两种利用电厂热量采暖供热的方案比较

林俊光，任渊源，张卫灵，崔云素

（浙江省电力设计院，杭州310012）

两种利用电厂热量采暖供热的方案比较

林俊光，任渊源，张卫灵，崔云素

（浙江省电力设计院，杭州310012）

发电厂有大量的低温余热被浪费，而通过热泵则可以将发电厂循环水的余热回收利用，从而提高热利用效率。基于热泵技术提出了一种汽水双热源供热量可调的集中供热系统，并与常规热电厂供热系统进行对比，认为利用热泵回收发电厂余热具有节能、环保的双重效应。虽然汽水双热源供热量可调集中供热系统的初投资较高，但运行费用较低，仅需3年就可收回投资。

发电厂；余热；循环水；热泵；供热；节能

目前我国火力发电及集中供热的能耗巨大，为此近年来政府大力发展热电联产，以提高能源利用率，降低能源消耗[1]。但由于供热热负荷具有季节性的特点，且大多数热电厂采用抽凝式机组，仍有大量低品位余热未被利用，节能潜力仍然很大[2，3]，研究如何利用低品位余热，提高热电厂热利用率显得尤为重要。本文依托新疆某热电厂2×350 MW超临界空冷抽凝机组的采暖供热系统设计，对两种利用电厂热量采暖供热的方案进行比较分析。

1 方案一：高温热水二次换热供热

该方案采用高温热水二级管网，以间接换热供热方式为用户采暖供热，其系统简图如图1所示，系统流程为：从汽轮机抽出的采暖加热蒸汽（额定工况0.4 MPa，253.3℃）送至热电厂的热网首站，经热交换后，加热蒸汽产生的凝结水通过热网首站疏水泵输送回热电厂汽水系统。热网首站送出的供热一级热水管网采用经加热除氧后的水作为供热介质，经首站加热后的130℃高温热水输送到各小区换热站，换热后产生的二级管网95℃热水供至热用户。首站一级管网的定压及补水由热网首站补充水泵完成，一级管网定压点设在首站循环水泵入口。

图1 采暖供热系统

热电厂首站出口一级热水管网供水温度为130℃，回水温度为70℃；小区换热站的二级热水管网供水温度为95℃，回水温度为60℃。

热网首站的系统流程如图2所示，热网首站设置热网循环水、补充水、热网疏水以及热网加热蒸汽等相关系统。首站设置4台热网加热器、4台热网循环水泵、2台热网补充水泵、1台热网除氧器、3台热网疏水泵（两用一备）以及其它辅助设备。热网循环水泵采用液力耦合器调速，热网补充水泵和热网疏水泵采用变频调速。采用调速装置后，供热系统的运行更加灵活，质调节、量调节以及质量混合调节更易实现，且减少了系统的节流损失，运行经济性较好。

图2 热网首站系统流程

2 方案二：汽水双热源供热量可调集中供热

为了提高电厂热量的利用效率，本文介绍一种如图3所示的汽水双热源供热量可调集中供热系统。由图3可以看出，换热站有2种热源输入，一种是来自汽轮机七级抽汽的0.1 MPa（a），120℃的蒸汽，另一种是80℃的一次网循环水。在一次网中，先通过换热器加热一次网回水至35℃，再通过热泵加热到80℃后供到换热站。在换热站中，先利用二级换热器加热二次网循环水至60℃，再通过二级蒸汽吸收式热泵（必要时投运尖峰加热器）加热到所需温度后向热用户供水，热水经用户使用后流回第二热水换热器加热，完成二次网（热用户侧）的水循环。

汽水双热源供热量可调集中供热系统主要包括抽凝式汽轮机、凝汽器、一级热水换热器、二级热水换热器、一级蒸汽吸收式热泵、二级蒸汽吸收式热泵、汽水换热器、尖峰加热器、循环水泵、冷却塔和相关阀门。

在汽水双热源供热量可调集中供热系统中，来自冷却塔水池的循环水在凝汽器中吸收冷凝热后，一部分直接回到冷却塔，另一部分在一级热水换热器中预热一次网回水，然后经过一级热水换热器和一级蒸汽吸收式热泵将热量传给一次网回水，抽凝式汽轮机第七级抽汽作为热泵的驱动热源，经过换热后，循环水的温度降低，回到冷却塔水池。经过加热的一次网供水如不能达到70～90℃时，则在汽水换热器中再次加热；若温度能够达到70～90℃，则操作相应阀门使一次网供水不流经下一级汽水换热器，直接送去换热站，从而达到合理调节换热量、节约能源的目的。

在换热站中，一次网供水先通过二级热水换热器预热用户回水，然后进入二级蒸汽吸收式热泵，把热量传给热用户回水后温度降到20℃，再进入换热器吸热至35℃，经一次网热泵吸收凝汽器出口循环水的热量至80℃，完成一次网水循环。热用户回水经二级热水换热器加热二次网循环水至60℃，再利用二级蒸汽吸收式热泵加热二次网循环水至80℃，如遇到极寒天气可启动尖峰加热器（热泵）将二次网循环水从80℃加热到90℃，以满足对用户的供热需求。

图3 汽水双热源供热量可调集中供热系统

3 两种方案的比较

3.1 优、缺点分析

与方案一相比，在保证用户热水温度不变的前提下，方案二主要有以下3个优点：

（1）降低了回水温度，一次网回水温度约为20℃，使得一次网回水可以通过换热器直接利用部分循环冷却水的冷凝热，提高了能源利用率。

（2）一次网供/回水温度降低，对输水管道的保温和热应力补偿要求也相应降低。

（3）供热站有2路加热源，可以更方便快捷地调整加热量，节约能源。

方案二的缺点是拥有热泵的换热站占地面积相对较大，比方案一多100 m2；系统相对复杂，且需专门布置用于输送换热站热泵驱动热源和尖峰加热器热源的蒸汽管道。

3.2 经济性比较

方案一的投资主要是二级站和管网建设，约需4 500万元。方案二的投资除了二级站和管网建设外，还需要配置1台15 MW和2台25 MW的溴化锂热泵机组，加上尖峰加热器，比方案一增加投资约2 500万元，总投资为7 000万元。

2种方案的经济性比较如表1所示。从表1可以看出，在机组总供热量为166.7 MW的情况下，方案二的初投资高于方案一，2种方案的投资回收期均约为3年。方案二与方案一相比，可减排COX约10.7万吨/年，减少冷却水损失约14.3万吨/年，这对于该地区，尤其是缺水的内陆地区的节能减排工作有积极意义。

4 结论

综上所述，与常规热电厂二次换热供热方案相比，利用溴化锂吸收式热泵技术的汽水双热源供热量可调集中供热方案可回收部分电厂冷凝热，减少了燃料费用、冷却水量以及对环境的热污染，能较好地实现能源的梯级利用，经济效益显著，对该地区的节能减排工作有重要意义。

表1 方案一与方案二经济性比较

[1]杨旭中，郭晓克，康慧.热电联产设计手册[M].北京：中国电力出版社,2009.

[2]车得福，刘银河.供热锅炉及其系统节能[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]郑体宽.热力发电厂[M].北京：中国电力出版社，2000.

（本文编辑：龚皓）

Comparison of Two Heating Programs by Using Power Plant Heat

LIN Jun guang，REN Yuan yuan，ZHANG Wei ling，CUI Yun su
（Zhejiang Electric Power Design Institute，Hangzhou 310012，China）

A great deal of low-temperature residual heat is wasted in power plant.Recycling the residual heat of circulating water by heat pump could increase the efficiency of heat utilization.The paper proposes a central heating system with steam and water heat sources and heat adjustability on the basis of heat pump technology and it compares the central heating system with the conventional heating system in thermal power plants.The paper believes that residual heat recycling by heat pump can save the energy and protect the environment.Though the investment in central heating system with steam and water heat sources and heat adjustability is high，the cost for operation is lower，and the investment can be returned in three years.

power plant；waste heat；circulating water；heat pump；heating；energy saving

TK115

：B

：1007-1881（2013）10-0055-03

2013-04-19

林俊光（1984-），男，浙江宁海人，工程师，从事火力发电厂设计工作。