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1、榆 林 学 院 题 目电厂余热利用技术学生姓名祝松学 号1005300108院 ( 系 )能源工程学院专 业热能与动力工程指导教师胡广涛报告日期 年 月 日目录电厂余热利用技术3摘要3引言3关键字4一、电厂余热4二、电厂循环冷却水5三、冷凝热的产生和特点6四、电厂余热利用技术及其存在的问题64.1热泵回收余热技术64.1.1分布式电动热泵供热方式74.1.2集中式电动热泵供热方式84.1.3集中式吸收热泵供热方式84.1.4大型热电联产对循环水余热利用技术的要求94.2低真空运行技术运行104.3汽轮机真空运行技术104.4传统低真空供热技术11五、总结12六、参考文献12电厂余热利用技术摘要
2、我们知道电厂温排水排放不仅对周围水域环境造成污染，还造成能量的极大浪费。以节约能源、提高热经济性为出发点，介绍了电厂余热利用技术。引言随着经济的不断发展，电力需求逐渐增加，火(核) 电机组容量也越建越大，电厂的冷却水量也随之增多，对于开式循环冷却水，受纳水体影响受到的热污染也越来越明显。在火电厂中约有40%的热能转变为电能， 60%以上的热能主要通过锅炉烟囱和汽轮机凝汽器的循环冷却水释散到环境中，其中循环冷却水携带走的废热量占绝大部分。而核电站仅有33%热能转化为电能，其余的均变为废热。对1000MW机组，循环冷却水量约3545m3/s，接近于目前排入日本东京市区10个污水处理厂的污水总量51
3、0 m3/d，温升810，温升所对应的热量约1.51061.9106kJ/s，约合标准煤150万t/a。若采用表面直流冷却方式，将有大量废热通过冷却水排入附近水域，造成生态环境的破坏。因此，如何能够有效地利用这些废热，变废为宝，减少温排水对周围生态环境的危害具有重大的现实意义。【关键字】：余热、热泵技术、循环冷却水。一、电厂余热余热是指生产过程中释放出来的可被利用的热能。主要有高温废气等，余热利用利用可以通过余热锅炉产生蒸汽，推动热能做机械功或发电，也可用来供暖或生产热水。电厂的最大的损失是冷源损失。对于电厂余热利用技术，主要电厂循环水的余热利用。 现代火力发电厂各项损失参考值(%) 项目 电
4、厂初参数中参数 高参数 临界参数超临界参数 锅炉热损失 11 10 9 8 管道热损失 1 1 0.5 0.5 汽轮机机械损失 1 0.5 0.5 0.5 发电机损失 1 0.5 0.5 0.5 汽轮机排气热损失 61.5 57.5 52.5 50.5 二、电厂循环冷却水 火、核电厂汽轮发电机组有凝汽式(含抽汽凝汽式)和背压式两种,除热电厂的背压式供热机组外,绝大多数汽轮机组是凝汽式机。汽轮机利用高温高压蒸汽做功的热力循环中必须存在冷端,即蒸汽动力循环中汽温最低的点位。对凝汽式机组,蒸汽经汽轮机全部叶轮做功后,成为乏汽,排至排汽缸,进入汽机冷端凝汽器,乏汽温度2545。在凝汽器这个非接触式冷却
5、器中,乏汽经管壁传热至循环冷却水,释放凝结潜热,变成凝结水后被重返锅炉。凝汽式机组的主要热损失是冷端损失,所失掉的热量超过了汽机用于做功的热能。因排汽凝结所造成的单位蒸汽流量的热损失(一般为2303kJ/kg1。如:对600MW机组,蒸汽量2000t/h,凝汽失热约46109kJ/h,折合标准煤157t/h)对热机生产过程是不可避免的。保证汽机冷端功效的是流经凝汽器吸收乏汽凝结潜热的循环冷却水。 冷却水有两个来源:一是取至自然水域;二是来自电厂的冷却塔。吸收乏汽余热的冷却水排放至江、河、湖、海等自然水域,经与环境水体的掺混和对大气的散热,将大量的余热弃置水域(排水问题),自身得以冷却;发电厂再
6、自水域中尽可能少受该余热影响的水区抽取新的、低温循环冷却水(取水问题),以保障凝汽器的冷却效果,这即是所谓的“水面冷却”,或称“一次循环冷却”问题。如电厂所处地域水源匮乏,则必须采用冷却塔来冷却循环水,冷却水携带的余热经冷却塔释放到大气,冷却后的循环水再送入凝汽器冷却乏汽,这是所谓的“冷却塔冷却”,或称“二次循环冷却”问题。发电机组不停止运行,循环冷却水则一刻不停地将大量余热弃置于环境,自然造成了能源的浪费和明显的环境热影响。三、冷凝热的产生和特点经汽机做功后的蒸汽（排汽）冷凝（放热）成凝结水再经回热后进入锅炉，锅炉产生的蒸汽在汽机中做功，在这个热媒的循环过程中，需要放出大量的冷凝热。冷凝热的
7、主要特点：品位低、量大、集中。四、电厂循环水余热利用技术及其存在的问题电厂循环水余热利用存在的问题是循环水的温度通常比较低(冬季约为035)，达不到直接供热的品位要求，需设法适当提高温度，可采用的方法有2个：一是降低排汽缸真空，提高乏汽温度，即通常所说的汽轮机组低真空运行；二是以电厂循环水为低位热源，采用热泵技术吸取其中余热实现供热。电厂循环水余热利用技术：热泵回收余热技术、低真空运行技术、汽轮机真空运行技术、传统低真空供热技术。4.1热泵回收余热技术电厂的循环水和人们常用的低温热源比较，很多方面的优势。在采用分布式电动热泵进行电厂的供热时，可以将这种压缩式泵设置于各区的热力站中，把电厂凝汽器
8、的循环水调人小区热力站，通过压缩式泵机组的降温工序再返回凝汽器中加热，形成一种循环状态。对于热泵收回的循环水余热添加二次网热水，来为用户提供生活热水或供暖，这就是热泵回收余热技术。对于热泵回收余热技术由于输送泵产生的能耗很高，因此热泵回收余热技术的特点：是热力小区距离电厂相对较近、且热用户集中。用热泵技术回收电厂冷凝热,火力发电厂冷凝热通过凉水塔排入大气形成巨大的冷端损失，是火力发电厂能源使用效率低下的主要原因，不仅造成能量和水（或电）的浪费，同时也严重地（热）污染了大气。火力发电厂冷凝热排空，是我国乃至世界普遍存在的问题，是浪费，也是无奈。然而，随着热泵技术的发展，特别是大型高温水源热泵的问
9、世，使得发电机组冷凝热回收将成为可能。热泵回收技术有三种方式：分布式电动热泵供热方式、集中式电动热泵供热方式、集中式吸收热泵供热方式。4.1.1分布式电动热泵供热方式如图3所示，将电动压缩式热泵分散置于各小区热力站中，同时将电厂凝汽器出口的循环水引至各小区的热力站，进入热泵机组降温后再返回电厂凝汽器中被汽轮机排汽加热，完成循环；热泵回收循环水余热加热二次网热水为用户供暖或提供生活热水。这种方式可根据各个热力站的供热参数选择合适的热泵机组。热泵的能源利用效率较高，但是需铺设单独的循环水管道，受循环水供回水温差的限制，管道投资巨大，输送泵耗高，无法远距离输送，供热半径限制在电厂周边35范围内。4.
10、1.2集中式电动热泵供热方式如图4所示，将电动压缩式热泵机组集中设置于电厂内，凝汽器出口的部分循环水进入热泵蒸发器，作为低位热源，放热降温后返回凝汽器中被汽轮机排汽加热，完成循环；将一次网70回水由热泵一级加热至8090，再由汽一水换热器二级加热至130后送人城市热网中热泵机组集中设置，回收的低位余热量直接进入城市热网，不需新建循环水管网，能节省大量投资和时间成本；但是热网回水温度较高，热泵处于较高的制热温度，能效较低，循环水余热回收的经济性较差，同时给电厂带来了用电增容的巨大压力。4.1.3集中式吸收热泵供热方式如图5所示，集中式吸收热泵供热方式的流程与集中式电动热泵供热方式相似。热泵机组集
11、中设置，利用汽轮机供暖蒸汽驱动热泵回收循环水余热来增加电厂的供热能力。循环水余热在电厂加热环节进入城市热网，无需建设专门的输送管道；同样由于热网回水温度较高，热泵的能源利用效率低下，系统运行的经济性不佳，同时热网水在热泵加热段的升温幅度不大，回收循环水余热的能力受电厂蒸汽产量的限制，难以实现循环水余热的全部回收。4.1.4大型热电联产对循环水余热利用技术的要求 1)增加电厂的供热能力。在不增设新的热源、不增加污染物排放的情况下，利用循环水供热增加电厂的供热容量，缓解目前集中供热热源不足的问题。2)解决热量输送问题。需要提高集中管网的输送能力，同时解决常规热量和回收的循环水余热的输送，降低热量输
12、送的循环水泵电耗。3)供热机组的节能增效。从供热机组中抽汽会减少一部分发电，对于大型供热机组不同压力(0.31.0MPa之间)的供暖抽汽，其单位抽汽量的放热量差值不大，但在汽轮机内的做功能力却相差较大。若合理的确定热媒的品位，对热网水进行“温度对口”的梯级加热，可在满足相同供热量的情况下做到多发电。汽轮机凝汽余热参与供热，可大大拓宽多级加热运用的领域，电厂循环水供热技术应该更加充分地利用这一优势。4.2低真空运行技术运行在电厂的大型机组方面，凝汽器在进口处的循环水所允许最高温度为33，在出口处循环水所允许的最高温度为45，这正好在高效散热器规定的温度范围内。保持机组的排气压力低于设计值，直接供
13、给用户40左右的循环水，当凝汽器的排热负荷多于用户的热负荷时，利用循环冷却水把多余热量导入环境中，保持热点负荷能够做到独立调节。汽轮机释放的潜热也可以用于供热，这时能够保持热功率最高。低真空环境下进行低温供热不会造成机组的不正常运行，在发电功率方面也不会受到用户热负荷影响，这种供热方式可以被用于大容量的机组中，也可以用于中小号容量的机组中。但这种供热方式也有两点不足，一是能够利用的温差一定，一般在10以下，这种大流量、小温差就会增大在输送方面的能量消耗;二是供热的温度不高，用于散热末端不合适。这两点不足就会影响到热负荷，热负荷不大时，循环水热量得不到充分利用，系统的整体经济性、综合性就会有影响
14、。4.3汽轮机真空运行技术凝汽式的汽轮机通过低真空改造后进行供热，凝汽器变成整个供热系统的加热器，原来循环冷却水做供暖热媒用，通过热网系统的闭式循环，把汽轮机凝气的潜热充分利用。需要有更高供热温度时，从尖峰加热器里二次加热。虽然低压缸提高了真空度，但相同进气量和纯凝工况比，发电量降低，汽轮机的内效率也降低了，热力循环的冷源损失减少后，系统的热效率从整体上会有所提高。汽轮机低真空运行供热技术在理论上可以实现很高的能效，国内外都有很多成功的研究成果和运行经验。但传统的低真空运行技术因发电功率受用户热负荷的制约，需对汽轮机结构做出相应的改造，因而不适合应用于大容量、高参数的供热机组。下图为汽轮机低真
15、空运行供热示意图,凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环，可有效利用汽轮机凝汽所释放的汽化潜热。当需要更高的供热温度时，则在尖峰加热器中进行二级加热。该系统的流程图见图1。尽管低压缸真空度提高后，在相同的进汽量条件下与纯凝工况相比，发电量减少了，并且汽轮机的相对内效率也有所降低，但因降低了热力循环中的冷源损失，系统总的热效率仍会有很大程度的提高。4.4传统低真空供热技术一般情况下，用户使用的末端散热器需要很高的水体温度，低于真空环境下运行汽轮机，排汽压力增加为5.OxI000OPa，凝汽器加热的热网水到70。我国电厂传统的低真空供热技术有2个限制条件:一是传统低真空机组同背压式机组相似，蒸汽量的多少取决于热负荷的多少，不能独立调节进行，它的运行模式是“以热定电”，在热负荷很稳定的系统上比较适用;二是对凝汽式机轮进行改造，在低真空运行环境下的少数中型机组以及小型的机组，经过计算变工况，严格校核和改动末级
