安全運(yùn)行具有明顯作用。

（3）在回收鍋爐排污熱量方面，火電廠鍋爐排污中有大量熱量按廢熱排除掉，雖然通過使用連續(xù)排污擴(kuò)容器對(duì)其進(jìn)行回收，但是受裝置自身?xiàng)l件限制，連續(xù)排污擴(kuò)容器在運(yùn)行穩(wěn)定性和廢熱回收方面效率降低。然而，在鍋爐排污系統(tǒng)中引入固體化學(xué)反應(yīng)式熱泵或固體式吸附式熱泵等，既可以有效的提高對(duì)廢熱的回收效率，又可以增加鍋爐排污系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

三、關(guān)于熱泵技術(shù)在節(jié)能應(yīng)用中的建議

火電廠運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量絕大多數(shù)以廢熱形式排出，未得到有效的回收應(yīng)用。當(dāng)前，我國在回收利用火電廠廢熱方面受關(guān)鍵技術(shù)所限，無法與國外發(fā)達(dá)國家廢熱回收技術(shù)相提并論。熱泵技術(shù)的完善和改進(jìn)對(duì)于火電廠節(jié)能工作具有重要影響，其不但在節(jié)能減排方面有著積極作用，而且在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面有著重要意義。前期分析了熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能方面比較成熟的應(yīng)用，筆者結(jié)合常年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)熱泵技術(shù)在火電廠節(jié)能工作需注意的方面提出幾點(diǎn)建議，具體如下：

（1）做好提高對(duì)火電廠回收余熱的二次利用率工作。通過熱泵技術(shù)對(duì)火電廠廢熱的回收，應(yīng)積極的用于火電廠附近具有較為穩(wěn)定的用戶之中。諸如，火電廠所在園區(qū)其他企業(yè)生產(chǎn)之中，或者園區(qū)居民小區(qū)生活之中。

（2）做好對(duì)火電廠煙氣余熱回收利用工作。在火電廠廢熱總量之中，鍋爐排煙熱損耗占有較大的比例，控制和做好其回收工作對(duì)于實(shí)現(xiàn)火電廠節(jié)能減排工作具有重要的影響。采用熱泵技術(shù)原理，通過在鍋爐排氣系統(tǒng)中安裝驅(qū)動(dòng)熱泵裝置可有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐排出煙氣熱量的回收。

（3）做好在火電廠節(jié)能工作中對(duì)于第2類吸收式熱泵的應(yīng)用工作。在熱泵裝置中，第2類吸收式熱泵可有效對(duì)介于低溫和高溫間的熱量進(jìn)行回收，并且其回收效率較高溫抽汽更高。通過采用第2類吸收式熱泵對(duì)廢熱進(jìn)行回收，不但對(duì)于提高火電廠發(fā)電量和熱效率有明顯效果，而且將回收熱量用于生產(chǎn)生活方面具有獨(dú)特效益。

結(jié)語

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，但是這以消耗大量能源資源和造成環(huán)境嚴(yán)重污染為代價(jià)。隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，對(duì)能源資源和環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，特別是國家十三五能源規(guī)劃，對(duì)火電廠節(jié)能管理更是嚴(yán)之又嚴(yán)。基于此，節(jié)能環(huán)保已成為我國政府一項(xiàng)長期的基本國策。火電廠作為煤炭資源消耗大戶，其在生產(chǎn)電能過程中，既消耗了大量的燃煤資源，又損失了過多的熱能。因此，節(jié)能環(huán)保工作已成為火電廠重中之重的工作。熱泵技術(shù)作為一種新型節(jié)能技術(shù)，已廣泛的應(yīng)用于火電廠節(jié)能工作之中。可見，火電廠相關(guān)工作人員應(yīng)充分的對(duì)熱泵技術(shù)進(jìn)行研究分析，以便于其在火電廠節(jié)能工作中能夠合理應(yīng)用。熱泵技術(shù)的應(yīng)用不但能有效的降低火電廠對(duì)燃煤資源的消耗水平，而且還可以促進(jìn)火電廠實(shí)現(xiàn)更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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