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1、供热机组回收循环水（排汽）余热供热技术介绍,1,华电电力科学研究院 2012年1月4日,热泵回收余热技术原理,技术背景及供热现状分析,国内余热利用工程实例,专题研究及项目对集团公司意义,余热利用技术路线比较,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,集团内新上项目（案例）简要分析,2,能源是推动人类社会从一个文明迈向另一个更高文明的物质基础。能源的开发、利用极大地促进了人类社会和世界经济的繁荣发展。 世界性的能源问题越来越严重（涉及到战争、工业、交通、日常的生产生活等领域）； 我国政府制定的“坚持节约资源和保护环境”
2、的基本国策以及“节能减排”战略的宏伟规划； 热泵技术具有高效、无污染、低成本以及技术本身的快速发展和成熟应用等优点； 电厂凝汽器的低温循环水，总能量多、品位低并且集中，适合运用热泵技术高效的回收利用特点。,一、技术背景及供热现状,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,（一）技术背景,3, 我国城市供热当前仍以煤为主要燃料，全国采暖能耗达1.8亿吨标煤/年，占全国城市建筑能耗的40%； 不少地区仍采用锅炉房或者汽轮机直接抽汽供热的方式供热，不仅热效率低而且对环境的友好性也未改善，同时还存在供热不足的情况；“十二五”
3、时期，新开工建设火电规模将达2.6亿至2.7亿千瓦。2011年拟新开工火电8000万千瓦，火电还将继续扮演主力电源以及供电又供热的角色。,（二）供热现状,4,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,燃料总热量100%,300MW亚临界纯凝机组能流图,电力输出38%,排汽冷凝废热45%,（三）电厂（300MW机组）节能潜力分析,供热输出 30%,排汽冷凝废热20%,其他损失20%（由于供热新增3%）,新增供热22%,电力输出 30%,300MW亚临界机组抽汽供热机组能流图,热泵回收余热的抽汽供热机组能流图,电力输出
4、28%,其他损失17%,其他损失20%(由于供热新增3%),能量利用率60%,能量利用率38%,能量利用率80%,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,5,（四）火电厂节能潜力, 目前大型抽凝式供热机组大量的凝汽器余热被循环冷却水带走，这部分能量约占总能量30%以上，并且通过冷却塔排放掉使能量浪费很大； 汽轮机抽汽在加热一次网回水过程中存在很大的传热温差，大的传热温差造成了巨大的不可逆损失； 城市热网的供回水温差小，使热网输送能力受限，一次网与二次网的传热过程存在较为严重的不可逆损失； 利用传热温差作为驱动力，采
5、用热泵技术回收低温循环水的余热，提高城市热网供回水的温差，可大幅提高能源利用效率实现大规模节能。,6,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,二、余热利用的主要技术路线比较,（一）汽轮机低真空（高背压）供热 实现方法：提高冷凝式汽轮机背压；凝汽器变为热网加热器；采用抽汽尖峰加热 优点:系统简单；降低冷源损失 不足:以热定电；高背压影响机组发电效率；排汽工况变化可能会影响机组安全性；维护量大，寿命短。,7,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTIT
6、UTE,实现方法：采用新型供热机组；低压缸可根据需要切除；机组在抽凝与背压间转换 优点:机组在供热期和非供热期都有较高效率 不足:改造投资大，难度大；技术新，风险大； 背压时以热定电，热负荷变化时影响机组发电量。,8,（二）“NCB”新型供热机组,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,NCB机组总体设计思想： 将原300MW汽轮机高中压和低压部分断开，各自带发电机；高、中压汽轮机+220MW电机组成高中压机组；低压汽轮机模块+100MW电机组成低压机组；或者，高低压缸之间加装SSS离合器，发电机前置。 传统300
7、MW抽汽机组：在最大抽汽时，低压缸需要“陪转”，需 要提供冷却流量（150t/h），本机组可以在冬季最大采暖抽汽时，将低压缸停下来，高中压部分做背压机用。,9,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,实现方法：以电或功作为驱动力， 在电厂侧或用户侧，吸收循环水余热进行供热 优点:达到一定的节能效果 不足:耗电量大；管道投资巨大，输送泵能耗高；供热半径小（3-5km）。,10,（三）压缩式热泵回收余热技术,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTIT
8、UTE,实现方法：在电厂利用吸收式热泵将热网水一次加热至90 ，抽汽二次加热至120 ；0.5MPa饱和蒸汽驱动热泵 优点:利用吸收式热泵回收余热，耗电低 不足:热泵容量大，占地多；抽汽量大，对发电有影响,11,（四）集中设置吸收式热泵供热,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,实现方法：利用吸收式热泵换热机组，通过对一、二次网进行换热，大幅实现降低热网回水温度。 优点:大幅提高热网的供热能力，降低管网投资，提高电厂热效率。 不足:需要与城市热网相关部门协调，难度较大。,12,（五）基于Co-ah循环的热电联产集
9、中供热方法,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,几种技术路线的综合评价,优点有：（1）系统结构简单（2）投资省（3）技术易掌握（4）大幅度节能（5）降低管网投资等；缺点有：（1）改造难度大（2）对厂房的占地要求大（3）与相关部门的协调难度大（4）技术新、存在的风险也较大等。,因此，综合分析得出，根据电厂实际需要采用吸收式热泵或者低真空（高背压）供热技术是当下最适宜采用的技术。,13,以上五种技术路线各有优缺点：,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH
10、INSTITUTE,热泵技术即一种利用高品位能量（电能、功）驱动，实现将热量从低温热源向高温热源转移的技术。,按热源分类：空气源热泵地源热泵水源热泵（地下水、地表水等）,按工作原理分类：压缩式热泵吸收式热泵（溴化锂）,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,三、热泵回收余热技术原理,14,热泵技术发展,国外：20世纪40年50年代，主要发源于欧洲及美国。20 世纪 70 年代初期开始，进一步发展。国内：始于80年代初全国已经有400多家企业研发和生产热泵热水器。,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN
11、ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,15,热泵技术原理图,低温,驱动力,能量品位,高,中,低,中温热源,热泵,用户,空调,空调技术原理图,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,16,压缩式热泵工作原理,工质在不同压力下沸点不同的特性； 凝结放热、蒸发吸热的原理。,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,17,输入1kW的电能，从3040余热中可制取3.5kW的80左右的高品位热能。,吸收式热泵工作原理,
12、热力循环与溶液循环； 溴化锂极好的吸水性； 浓溶液稀释放热特性； 水在低压力“闪蒸” 吸热特性。,输入1kW的266 0.5MPa 蒸汽，可制取 1.7kW的 80 左右的中低温热能（热网循环水）。,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,18,溴化锂吸收式机组的特征,可以利用各种热能，如以蒸汽、热水和燃料燃烧产生的烟气为驱动热源； 以各种低品位热源，如余热、排热、太阳能、地下热能、大气和江河湖水等为低温热源。 经济性好、能源利用率高，用于采暖供热与传统使用的锅炉相比，显然有热效率高、节能效果好等优点。,19,华
13、电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,循环水,循环水,二次网供水,二次网回水,抽汽,电站锅炉,汽轮机,排汽,采暖用户,一次网供水,汽水,换热器,水水换热器,一次网回水,凝水,传统系统供热工艺流程图,吸收式热泵回收余热原理及流程,直接排放,20,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,吸收式热泵系统供热工艺流程图,抽汽参数保持不变,余热回收,21,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEAR
14、CH INSTITUTE,热能品位,高,中,低,理论基础：“温度对口 梯级利用”,汽机输入热量,电,排汽,抽汽,供热,驱动力,温差,热用户,正卡诺循环,逆卡诺循环,正逆耦 合循环,22,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,1）内蒙某热电厂内蒙古某电厂余热利用项目是国内首个“基于吸收式循环技术”示范基地。利用此项技术通过改造由该热电厂现有的1 台热电机组和该热电厂供热区的供热系统，新系统承担16 万平方米 的小区住宅供暖任务。,四、国内余热利用工程实例,项目工艺流程,23,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,现场设备,24,华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE,2）山西某热电厂（1）该余热项目一期工程为6台30MW溴化锂吸收式高温热泵，回收冷凝热72MW。电厂冷却循环水进热泵机组温度40，出口温度30；城市热网回水进热泵机组温度60，出口温度90。一期工程新增供热面积约144万平米。一期工程年节能93.9万GJ，节标准煤（按锅炉平均运行效率60%估算）5万吨；节水52.85万吨。每年少排二氧化碳12.7万吨。,
