1、供热机组供热机组回收回收循环水（排汽）余热供循环水（排汽）余热供热技术热技术介绍介绍1华电电力科学研究院华电电力科学研究院 2012年年1月月4日日热泵回收余热技术原理热泵回收余热技术原理技术背景及供热现状分析技术背景及供热现状分析国内余热利用工程实例国内余热利用工程实例专题研究及项目对集团公司意义专题研究及项目对集团公司意义余热利用技术路线比较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
2、质基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。展。 世界性的能源问题越来越严重（涉及到战争、工业、交通、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）；日常的生产生活等领域）； 我国政府制定的我国政府制定的“坚持节约资源和保护环境坚持节约资源和保护环境”的基本国策以的基本国策以及及“节能减排节能减排”战略的宏伟规划；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热泵技术具有高效、无污染、低成本以及技术本身的快速发
3、展和成熟应用等优点；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。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（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1.8亿吨标煤亿吨标煤/年，占全国城市建筑能耗的年，占全国城市建筑能耗的40%； 不少地区仍采
4、用锅炉房或者汽轮机直接抽汽供热的方式供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；热不足的情况； “十二五十二五”时期，新开工建设火电规模将达时期，新开工建设火电规模将达2.6亿至亿至2.7亿千亿千瓦。瓦。2011年拟新开工火电年拟新开工火电8000万千瓦，火电还将继续扮演主力电万千瓦，火电还将继续扮演主力电源以及供电又供热的角色。源以及供电又供热的角色。 （二）供热现状（二）供热现状4华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWE
5、R RESEARCH INSTITUTE燃料总热量燃料总热量100%100%300MW300MW亚临界纯凝机组能流图亚临界纯凝机组能流图电力输出38%排汽冷凝废热排汽冷凝废热4545% %（三）电厂（三）电厂（300MW300MW机组）节能潜力分析机组）节能潜力分析供热输出30%排汽冷凝废热排汽冷凝废热2020% %其他损失其他损失2 20%0%（由于供热新增（由于供热新增3%3%）新增供热新增供热22%22%电力输出30%300MW300MW亚临界机组抽汽供热机组能流图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热泵回收余热的抽汽供热机组能流图图电力输出28%其他损失其他损失1
6、 17 7% %其他损失其他损失2020%(%(由于供热新增由于供热新增3%)3%)能量利用率能量利用率60%能量利用率能量利用率38%能量利用率能量利用率80%华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE5（四）火电厂节能潜力（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以上，并且通过冷却塔排放掉使能量浪费很大；能量浪费很大； 汽轮机抽汽在加热一次网回水过程中
7、存在很大的传热温差，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；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；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，采用热泵技术回收低温循环水的利用传热温差作为驱动力，采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。现大规模节能。6华 电 电 力 科
8、 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE二、余热利用的主要技术路线比较二、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（一）汽轮机低真空（高背压）供热实现方法：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u优点优点: 系统简单；降低冷源损失系统简单；降低冷源损失u不足不足: 以热定电；以热定电； 高背压影响机组发电效率；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。排汽工况变化可能会影响机组安全性；维护
9、量大，寿命短。7华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE实现方法：实现方法： 采用新型供热机组；采用新型供热机组； 低压缸可根据需要切除；低压缸可根据需要切除； 机组在抽凝与背压间转换机组在抽凝与背压间转换u优点优点: 机组在供热期和非供热期都有较高效率机组在供热期和非供热期都有较高效率u不足不足: 改造投资大，难度大；技术新，风险大；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。背压时以热定电，热负荷变化时影响机组发电量。8（二）（二）“NCB”新型供热机组新型供热机组华 电 电
10、力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE NCBNCB机组总体设计思想：机组总体设计思想： 将原将原300MW汽轮机高中压和低压部分断开，各自带发电机；汽轮机高中压和低压部分断开，各自带发电机； 高、中压汽轮机高、中压汽轮机+220MW电机组成高中压机组；电机组成高中压机组； 低压汽轮机模块低压汽轮机模块+100MW电机组成低压机组；电机组成低压机组； 或者，高低压缸之间加装或者，高低压缸之间加装SSS离合器，发电机前置。离合器，发电机前置。 传统传统300MW抽汽机组：在最大抽汽时，低压缸需要抽汽机组：在最大抽汽时，低压缸需要
11、“陪转陪转”，需，需 要提供冷却流量（要提供冷却流量（150t/h150t/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。做背压机用。9华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE实现方法：实现方法： 以电或功作为驱动力，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在电厂侧或用户侧，吸收循环水余热进行供热u优点优点: 达到一定的节能效果达到一定的节能效果u不足不足: 耗电量大；耗电量大； 管道投资巨大，输送泵能
12、耗高；管道投资巨大，输送泵能耗高； 供热半径小（供热半径小（3-5km）。）。10（三）压缩式热泵回收余热技术（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 INSTITUTE实现方法：实现方法： 在电厂利用吸收式热泵将热网水一次加热至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，抽汽二次加热至120 ；0.5MPa饱和蒸汽驱动热泵饱和蒸汽驱动热泵 u优点优点: 利用吸收式热泵回收利用吸收式热泵回收 余热，耗电低余热，耗电低u不足不足: 热泵容量大，占地多；热泵容量大，占地多； 抽汽量大，对发电有影
13、响抽汽量大，对发电有影响 11（四）集中设置吸收式热泵供热（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：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。热网回水温度。u优点优点: 大幅提高热网的供热大幅提高热网的供热 能力，降低管网投资，能力，降低管网投资， 提高电厂热效率。提高电厂热效率。u不足不足: 需要与城市热网相关部门协调，难度较大。需要与城市热网相关部门协调，难度较大。12（
14、五）基于（五）基于Co-ah循环的热电联产集中供热方法循环的热电联产集中供热方法华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE几种技术路线的综合评价几种技术路线的综合评价优点有优点有：（1）系统结构简单（）系统结构简单（2）投资省（）投资省（3）技术易掌）技术易掌握（握（4）大幅度节能（）大幅度节能（5）降低管网投资等；）降低管网投资等；缺点有：缺点有：（1）改造难度大（）改造难度大（2）对厂房的占地要求大（）对厂房的占地要求大（3）与相关部门的协调难度大（与相关部门的协调难度大（4）技术新、存在的风险也较）技术新、存在的
15、风险也较大等。大等。 因此，综合分析得出，根据电厂实际因此，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）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。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：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 INSTITUTE 热泵技术即一种利用高品位能量（电能、功）驱动，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。实现将热量从低温热源向高温热源转移的技术。p按热源分类：按热
16、源分类： 空气源热泵空气源热泵 地源热泵地源热泵 水源热泵（地下水、地表水等）水源热泵（地下水、地表水等）p 按工作原理分类：按工作原理分类：l 压缩式热泵压缩式热泵l 吸收式热泵（溴化锂）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三、热泵回收余热技术原理14热泵技术发展热泵技术发展p 国外：国外：n 2020世纪世纪4040年年5050年代年代，主要发源于欧洲及美国。，主要发源于欧洲及美国。n 20 20 世纪世纪 70 70 年代初期开始，进一步发展。年代初期开始，进一步
17、发展。p 国内：国内：n 始于始于8080年代初年代初n 全国已经有全国已经有400400多家企业研发和生产热泵热水器。多家企业研发和生产热泵热水器。华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE15热泵技术原理图热泵技术原理图低温低温驱动力驱动力能能量量品品位位高高中中低低中温热源中温热源热泵热泵用户用户空调空调空调技术原理图空调技术原理图华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE16压缩式热泵工作原理压缩式热泵工作原理 工质在不同压力下沸点不同
18、的特工质在不同压力下沸点不同的特性；性； 凝结放热、蒸发吸热的原理。凝结放热、蒸发吸热的原理。 华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE17 输入输入1kW1kW的电能，从的电能，从30304040余热中余热中可制取可制取3.5kW3.5kW的的8080左右的高品位热能。左右的高品位热能。吸收式热泵工作原理吸收式热泵工作原理热力循环与溶液循环；热力循环与溶液循环；溴化锂极好的吸水性；溴化锂极好的吸水性；浓溶液稀释放热特性；浓溶液稀释放热特性；水在低压力水在低压力“闪蒸闪蒸” 吸热特性。吸热特性。 输入输入1kW的的2
19、66 0.5MPa 蒸汽，可制取蒸汽，可制取 1.7kW的的 80 左右的中低温左右的中低温热能（热网循环水）。热能（热网循环水）。华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE18溴化锂吸收式机组的特征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；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。能、大气和江河湖水等为低温热源。经济性好、能源利用
20、率高，用于采暖供热与传统使用经济性好、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。的锅炉相比，显然有热效率高、节能效果好等优点。19华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE循环水循环水循环水循环水二次网供水二次网供水二次网回水二次网回水抽汽抽汽电站锅炉电站锅炉汽轮机汽轮机排汽排汽采暖用户采暖用户一次网供水一次网供水汽水汽水换热器换热器水水换热器水水换热器一次网回水一次网回水凝水凝水p 传统系统供热工艺流程图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吸收式热泵回收余热原理及
21、流程直接直接排放排放20华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE凝水回锅炉凝水回锅炉循环水循环水循环水循环水二次网供水二次网供水二次网回水二次网回水抽汽抽汽电站锅炉电站锅炉汽轮机汽轮机排汽排汽采暖用户采暖用户一次网供水一次网供水汽水汽水换热器换热器水水换热器水水换热器一次网回水一次网回水吸收式热泵吸收式热泵凝水凝水p 吸收式热泵系统供热工艺流程图吸收式热泵系统供热工艺流程图抽汽参数保持抽汽参数保持不变不变余热余热回收回收21华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEAR
22、CH INSTITUTE热热能能品品位位高高中中低低理论基础：理论基础：“温度对口温度对口 梯级利用梯级利用”汽机输汽机输入热量入热量电电排汽排汽抽汽抽汽供热供热驱动力驱动力 温差温差热用户热用户正卡诺循正卡诺循环环逆卡诺循逆卡诺循环环正逆耦正逆耦合循环合循环TSTS22华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE1）内蒙某热电厂）内蒙某热电厂 内蒙古某电厂余热利用项内蒙古某电厂余热利用项目是国内首个目是国内首个“基于吸收式基于吸收式循环技术循环技术”示范基地。利用示范基地。利用此项技术通过改造由该热电此项技术通过改造由
23、该热电厂现有的厂现有的1 台热电机组和该台热电机组和该热电厂供热区的供热系统，热电厂供热区的供热系统，新系统承担新系统承担16 万平方米万平方米 的的小区住宅供暖任务。小区住宅供暖任务。四、国内余热利用工程实例四、国内余热利用工程实例项目工艺流程项目工艺流程23华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE现场设备现场设备24华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE2）山西某热电厂（山西某热电厂（1） 该余热项目一期工程为该余热项目一期工程为6台
24、台30MW溴化锂吸收式高溴化锂吸收式高温热泵，回收冷凝热温热泵，回收冷凝热72MW。电厂冷却循环水进热泵。电厂冷却循环水进热泵机组温度机组温度40，出口温度，出口温度30；城市热网回水进热泵；城市热网回水进热泵机组温度机组温度60，出口温度，出口温度90。一期工程新增供热面。一期工程新增供热面积约积约144万平米。一期工程年节能万平米。一期工程年节能93.9万万GJ，节标准煤，节标准煤（按锅炉平均运行效率（按锅炉平均运行效率60%估算）估算）5万吨；节水万吨；节水52.85万吨。每年少排二氧化碳万吨。每年少排二氧化碳12.7万吨。万吨。25华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN E
25、LECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE现场设备现场设备26华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE3）山西某热电厂（）山西某热电厂（2） 该热电厂乏汽余热利用示范工程，系采用基于吸该热电厂乏汽余热利用示范工程，系采用基于吸收式循环的热电联产集中供热技术，回收电厂汽轮收式循环的热电联产集中供热技术，回收电厂汽轮机乏汽的余热，大幅提高热电厂供热能力和能源利机乏汽的余热，大幅提高热电厂供热能力和能源利用效率，为城市棚户区和沉陷区进行集中供热的改用效率，为城市棚户区和沉陷区进行集中供热的改造工程。改
26、造后满足造工程。改造后满足2010年冬季城市年冬季城市“两区两区”共计共计638万平方米的建筑采暖需求。本项目将供热能力增万平方米的建筑采暖需求。本项目将供热能力增加了加了140MW，将电厂供热能力提高了，将电厂供热能力提高了52%。27华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE现场照片现场照片28华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE4）山西某热电公司（）山西某热电公司（3） 该余热回收集中供热技改项目由热泵厂家设计该余热回收集中供热技改
27、项目由热泵厂家设计并提供并提供10套套35MW热泵机组。该热电公司节能技改热泵机组。该热电公司节能技改工程是目前国内最大的热电厂余热回收供热项目，工程是目前国内最大的热电厂余热回收供热项目，总容量达到总容量达到1035MW ，可满足电厂新增的，可满足电厂新增的279.6万万平方米的供热需求。平方米的供热需求。 29华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE现场照片现场照片30华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE5）北京某热电厂）北京某热电
28、厂 该余热利用项目每年可节约标煤该余热利用项目每年可节约标煤3.4万吨，减排万吨，减排CO2排放量排放量8.8万吨，减排万吨，减排SO2排放量排放量285.6吨，减排吨，减排NO2排放量排放量248.6吨。目前，设备系统运行稳定，经吨。目前，设备系统运行稳定，经测试热泵测试热泵COP值值1.85远远高于远远高于1.68设计值，单台热设计值，单台热泵回收余热量约泵回收余热量约64MW，高于设计值，高于设计值8.3MW，工程，工程实际节能效果远优于设计值。实际节能效果远优于设计值。 31华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTIT
29、UTE现场照片现场照片华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 6）北京某大型化工企业）北京某大型化工企业 该化工企业在合成橡胶生产过程中，凝聚环节所该化工企业在合成橡胶生产过程中，凝聚环节所消耗的能量占总能耗的消耗的能量占总能耗的60%，采用，采用5000千瓦吸收式热千瓦吸收式热泵装置回收这部分大量的蒸汽余热，一年即可获得经泵装置回收这部分大量的蒸汽余热，一年即可获得经济效益济效益300多万元。之后，公司先后将两套吸收式热泵多万元。之后，公司先后将两套吸收式热泵装置用在顺丁橡胶生产线上，此项技改一年可为企业装置用在
30、顺丁橡胶生产线上，此项技改一年可为企业增效增效1000多万元。多万元。33华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE应用实例一览表应用实例一览表目前国内电厂凝汽余热利用情况一览目前国内电厂凝汽余热利用情况一览项目项目回 收 循 环 水回 收 循 环 水余热总余热总量量新增供热新增供热面积面积年采暖年采暖收益收益节省标节省标煤量煤量二氧化碳二氧化碳减排减排万万GJ/GJ/年年万平方米万平方米万元万元万吨万吨/ /年年万吨万吨内蒙古某电厂内蒙古某电厂4.91696.040.30.5山西地区某电厂（山西地区某电厂（一）一）9
31、3.914434564.939.85山西地区某电厂（山西地区某电厂（二）二）199.428041946.817山西地区某电厂（山西地区某电厂（三）三）1903173990821北京地区某电厂北京地区某电厂147.5 24610027 3.48.8黑龙江地区某电厂黑龙江地区某电厂178.82304827.67.6719.2 34华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE五、集团内新上项目（案例）简要分析五、集团内新上项目（案例）简要分析35 以供热机组循环水余热供热利用为主要研究对象，以供热机组循环水余热供热利用为主要研
32、究对象，对热能由循环水系统向热网系统转移的方式与应用技术进行研究，对对热能由循环水系统向热网系统转移的方式与应用技术进行研究，对系统整体运行可靠性、安全经济性进行研究。系统整体运行可靠性、安全经济性进行研究。 技术路线技术路线 低温余热回收低温余热回收技术的研究论证技术的研究论证热泵技术热泵技术性能分析性能分析与机组、热网的匹配及系统与机组、热网的匹配及系统布置运行方式的研究论证布置运行方式的研究论证对发电机组安全对发电机组安全经济性影响研究经济性影响研究投资、效益投资、效益分析比较分析比较技术方案技术方案论证选择论证选择具体可行性具体可行性研究研究优化与工程优化与工程设设 计计设计改进后的设
33、计改进后的系统分析系统分析研究成果的研究成果的实实 施施成果优化成果优化改改 进进投入应用与总结推广投入应用与总结推广华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 对电厂现有供热状况以及未来供热规划进行调研，调研内容包括：对电厂现有供热状况以及未来供热规划进行调研，调研内容包括： （1）电厂的立项意愿；（）电厂的立项意愿；（2）电厂的基本情况；（）电厂的基本情况；（3）电厂的供热现状、）电厂的供热现状、供热规划及外部的供热需求；（供热规划及外部的供热需求；（4）电厂的地质水文、及可用于建设的厂）电厂的地质水文、及可用于建
34、设的厂址条件；（址条件；（5）与电厂在项目上的具体合作方式等。）与电厂在项目上的具体合作方式等。 在调研基础上在调研基础上分别建立吸收式热泵的计算模型、计算分析并比较了分别建立吸收式热泵的计算模型、计算分析并比较了利用压缩式热泵和利用吸收式热泵回收循环水低温废热的方案。通过分利用压缩式热泵和利用吸收式热泵回收循环水低温废热的方案。通过分析比较，推荐选择利用吸收式热泵回收循环水低温废热的方案。析比较，推荐选择利用吸收式热泵回收循环水低温废热的方案。前期工作：前期工作：36华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE37 本
35、本工程工程设计设计3台吸收式热泵台吸收式热泵，总容量，总容量113MW； 利用汽机四段抽汽利用汽机四段抽汽106t/h（0.34MPa/141）作为驱动汽源作为驱动汽源； 回收一台机组回收一台机组余热（余热（47.9MW）；）； 循环水流量循环水流量10000t/h，供回水温度供回水温度36.0/31.5； 热网循环水流量热网循环水流量5400t/h，热网水供热网水供出出水温度水温度58/75.3。 新增供热面积新增供热面积80万万m2； 供热量增加情况下可使单台机组煤耗下降约供热量增加情况下可使单台机组煤耗下降约70g/kWh； 供热量不增加情况下单台机组煤耗下降约供热量不增加情况下单台机组
36、煤耗下降约18g/kWh。项目余热利用概况项目余热利用概况 1）新疆苇湖粱电厂余热利用项目）新疆苇湖粱电厂余热利用项目华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE38 增加电厂对外供热增加电厂对外供热47.9MW，新新增供热增供热面积面积80万平方米万平方米； 折算折算每年每年节约节约标煤标煤为为2.58万万吨吨，与，与分散小锅炉供热分散小锅炉供热相比相比年年可可节约节约供供热标煤耗量热标煤耗量3.23万吨万吨； 每年可节约循环冷却水每年可节约循环冷却水64万吨；万吨； 项目动态投资项目动态投资5951万元万元，投资收益
37、率达，投资收益率达16.06%，投资回收期，投资回收期6.23年；年； 可申请中央节能奖励资金约可申请中央节能奖励资金约1000万元。万元。经济效益经济效益华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE39 不新增化石燃料输入，不会带来新的污染物排放；不新增化石燃料输入，不会带来新的污染物排放； 减少减少CO2排放排放8.46万吨万吨年年； 减少减少SO2排放排放 275吨吨年年； 减少减少NOX排放约排放约 239吨吨年年； 减少灰渣排放减少灰渣排放 0.97万吨万吨/年年； 响应了国家节能减排的号召，响应了国家节能减排
38、的号召，对推动经济转型有重对推动经济转型有重大的促进作用大的促进作用。环保效益环保效益华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE40项目所取得的阶段性成果项目所取得的阶段性成果项目类别项目类别项目名称项目名称成果颁发单位成果颁发单位专利授权证书专利授权证书ZL 201120040670.8 ZL 201120040670.8 一种电厂低温废热的回收装置一种电厂低温废热的回收装置 国家知识产权局国家知识产权局成果应用证明成果应用证明苇湖梁电厂提供的项目经济和社会效益应用证明苇湖梁电厂提供的项目经济和社会效益应用证明华电新
39、疆发电有限公华电新疆发电有限公司苇湖梁电厂司苇湖梁电厂性能试验报告性能试验报告新疆华电苇湖梁发电有限公司汽轮机组冷凝废热集新疆华电苇湖梁发电有限公司汽轮机组冷凝废热集中供热项目热力性能测试报告中供热项目热力性能测试报告西安热工研究院西安热工研究院华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE41 本本工程工程设计设计8台吸收式热泵台吸收式热泵，总容量，总容量307MW； 回收一台回收一台300MW机组机组余热（余热（130.59MW）；）； 驱动蒸汽用量驱动蒸汽用量267t/h、140； 循环水量循环水量12000t/h，
40、热泵，热泵供供出出水温度水温度60/82。 新增供热面积新增供热面积225万万m2；项目余热利用概况项目余热利用概况 2）佳木斯电厂余热利用项目）佳木斯电厂余热利用项目华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE42 增加电厂对外供热增加电厂对外供热130.59MW，新新增供热增供热225万万平方米平方米； 折算折算每年每年节约节约标煤标煤为为7万万吨吨，与，与分散小锅炉供热分散小锅炉供热相比相比年年可可节约节约供热标供热标煤耗煤耗量量8.75万万吨吨； 项目动态投资项目动态投资12666万元，投资收益率达万元，投资收益
41、率达26.27%，投资回收期，投资回收期5.6年；年； 可申请中央节能奖励资金约可申请中央节能奖励资金约1500万元。万元。经济效益经济效益华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE43 不新增化石燃料输入，不会带来新的污染物排放；不新增化石燃料输入，不会带来新的污染物排放； 减少减少CO2排放排放14万吨万吨年年； 减少减少SO2排放排放 730吨吨年年； 减少减少NOX排放约排放约 800吨吨年年； 减少灰渣排放减少灰渣排放 3.25万吨万吨/年年； 年节约江水年节约江水5000万吨；万吨； 响应了国家节能减排的号
42、召，响应了国家节能减排的号召，对推动经济转型有重对推动经济转型有重大的促进作用大的促进作用。环保效益环保效益华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE模型建立模型建立设单位质量驱动蒸汽在额定工况下，汽轮机的出力为设单位质量驱动蒸汽在额定工况下，汽轮机的出力为P1，在热泵中的放热量为在热泵中的放热量为Q1；单位质量低压缸排汽在循环水入口温度为；单位质量低压缸排汽在循环水入口温度为t2时，放热量为时，放热量为Q2(t2)，在汽轮机的出力为，在汽轮机的出力为P2(t2)；当当t2等于额定工况下的温度等于额定工况下的温度t0时
43、，时，Q2(t2)= Q2，P2(t2)=P2；当循环水入口温度为当循环水入口温度为t2时，为了回收单位质量的汽轮机排汽减少的总时，为了回收单位质量的汽轮机排汽减少的总出力为：出力为：P=P2-P2(t2)+ Q(t2)/(cop-1)/Q1P1；六、专题研究及对集团公司的意义六、专题研究及对集团公司的意义专题研究专题研究热泵系统优化热泵系统优化44华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 212222221( ) 1Q td PPd PPtdtdtcop tQ 22221122( ) 1d Q tcop tdPtP
44、Qdtdt 2220dPtdt 因因 p2(t2) 随着循环水入口温度随着循环水入口温度t2的增加减小的增加减小若热泵若热泵COP不随不随t2变化，变化，20d Pdt尽量选取较小的尽量选取较小的t2。2d Pdt尽量选取较大的尽量选取较大的t2。 实际上，热泵实际上，热泵COP随随t2增加而减小增加而减小2d Pdt若若 恒大于零恒大于零若存在若存在 等于零等于零存在最优的存在最优的t2。 其中其中45华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE热泵的热泵的cop随循环水入口温度随循环水入口温度t2的变化的变化3035
45、4045501.651.701.751.801.85 COP Ct2(oC)COP热泵特性热泵特性46华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE1kg/s汽轮机排汽出力减少量汽轮机排汽出力减少量P2 随循环水入口温度随循环水入口温度t2的变化的变化152025303540406080100120140160180P(kW)t2 (oC) P2300MW亚临界额定抽汽量情况下亚临界额定抽汽量情况下47华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE28
46、3236406090120150180210P1P2 C1 D1t2(oC)P2(kW)750780810840870P1(kW)排汽出力减少量排汽出力减少量P2和抽汽出力和抽汽出力P1随随t2的变化的变化48华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE2530354045900920940960P(kW)t2(oC) B回收回收1kg汽轮机排汽汽轮机出力汽轮机排汽汽轮机出力减少与循环水入口温度的关系减少与循环水入口温度的关系总之，对于正逆耦合循环系统总之，对于正逆耦合循环系统，存在着一个最佳的低温循环水存在着一个最佳的
47、低温循环水入口温度入口温度，也即低压缸排汽压力，也即低压缸排汽压力，在本实施例中循环水温度的变，在本实施例中循环水温度的变化对供电煤耗的影响约化对供电煤耗的影响约3.7g/kWh，对系统效率的影响约为，对系统效率的影响约为0.56个百分点。个百分点。49华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE锅炉效率锅炉效率90%主蒸汽温度主蒸汽温度/压力压力537/16.67MPa再热蒸汽温度再热蒸汽温度/压力压力 537/3.34MPa抽汽温度抽汽温度/压力压力248/0.4MPa额定排汽压力额定排汽压力0.013Mpa高高/中
48、中/低压缸效率低压缸效率0.887/0.932/0.872循环水温升循环水温升10凝汽器端差凝汽器端差4热网回水温度热网回水温度60热网供水温度热网供水温度90热泵出口温度热泵出口温度84热泵热泵COP1.74抽汽流量抽汽流量403t/h热泵用汽量热泵用汽量281t/h优化后系统主要技术参数优化后系统主要技术参数50华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE纯凝工况纯凝工况抽凝工况抽凝工况新系统新系统输入能量（输入能量（MW）724.2754.0754.0锅炉损失（锅炉损失（MW）72.475.475.4汽机排汽损失（
49、汽机排汽损失（MW）345.6190.40.0辅机能耗及其他（辅机能耗及其他（MW） 21.122.834.5供电功率（供电功率（MW）285.0237.4214.0供热量（供热量（MW）-228.0430.1能量利用率能量利用率39.4%61.7%85.4%系统效率系统效率37.9%34.4%35.1%供热效率供热效率-46.8%62.0%发电煤耗发电煤耗312.1259.0158.5 300MW亚临界机组不同方案的性能比较亚临界机组不同方案的性能比较51华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE从纯凝工况下到额定抽
50、汽量下：从纯凝工况下到额定抽汽量下：1）机组的能量利用率由）机组的能量利用率由37.9提高至提高至61.7% 汽轮机的排汽损失减少了约汽轮机的排汽损失减少了约155.2MW；2）系统的）系统的效率下降了效率下降了3.5个百分点个百分点 汽轮机抽汽为品位：汽轮机抽汽为品位：248、0.4MPa的中温蒸汽，而加热的热水仅的中温蒸汽，而加热的热水仅从从60加热到加热到90，大温差造成了较大的，大温差造成了较大的损失。损失。52华 电 电 力 科 学 研 究 院 HUADIAN ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE3）系统的发电量减少了约）系统的发电量减少了约23.4MW
