火电厂冷凝热回收利用的技术经济分析

翟汝涛（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

火电厂冷凝热回收利用的技术经济分析

翟汝涛
（河南省电力勘测设计院，河南 郑州 450000）

摘要：在能源需求总量的不断增长以及能源不断减少的双重刺激下，我国越来越注重节能途径的应用。长期粗放式经济增长方式导致能源的利用率一直较低。由于热电机组本身的特点，致使火电厂燃料利用率最高水平在42%~45%之间，低品位热能存在着严重浪费。而电厂采用水冷或空冷方式对火电厂的凝汽器进行冷却，直接排放到空气中。火电厂冷凝热目前的处理方式使得大量热能被浪费。针对国内目前能源稀缺的现状，如果能把这部分低品位热能利用起来将会提高热利用率，节省大量的成本，产生巨大的效益。因此，本文主要对火电厂冷凝热回收利用进行技术经济分析，首先探讨火电厂冷凝热回收利用存在的问题，并对火电厂冷凝热回收利用的三种主要方向进行技术经济分析，探讨最佳的方案，给出回收火电厂冷凝热的具体思路。

关键词：冷凝热回收；火电厂；技术经济分析

一、引言

世界范围内能源的日趋紧张、随着能源的减少，以及需求增长促使人们不断探索节能的途径，提高能源的有效利用率。作为一个粗放式经济增长方式的发展中国家，我国能源利用水平是比较低的。有调查显示43%~70%的能源主要以废热的形式丢失。因目前对于火电厂冷凝热回收系统方式技术经济分析并不多，国内外在该方面针对一些地区有一定的研究。因此，对回收利用方式的经济性评价，将为今后产品开发面向对象的确定打下基础。本文根据火电厂的自身特征，对回收利用冷凝热的方式进行技术经济分析，为火电厂冷凝热的回收利用提供参考。

二、目前火电厂冷凝热回收利用的存在的问题

（一）热能浪费严重，对环境造成不良影响。火电厂冷凝热直接排放到环境中不仅是一种资源的浪费还会对周边的环境带来巨大的影响。一方面，对于水冷机组需要大量的循环冷却水，尤其对于一些水资源缺乏的地区，对冷凝热回收利用可以直接节约当地的水资源并产生能量。另一方面，低温的水排放到周边水域中会对水域的生物产生影响，有时候会造成鱼类及微生物的死亡。绝大部分的冷凝热是无法进行回收利用，而对于外界造成的不利影响也很少计入国民经济评价中去。因为在考虑效益成本时并没有对这些危害去计算成本，也没有对这部分浪费的热能进行经济费用的计算。

（二）冷却水温度较低、回收成本较大。由于冷却水的温度并不是很高，一般情情况下，电厂冷却水进口温度在22℃~25℃之间，夏季不会超过30℃回水温度不超过45℃，由于这部分热能的品味较低，因此利用起来比较困难。而利用的设备成本较高，折旧较快，经济效益不高导致极少厂家会注重对这块热能的回收利用。因此我国在回收利用冷凝热这块的装置非常少。这也是目前绝大部分企业并不会对火电厂冷凝热这一块进行回收利用的重要的原因之一。此外，在回收过程中，计算成本时还要考虑到能否马上对收集的热能进行利用，因为如果时间过长的话，由于和自然界的温度差，又会散发到周围环境中。此外，在计算成本的时候，要考虑到对初期设备的投资，如果对于火电厂冷凝热的回收装置价格太高，在考虑资金时间价值以及资金的沉没成本的情况下，回收成本较难。

（三）回收方式存在弊端，回收范围较窄。对于火电厂冷凝热回收利用的方式有许多，但都有弊端，回收范围较窄，无法集中利用。第一种方式是通过把冷却水的废热采用热泵回收后又用于设备的预热，这种方式最方便也最常见，但这种内部循环的方式却未被广泛采用，因为其可能会影响到电厂的热力系统稳定性，并不能提供相对稳定的温度，因此不易控制。第二种方式是将火电厂冷凝热用于制冷过程的冷却水，这种方式最大的弊端是会影响到电厂发电的能力，利用的效果并不高。第三种方式是静电回收的方式，但由于成本较高也没有广泛应用。也有一种方式是用于水产品的养殖，但目前还没有直接供给居民使用。

三、火电厂冷凝热回收利用的技术经济分析

在选择用何种方式对火电厂冷凝热进行回收利用时，主要考虑的是便捷性以及成本。以上种种回收利用冷凝热的方式还均需要经过市场的考验。一般来说，任何一种废热要有利用价值都要考虑成本与收益，影响回收系统性能的经济评价因素包括：冷凝热的温度，设备的成本以及折旧，还有燃料价格与地方的电价水平，还有地区的气候特点等等。火电厂冷凝热回收利用的基础是因为其排放量相对较大、排放量较为集中、且排放量在相当长的时间内较为稳定。但是只有这些利用的条件还不行，此外还要能就近找到大量使用这种低品位热能的外部场所、对于产生废热在回收利用时不能时间太长，否则还是会很快流失到周边环境中。最后，要使设备成为产品，能被厂家及用户所接受，其重要的因素就是初期投资不能太大，更加经济节能，比传统产品更有竞争力。火电厂冷凝热回收利用的方式有许多选择，如电驱动的热泵、吸收式热泵、吸附式热泵等等。本文对这三种回收利用方式进行技术经济分析，用来探讨最佳的使用方法。

（一）电驱动的热泵方式。由于系统在回收冷凝热供应生活热水时，只能小流量连续地制备热水，不能像燃气热水机组或空气源热泵热水机组那样可以在短时间内提供大量热水，且电驱动的热泵方式的工作高峰期与生活热水的需求高峰期不相一致，因此，系统要配备足够容量的热水箱，才能保证生活热水的稳定供应。该方式对热回收冷凝器的性能要求较高，热回收器须是专用的高性能换热器。在高压和高温过热状态时对换热器的材质和制造工艺都有特殊要求，如有不当，不但达不到节能效果，反而会影响制冷机原有工作状态，严重时还会损坏制冷机组。

（二）吸收式热泵。吸收式热泵的初期投资较高，设备投资的回收期较长。吸收式热泵由于采用了较低品质的热源故能源利用效率比较好，有一定节能效果。吸收式热泵作为回收设备经济性好于电驱动热泵，但回收期仍然太长，需要进一步提高其性能系数。对于吸收式热泵，在一般情况下，采暖期越长，度日数越大，热泵供热利用率越高，回收期限越短。一般低温地区更适合采用吸收式热泵对电厂的冷凝进行回收利用。

（三）吸附式热泵。吸附式热泵在火电厂余热回收中的优势已得到广泛认可，但目前商品化程度较低，还需要大力推广，最大可能挖掘天然气热能动力设备的节能潜力，并根据所选热回收装置和实际工程特点设计应用方案。根据火电厂系统特点优化运行调节方案，才能经济有效地发挥烟气冷凝热回收利用装置的节能作用，降低回收年限和费用年值是冷凝热能被回收的技术瓶颈。吸附式热泵在未来的发展中是最有投资价值的，要不断去克服其技术瓶颈。

结语

随着能源供应紧张、能源价格的提升、热回收技术的提高以及社会经济的发展和科技的进步，节能和环保已成为当今世界待解决的两大课题。我国长期粗放式经济增长方式导致对于能源的利用率一直较低。同样我国火电厂的能量利用率也非常低，大量的热能被浪费。许多地方采用冷却水对火电厂的残余能量进行降温，排放到环境中。目前火电厂冷凝热回收利用的存在的问题：热能浪费严重，对环境照成不良影响；冷却水温度较低、回收成本较大；回收方式存在弊端，回收范围较窄。本文对火电厂冷凝热回收利用的三种方式进行了技术经济分析，对于火电厂冷凝热热回收方法方面还需要很多改进的地方。对于电驱动的热泵方式，要对其配备的设备的性能进行提升与改进。对于吸收式热泵，由于初期投资较高，因此需要提高其性能系数，不断降低其初期投入成本。对于吸附式热泵还需要大力推广商品化。

参考文献

[1]江辉民．带热水供应的节能型空调器的实验研究[D]．哈尔滨工业大学， 2003．

中图分类号：TK219

文献标识码：A