電廠循環(huán)水供熱技術(shù)的應(yīng)用

韓彥國(guó) 鄭立軍 俞聰

【摘 要】從當(dāng)前電廠的循環(huán)水供熱技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，還需要進(jìn)行技術(shù)上的改進(jìn)。為了提高循環(huán)水的利用效率，提高電廠的熱效率，我們可以借助凝汽器排放熱量，之后再借助循環(huán)水的余熱回收熱量。在這過(guò)程中，我們可能會(huì)用到熱泵回收余熱技術(shù)、低真空供熱技術(shù)等等。具體的應(yīng)用狀況還要結(jié)合不同電廠的具體情況，及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。這樣不僅能夠減少成本，還能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】電廠循環(huán)水；熱泵回收余熱；低真空供熱技術(shù)

目前能源日趨緊張，更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的循環(huán)水余熱利用技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了電廠發(fā)展的新趨勢(shì)。然而電廠循環(huán)水的余熱并不能直接用于供暖，因?yàn)槠錅囟容^低，尚未達(dá)到能夠直接供熱的高品位，應(yīng)先對(duì)其升溫再加以利用。我國(guó)應(yīng)用的電廠循環(huán)水低品位熱能回收技術(shù)主要有汽輪機(jī)低真空工況運(yùn)行方式和熱泵吸收循環(huán)水低品位熱能技術(shù)。

一、循環(huán)水供熱技術(shù)應(yīng)用的意義

最近幾年我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化進(jìn)程也在不斷地加快。很多城鎮(zhèn)的人口劇增，這也增大了電廠的工作負(fù)荷，導(dǎo)致城鎮(zhèn)供熱不足。人們?yōu)榱藵M足城鎮(zhèn)的供熱需求也在不斷地破壞生態(tài)環(huán)境。在這過(guò)程中很多生產(chǎn)加工過(guò)程中排出的熱量沒有得到充分的利用，造成了大量的資源浪費(fèi)。還有很多電廠都是借助循環(huán)冷卻系統(tǒng)排放熱量，忽視了這些熱量帶來(lái)的能量。據(jù)調(diào)查研究，我們能夠發(fā)現(xiàn)，如果我們把這些浪費(fèi)的余熱再次加工應(yīng)用在人們的生活中，就能減少電廠的工作負(fù)荷。當(dāng)前很多電廠都已經(jīng)應(yīng)用了循環(huán)水供熱技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中還存在著一些問(wèn)題。例如，電廠在冬季工作的時(shí)候循環(huán)水的溫度較低，產(chǎn)生的熱量不能達(dá)到供熱的需求，如何提高循環(huán)水的溫度也成為當(dāng)前的研究現(xiàn)狀。據(jù)此我們提出了兩種應(yīng)對(duì)的措施，一種方法是把循環(huán)水作為低位熱源之后再借助熱泵吸收余熱。除此之外，還有另一種方式，就是讓汽輪機(jī)組在低真空的環(huán)境中正常運(yùn)行。我們單從理論方面來(lái)講，這種方法能夠提供更高的熱量。目前我們國(guó)家應(yīng)用這種技術(shù)的電廠還比較少，在國(guó)外已經(jīng)有成功的案例。這種低真空運(yùn)行技術(shù)雖然能夠提供充足的熱量但需要高參數(shù)高容器，我們國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施還不夠完善，目前還不能滿足這種技術(shù)的需求。借助熱泵利用余熱提供新的熱量，這種技術(shù)從理論的角度進(jìn)行分析，能夠把30攝氏度左右的循環(huán)水再次利用。之后再吸收熱量，把這些水循環(huán)到凝氣器中，就能接著當(dāng)冷卻水使用。這種方法應(yīng)用的比較廣泛，而且比較環(huán)保，有非常廣闊的發(fā)展前景。

二、電廠循環(huán)水供熱技術(shù)的應(yīng)用分析

（一）熱泵回收余熱技術(shù)

這種技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中突顯優(yōu)勢(shì)。很多電廠都使用的是分布式的電動(dòng)熱泵。我們也可以把這種熱泵放置在熱力戰(zhàn)中。之后在小區(qū)的熱力站里投放電廠的凝汽器，主要進(jìn)行循環(huán)水的調(diào)入。通過(guò)熱泵的循環(huán)利用降低水的溫度，再把這些冷凝水放置在凝汽器里進(jìn)行加熱。這個(gè)過(guò)程就形成循環(huán)的狀態(tài)，生產(chǎn)出來(lái)的循環(huán)水就能夠二次三次的利用，其中產(chǎn)生的熱量就能為小區(qū)供熱量。這種分布式的熱泵在提供熱量的過(guò)程中能夠根據(jù)不同熱力站的參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，組合出最適合的熱泵機(jī)。這種技術(shù)大多數(shù)放置在循環(huán)水管道里。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中循環(huán)水的冷熱交替會(huì)產(chǎn)生溫差限制，對(duì)管道的要求還是非常高的，這也需要大量的資金投入。除此之外，在輸送泵的過(guò)程中也會(huì)耗費(fèi)大量的能量，只能進(jìn)行短距離的輸送，也就是只能為電廠的周圍的小區(qū)提供熱量。借助集中式的熱泵技術(shù)提供熱量的時(shí)候我們要在電場(chǎng)內(nèi)設(shè)置電動(dòng)熱泵機(jī)組，最好采用集中設(shè)置的辦法。這樣能夠把凝汽器里產(chǎn)生的循環(huán)水引入蒸發(fā)器力，這樣循環(huán)水能夠?yàn)榈匚惶峁崃浚笤龠M(jìn)行放熱降溫。在這種循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中就能產(chǎn)生更多的熱量。溫度從70攝氏度加熱到90攝氏度，之后再借助換熱器升溫到130攝氏度。這樣產(chǎn)生的熱水就能成為人們的生活用水，也能為人們提供熱量。熱泵集中放置，再次利用的余熱直接導(dǎo)入城市的熱網(wǎng)里，在這中間節(jié)省了循環(huán)水管這一工序，不僅能夠節(jié)省大量的成本還能節(jié)省時(shí)間提高效率。不過(guò)，熱網(wǎng)回水的過(guò)程中產(chǎn)生的高熱量會(huì)在熱泵內(nèi)部降低，這也會(huì)降低能效。

（二）低真空供熱技術(shù)。

低真空熱網(wǎng)水供熱是將供熱系統(tǒng)直接接入汽輪機(jī)原凝汽器循環(huán)冷卻水的出口和入口，以熱網(wǎng)水作為凝汽器的冷卻水。低真空供熱的熱網(wǎng)水采取兩級(jí)串聯(lián)式加熱系統(tǒng)，首先由凝汽器對(duì)熱網(wǎng)水進(jìn)行首次加熱，將低壓缸排汽的汽化潛熱進(jìn)行吸收，然后由供熱首站蒸汽加熱器對(duì)熱網(wǎng)水進(jìn)行二次加熱，生成溫度較高的熱網(wǎng)水，通過(guò)二級(jí)換熱站使熱水管網(wǎng)與二級(jí)熱網(wǎng)熱網(wǎng)水進(jìn)行換熱，高溫?zé)崴畵Q熱冷卻后又回到汽輪機(jī)組凝汽器，由此形成了一個(gè)完整的熱網(wǎng)水路。機(jī)組中低壓聯(lián)通管抽汽作為供熱首站蒸汽，在采暖供熱期間低真空熱網(wǎng)水供熱工況運(yùn)行時(shí)，凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)切換到熱網(wǎng)循環(huán)泵建立起來(lái)的熱網(wǎng)水回路，形成新的“熱-水”交換系統(tǒng)，而機(jī)組純凝工況下所需要的冷水塔及循環(huán)水泵則退出運(yùn)行[2]。電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)排汽溫度不允許超過(guò)80℃，最高不能超過(guò)120℃，當(dāng)排汽溫度超過(guò)80℃時(shí)必須對(duì)低壓排汽缸進(jìn)行噴水減溫，在超過(guò)120℃時(shí)需要打閘停機(jī)，其原因?yàn)槠啓C(jī)排汽溫度受到排汽缸結(jié)構(gòu)的熱膨脹變形、軸承振動(dòng)及低壓末級(jí)葉片的安全性等方面的限制。基于安全運(yùn)行方面考慮，各主要汽輪機(jī)制造廠均不允許汽輪機(jī)長(zhǎng)期在噴水減溫下運(yùn)行，從各電廠低真空實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，當(dāng)?shù)蛪号牌麥囟冗\(yùn)行在80℃以下是能夠保證安全的。對(duì)于一些機(jī)組而言，若低壓缸軸承箱為非落地結(jié)構(gòu)，為保證改造后低壓缸運(yùn)行的安全性，綜合考慮各種因素的影響，最終汽輪機(jī)排汽壓力不能定的太高，若定為45kPa，其對(duì)應(yīng)的排汽飽和溫度為78.7℃，低于低壓缸排汽溫度報(bào)警值80℃。

因此，由電廠給定的計(jì)算條件，循環(huán)水量和進(jìn)出水溫度，并結(jié)合各種機(jī)型低真空低壓缸通流的特點(diǎn)，熱網(wǎng)水回路切換完成后，當(dāng)凝汽器背壓由5.0kPa左右升至45.0kPa時(shí)，低壓缸排汽的溫度將由約33.0℃升至78.7℃左右。熱網(wǎng)水由凝汽器首次加熱后，回水溫度由約50℃升高到大約75℃（其中需要考慮約3.5℃端差），再由熱網(wǎng)循環(huán)泵將熱網(wǎng)水升壓后送入首站熱網(wǎng)加熱器，由此使得熱網(wǎng)供水溫度再一次加熱后供向一次熱網(wǎng)。

（三）汽輪真空運(yùn)行技術(shù)

我們把傳統(tǒng)的凝汽式汽輪機(jī)進(jìn)行改造，之后轉(zhuǎn)變成汽輪真空運(yùn)行機(jī)。這樣的話凝汽機(jī)就成為供熱系統(tǒng)的加熱器，能夠利用循環(huán)冷卻水進(jìn)行供熱供暖。在這過(guò)程中冷凝水讓系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行閉式循環(huán)，凝汽機(jī)也能充分的利用其中的熱量，當(dāng)需要提供更高熱量的溫度時(shí)，加熱器就會(huì)進(jìn)行二次加熱。在這個(gè)過(guò)程中低壓缸的真空度提高，汽輪機(jī)內(nèi)效率降低，發(fā)電量也和傳統(tǒng)的工作模式相比降低了。在循環(huán)的過(guò)程中熱量的損失就會(huì)減少，整體的熱效率就會(huì)提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

近幾年，我們國(guó)家的電廠在生產(chǎn)發(fā)電的過(guò)程中借助循環(huán)水供熱技術(shù)回收熱量進(jìn)行二次利用，提高了電廠整體的熱效率，也降低了對(duì)煤礦的依賴。本文從當(dāng)前電廠的循環(huán)水供熱技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，探討這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方法，并提出一些具體的建議。

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