电厂循环水供热技术的研究与应用

电厂循环水供热技术的研究与应用

张树哲 李佳奕

济南热力集团有限公司 山东济南 250000

摘要：近几年，我们国家的电厂在生产发电的过程中借助循环水供热技术回收热量进行二次利用，提高了电厂整体的热效率，也降低了对煤矿的依赖。本文从当前电厂的循环水供热技术的应用现状进行研究分析，探讨这项技术的应用方法，并提出一些具体的建议。

关键词：电厂；循环水；供热技术

引言

我国工业余热的资源非常丰富， 不仅分布广， 而且利用潜力大， 具有余热温度较高且载热体流量稳定的特点， 有较好的利用条件。电厂循环水热就是一例， 由于电厂循环水的温度往往只比环境温度高10 ℃左右，品位不高， 因此人们对这部分能量的利用不够重视， 往往直接排放到大气中去。这样不但造成了能量的浪费， 还给环境带来了热污染。若以电厂循环水为热源， 利用热泵技术回收余热， 挖掘低品位热能， 就能够达到有效地利用能源的目的， 从而收到显著的节能效果。

一、循环水供热技术应用的意义。

最近几年我们国家的经济发展迅速，城市化进程也在不断地加快。很多城镇的人口剧增，这也增大了电厂的工作负荷，导致城镇供热不足。人们为了满足城镇的供热需求也在不断地破坏生态环境。在这过程中很多生产加工过程中排出的热量没有得到充分的利用，造成了大量的资源浪费。还有很多电厂都是借助循环冷却系统排放热量，忽视了这些热量带来的能量。据调查研究，我们能够发现，如果我们把这些浪费的余热再次加工应用在人们的生活中，就能减少电厂的工作负荷。当前很多电厂都已经应用了循环水供热技术，但在实际应用的过程中还存在着一些问题。例如，电厂在冬季工作的时候循环水的温度较低，产生的热量不能达到供热的需求，如何提高循环水的温度也成为当前的研究现状。据此我们提出了两种应对的措施，一种方法是把循环水作为低位热源之后再借助热泵吸收余热。除此之外，还有另一种方式，就是让汽轮机组在低真空的环境中正常运行。我们单从理论方面来讲，这种方法能够提供更高的热量。

二、循环水-热泵技术的优点

2.1水源热泵的工作原理

蒸汽压缩式热泵同蒸汽压缩式制冷一样，它的理论循环是在具有温差传热两相区的逆卡诺循环的基础上改造而成的，利用冷凝器和蒸发器实现等压的冷凝放热和气化吸热过程。在冬季热泵供热运行，当冷凝温度一定时，蒸汽压缩式热泵的供热量和性能系数取决于蒸发温度的高低，也即取决于低位热源温度的高低；在夏季制冷工况运行，当蒸发温度一定时，热泵的制冷量和制冷性能系数取决于冷凝温度的高低。当冷凝温度一定时，如果热源的平均温度提高5～10℃，那么热泵装置的效率就可以提高10～15%，因此，对冷热源的研究可以使热泵中的经济性更具吸引力。所以，水作为冬季供热运行时低位热源的研究以及以水作为热泵夏季供冷运行时冷源的研究，对水源热泵装置的应用具有重大的意义。

2.2热源对比及分析

空气源热泵在冬季受室外环境的影响非常大。其制热量随室外环境温度的降低而减少，这与建筑热负荷需求正好相反。在寒冷和高湿度地区，热泵运行时蒸发器会出现结霜现象，定期除霜也需要消耗大量的电能，这些都是造成空气源热泵效率低下，使用的区域受限的原因。近年来，国内关于土壤源热泵、地下水源热泵的研究和应用越来越多。在国外，日本等国家还开展了利用海水作热源的热泵区域供热研究。由于利用了土壤或水源的高热容特性，一般情况下这些类型的热泵制冷和供热效率都高于空气源热泵，但它们的应用却受到水文地质等多种条件的限制。以电厂循环水为热源的热泵与目前常用热泵的热源相比具有下列显著优点:(1)蕴含的热量巨大；(2)循环水的温度和流量都稳定，一般都保持在20℃以上，蒸发器不会出现结霜现象；(3)循环水比较清洁，无腐蚀问题，不易导致传热效果的恶化，换热器清洗也比较方便；(4)利用了循环水的余热，可以减少冷却塔向环境的散热和冷却水的蒸发损失，减少污染，节约水源；(5)能降低凝汽器循环水进水温度，提高汽轮机凝汽器的真空度，增加机组的通流量和发电功率。

三、电厂循环水供热技术的应用分析。

3.1热泵回收余热技术。

这种技术在应用的过程中突显优势。很多电厂都使用的是分布式的电动热泵。我们也可以把这种热泵放置在热力战中。之后在小区的热力站里投放电厂的凝汽器，主要进行循环水的调入。通过热泵的循环利用降低水的温度，再把这些冷凝水放置在凝汽器里进行加热。这个过程就形成循环的状态，生产出来的循环水就能够二次三次的利用，其中产生的热量就能为小区供热量。这种分布式的热泵在提供热量的过程中能够根据不同热力站的参数进行合理的选择，组合出最适合的热泵机。这种技术大多数放置在循环水管道里。不过在实际应用的过程中循环水的冷热交替会产生温差限制，对管道的要求还是非常高的，这也需要大量的资金投入。除此之外，在输送泵的过程中也会耗费大量的能量，只能进行短距离的输送，也就是只能为电厂的周围的小区提供热量。借助集中式的热泵技术提供热量的时候我们要在电场内设置电动热泵机组，最好采用集中设置的办法。这样能够把凝汽器里产生的循环水引入蒸发器力，这样循环水能够为地位提供热量，之后再进行放热降温。在这种循环往复的过程中就能产生更多的热量。温度从70℃加热到90℃，之后再借助换热器升温到130℃。这样产生的热水就能成为人们的生活用水，也能为人们提供热量。热泵集中放置，再次利用的余热直接导入城市的热网里，在这中间节省了循环水管这一工序，不仅能够节省大量的成本还能节省时间提高效率。不过，热网回水的过程中产生的高热量会在热泵内部降低，这也会降低能效。

3.2低真空供热技术。

通过调查研究，我们能够发现很多电厂的凝汽器入口温度为33℃，出水口的温度为45℃。这个温度范围刚好适应高效散热器的标准。所以我们要保持整体机组的气压在设计值以下，这样就能直接提供40℃左右的水给居民了。之后再借助循环水产生大量的热量，把这些热量导入环境，独立调节热点负荷。汽轮机在释放的过程中也会产生热量，也能进行供热活动，这个时候热功率是最高的，我们也要把热功率保持最高。在低真空的环境各个机组的运行

正常，也不会产生大量的热负荷，这种方式可以应用在大型的机组里，也可以应用在中小型的机组里。但是这种方式还存在一定的不足之处。例如，借助这种方式要利用一定的温差，这种温差要在10℃以下。在这过程中小温差大，流量就会消耗大量的能量。除此之外，供热的过程中，温度不够高，不利于散热。这两点结合起来就会直接影响到热负荷。久而久之循环水产生的热量就大量的浪费，直接影响到整个电厂的经济效益。

3.3汽轮真空运行技术。

我们把传统的凝汽式汽轮机进行改造，之后转变成汽轮真空运行机。这样的话凝汽机就成为供热系统的加热器，能够利用循环冷却水进行供热供暖。在这过程中冷凝水让系统内部进行闭式循环，凝汽机也能充分的利用其中的热量，当需要提供更高热量的温度时，加热器就会进行二次加热。在这个过程中低压缸的真空度提高，汽轮机内效率降低，发电量也和传统的工作模式相比降低了。在循环的过程中热量的损失就会减少，整体的热效率就会提高。

四、结束语

总而言之，在社会经济快速发展的过程中，水资源的污染、浪费问题也越来越严重。因此，城市供热电厂必须要加强对于水资源的循环利用，以此来减少污水排放量，减轻对于环境的污染，从而也就能够实现可持续发展。

参考文献：

[1]宋鑫.水资源循环利用在城市供热电厂的应用[J].吉林电力,2017,45(05):21-23.

[2]李岩,付林,张世钢,狄洪发,肖常磊.电厂循环水余热利用技术综述[J].建筑科学,2010,26(10):10-14.