電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水余熱利用的關(guān)鍵問(wèn)題

  盡管循環(huán)水余熱溫度甚低( ≤45℃) , 現代熱泵技術(shù)將其溫度提升至60～90℃, 甚至更高一些溫度還是完全可行的。雖然現代熱泵技術(shù)較為成熟, 商品化的熱泵機型種類(lèi)己名目繁多, 但完全適應電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水余熱回收利用的熱泵機組 以及回用途徑的優(yōu)選仍待研究解決。一般而言, 高效回收利用中的關(guān)鍵問(wèn)題應是:

 

  ( 1) 尋求能充分利用熱力發(fā)電廠(chǎng)廢棄熱或汽輪機低壓抽汽  熱為驅動(dòng)源的高效低成本熱泵。自上世紀70 年代以來(lái), 熱泵技術(shù)已有了飛速發(fā)展, 進(jìn)入實(shí)用的種類(lèi)有三、四種之多。廣泛采用的有蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵。吸附式熱泵雖尚未進(jìn)入工業(yè)實(shí)用, 但在工業(yè)余熱利用的研發(fā)中己顯示出優(yōu)勢。壓縮式熱泵的壓縮機多以電能驅動(dòng), 電能屬高品位能源, 使用廠(chǎng)用電驅動(dòng)熱泵來(lái)獲取余熱能的利用, 其運行成本并不經(jīng)濟; 吸收式熱泵以熱能驅動(dòng), 如果使用燃料燃燒的熱能, 則也是消耗高品位能源來(lái)獲取余熱能的利用, 同樣應考慮成本合算與否。而工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的中溫、中壓余(廢) 熱等應該是最理想的熱泵驅動(dòng)能, 既避免了高級資源的浪費, 還能充分利用廢棄能量。電力生產(chǎn)過(guò)程中就不乏廢熱的排放, 如鍋爐二次排污擴容蒸汽可用以作為吸收式、吸附式熱泵的驅動(dòng)源。電廠(chǎng)設計一般采用排污擴容器對部分排污熱量與工質(zhì)進(jìn)行回收, 但在實(shí)際應用中由于運行和技術(shù)原因, 連續排污擴容器蒸汽壓力與液位波動(dòng)很大, 且不易控制, 難以將閃蒸出的蒸汽可靠回收到熱力系統。很多電廠(chǎng)雖設置了排污回收系統, 由于應用困難, 大多棄之不用[5]。熱力系統中還有較大的疏水系統、汽輪機軸封漏汽系統等可供使用; 機組抽汽更可用做熱泵驅動(dòng)熱能, 循環(huán)冷卻水經(jīng)熱泵提升溫位后的熱能再利用, 應比直接使用抽汽功效更高。充分利用熱力發(fā)電廠(chǎng)的優(yōu)越條件, 開(kāi)發(fā)針對性更強的低價(jià)、高效熱泵機型( 工質(zhì)循環(huán)方式、工質(zhì)選擇) 是這一事業(yè)的核心; 利用這些驅動(dòng)熱源的可行性及熱經(jīng)濟性, 則是其研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。

 

  ( 2) 提升溫度后循環(huán)水余熱的有效利用。熱泵產(chǎn)生的熱量如何利用, 是關(guān)系到循環(huán)水余熱利用實(shí)用價(jià)值的根本問(wèn)題。熱泵提升熱量如需借用城市供熱管網(wǎng), 則必須符合供熱網(wǎng)的技術(shù)要求。通常水熱網(wǎng)供水溫度為150℃, 熱泵提升循環(huán)水余熱后的溫度難于達到, 不可利用現成管網(wǎng); 對占熱力發(fā)電機組86%以上的非供熱機組這種主體機型, 為循環(huán)水余熱利用而單獨鋪設供熱管網(wǎng)( 除電廠(chǎng)廠(chǎng)區內和廠(chǎng)址附近區域短距離供熱之外) 似乎不大可能。提升溫度后的余熱量盡可能在電廠(chǎng)附近區域的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及冬季采暖中利用。但需注意, 當夏季無(wú)需供熱季節, 若將熱泵轉作制冷循環(huán)運行, 循環(huán)水余熱不僅不可再利用, 而且循環(huán)冷能源技術(shù)卻水也不可作為熱泵制冷循環(huán)中工質(zhì)凝結放熱的受納體。這一 點(diǎn)有別于一般水源( 如河水、海水、地下水、污水) 熱泵的運行模式。因為除吸收汽輪機凝汽器乏汽凝結熱外, 不允許額外增加電廠(chǎng)循環(huán)冷卻水的溫升。提升溫度后的熱量也可能用于海水淡化的低溫閃蒸工藝過(guò)程, 替代直接使用抽汽, 更經(jīng)濟地實(shí)現電廠(chǎng)的水電聯(lián)產(chǎn), 而成為有效利用的一個(gè)重要方面。更值得注意的重要利用途徑是: 回饋至電廠(chǎng)自身的熱力循環(huán), 以提高熱機熱經(jīng)濟性, 即創(chuàng )建所謂的“熱泵回熱循環(huán)系統”。提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)的根本途徑之一是提高工質(zhì)吸熱過(guò)程的平均溫度。在蒸汽動(dòng)力循環(huán)的吸熱過(guò)程中, 水的預熱至沸騰是整 個(gè)吸熱過(guò)程( 沸騰、汽化、過(guò)熱) 中溫度最低的環(huán)節[6]。若對此予以改進(jìn), 即可大大提高整個(gè)吸熱過(guò)程的平均溫度, 給水回熱系統即是對此而設的, 它對機組和電廠(chǎng)的熱經(jīng)濟性起著(zhù)決定性的作用。熱泵將循環(huán)冷卻水熱量溫位提升至60℃以上, 可以回熱至凝結水, 提高給水吸熱過(guò)程的平均溫度, 并減少低壓抽汽用于回熱系統的汽量。熱泵驅動(dòng)熱源的選擇及余熱提升溫度后的熱量回饋電廠(chǎng)熱力系統這兩大環(huán)節都楔入了電廠(chǎng)的熱力系統, 可能干擾業(yè)已優(yōu)化了的系統及其熱經(jīng)濟性。因此, 電廠(chǎng)循環(huán)水余熱利用不應是現有產(chǎn)業(yè)化的熱泵技術(shù)的簡(jiǎn)單移植, 而必定要把現代先進(jìn)的熱泵技術(shù)( 包括尚處于研發(fā)階段的技術(shù)) 和熱力發(fā)電廠(chǎng)的實(shí)情緊密聯(lián)系一起, 尋求余熱利用量最大化和電廠(chǎng)投資、運行經(jīng)濟最優(yōu)化的有機統一。