熱電余熱回收

1、熱電廠余熱回收用于小區(qū)供暖的解決方案（基于吸收式換熱新技術(shù)的應(yīng)用）1 .吸收式熱泵產(chǎn)品介紹1.1吸收式熱泵簡(jiǎn)介熱泵是將低溫?zé)嵩粗械臒崃刻崛〕鰜?lái)， 轉(zhuǎn)移該部分熱量，進(jìn)而得到較高品位 的熱水或蒸汽的設(shè)備。吸收式熱泵可以利用低溫?zé)嵩矗üに囅到y(tǒng)廢熱：?jiǎn)谓M分或 多組分氣體、廢熱水、乏汽等）；用以制取高品位熱媒（比低溫?zé)嵩锤?40 C左 右的中、高溫?zé)崴?.4MPa以下蒸汽）。吸收式熱泵分為兩類：第一類吸收式熱泵與第二類吸收式熱泵。兩者主要區(qū) 別：廢熱源品味要求不同；可供應(yīng)高品位熱水不同；外部驅(qū)動(dòng)能源要求不同；循 環(huán)原理不同。第一類吸收式熱泵第二類吸收式熱泵1.2吸收式熱泵原理吸收式熱泵是以水換熱為介質(zhì)

2、，溴化鋰溶液為吸收劑，將低溫?zé)嵩粗械臒崃?提取出來(lái)，轉(zhuǎn)移該部分熱量，進(jìn)而得到較高品位的熱媒的設(shè)備。 吸收式熱泵是一 種成熟產(chǎn)品，在熱電廠中主要采用第一類熱泵技術(shù)用來(lái)提取電廠的廢熱， 增加供 熱能力，擴(kuò)大供暖面積。主要原理如下圖（簡(jiǎn)易循環(huán)圖）：驅(qū)動(dòng)熱源出供熱水出4驅(qū)動(dòng)熱源進(jìn)彳 濃編郢|蘭二|再熱黔I供熱水進(jìn)稀控制系統(tǒng)取熱器h余熱進(jìn)*余熱出吸收式熱泵簡(jiǎn)易循環(huán)圖吸收式熱泵設(shè)備外觀圖熱量提?。豪盟谪?fù)壓下低溫沸騰一從低溫?zé)嵩粗邪褵崃刻崛〕鰜?lái)。（蒸 發(fā)器）熱量轉(zhuǎn)移：利用濃溴化鋰溶液吸收低溫蒸汽提高了溴化鋰溶液的溫度 一實(shí) 現(xiàn)了熱的轉(zhuǎn)移，得到高品位的熱。（吸收器）溶液循環(huán)：利用驅(qū)動(dòng)熱源放出熱量將溴化鋰稀

3、溶液濃縮成濃溶液，實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)使用。（發(fā)生器）1.3吸收式熱泵應(yīng)用及特點(diǎn)1.3.1吸收式熱泵熱平衡及應(yīng)用范圍熱平衡低溫廢熱源有直接利用能源應(yīng)用工藝工環(huán)水辭渣水132吸收式熱泵的特點(diǎn)廢熱水品位要求：一般可以使用溫度在30 C70 C的低溫?zé)嵩纯晒?yīng)高品位熱水：比廢熱源高 40 C左右，一般情況下可提供100 C以內(nèi)的 熱水需外部提供少量高品位驅(qū)動(dòng)熱源：0.8MPa以下蒸汽、高溫?zé)崴?、燃油、天?氣、高溫?zé)煔夤?jié)能性：利用較低品位廢熱，使用少量高品位驅(qū)動(dòng)熱源，獲得大量高品位熱水制熱COP值1.651.85 :就是利用1T/H的蒸汽熱量可以得到1.65 1.8T/H蒸汽的熱量機(jī)組制熱量是廢熱量的2.2

4、2.4倍左右：就是利用1MW廢熱可以得到2.2 2.4MW左右的高品位熱媒廢熱水溫度越高獲得的熱水溫度越高；反之，廢熱水溫度越低獲得的熱水溫度 越低。2.基于吸收式熱泵技術(shù)的集中供熱技術(shù)2.1技術(shù)背景2.1.1供熱節(jié)能在我國(guó)節(jié)能減排工作中的地位建筑能耗占全國(guó)總能耗約 30%，因此建筑節(jié)能在我國(guó)節(jié)能減排全局中占據(jù)重要地位。而北方城市供熱是我國(guó)建筑能耗最大的領(lǐng)域。截止2008年，全國(guó)北方地區(qū)供熱建筑面積已超過(guò) 90億平方米，采暖期因地域不同從 3個(gè)月到6 個(gè)月不等。我國(guó)城市供熱目前仍以煤為主要燃料。全國(guó)采暖能耗達(dá)到1.8億噸標(biāo)煤/年，占全國(guó)城市建筑能耗的 40%。因此，供熱節(jié)能工作是建筑節(jié)能工作

5、的重中之重。北方采暖地區(qū)范圍包括：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的15個(gè)省市，面積約占全國(guó)陸地總面積的70%，人口數(shù)量超過(guò)全國(guó)總?cè)丝诘?40%。Severe GutdTemp trait 溫和嚴(yán)瘵中國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分布圖2.1.2熱電聯(lián)產(chǎn)在供熱中的地位熱電聯(lián)產(chǎn)相比熱電分產(chǎn)能節(jié)約 1/3左右燃煤消耗，是目前我國(guó)北方集中供 熱的主要方式，供熱量約占北方集中供熱一半以上。 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電量占全國(guó) 火力發(fā)電比例已經(jīng)超過(guò) 20%，總裝機(jī)容量超過(guò)1億千瓦。熱電聯(lián)產(chǎn)作為采暖熱源，其供熱能耗甚至低于目前市場(chǎng)上熱議的水源熱泵等 方式。因此，大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)并大幅提高其在供熱熱源中的比例應(yīng)該是我國(guó)集 中供熱系統(tǒng)熱源節(jié)能改造的主要

6、方向。各種米暖方式比例圖2.1.3熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱面臨的突出矛盾(1) 大型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組排放大量低溫余熱難以利用電力工業(yè)為了實(shí)現(xiàn)十一五”能源消耗和主要污染物排放總量控制目標(biāo)實(shí)施 上大壓小、節(jié)能減排”的能源政策，積極鼓勵(lì)建設(shè)大容量、高參數(shù)抽凝式熱電機(jī) 組。但是，這一類熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為保證安全運(yùn)行必須通過(guò)冷卻塔向熱電廠周圍環(huán) 境排放大量低溫余熱，該余熱數(shù)量巨大，可占到機(jī)組額定供熱量的30%以上。 以北京市的現(xiàn)狀為例， 接入市政大熱網(wǎng)的四大主力熱電廠可白白排放的循環(huán)水余 熱量達(dá) 1000 MW 以上，如配備相應(yīng)容量的調(diào)峰熱源，則可增加供熱面積到 40005000 萬(wàn)平米，相當(dāng)于目前市政大熱網(wǎng)供熱面積的

7、 35% 以上，每年將為 北京市減少采暖用燃料耗量約 60 余萬(wàn)噸標(biāo)煤，減少電廠循環(huán)水蒸發(fā)損失 80 萬(wàn) 噸。(2) 城市熱網(wǎng)輸送能力成為集中供熱發(fā)展瓶頸 熱網(wǎng)建設(shè)具有投資巨大和周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。由于近年來(lái)我國(guó)城市發(fā)展速度過(guò) 快，城市熱網(wǎng)供熱半徑不斷加大， 現(xiàn)有熱網(wǎng)的輸送能力已嚴(yán)重不足。 以北京市的 現(xiàn)狀為例：市政大熱網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的供熱面積達(dá)到近 3 億平米，但熱網(wǎng)極限輸 送能力只能負(fù)擔(dān)約 1.3 億平米供熱面積。缺口部分則不得不采用其他低效、污 染嚴(yán)重以及高成本的供熱方式填補(bǔ)。 另一方面， 大型熱電機(jī)組成為熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展 的主流趨勢(shì)下，配套超大規(guī)模熱網(wǎng)投資也已嚴(yán)重影響到大型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的 經(jīng)濟(jì)

8、性。 因此，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新大幅提高熱網(wǎng)輸送能力， 對(duì)于整個(gè)供熱節(jié)能意義重 大。(3) 熱電聯(lián)產(chǎn)熱源和城市熱網(wǎng)夏季利用率較低 熱電聯(lián)產(chǎn)熱源夏季供熱負(fù)荷需求較小， 造成熱電廠熱效率下降， 熱電廠的余 熱大量排放。 城市熱網(wǎng)夏季也大多處于閑置狀態(tài)或低負(fù)荷低效率運(yùn)行狀態(tài)。 另一 方面，近幾年由于空調(diào)電耗猛增而造成的電力負(fù)荷的季節(jié)差和日夜峰谷差不斷加 大，嚴(yán)重影響城市供電安全。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)高峰電負(fù)荷已占城市夏季負(fù)荷的 40% 左右，而空調(diào)用電受氣溫的影響很大，其實(shí)際用電量只有 6% ，為滿足電空調(diào) 用電需求而增加的電力設(shè)施投資巨大，利用率卻很低，造成設(shè)備閑置浪費(fèi)。2.2 吸收式熱泵換熱技術(shù)介紹 通過(guò)深入

9、研究和分析目前熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其節(jié)能潛力， 2007 年，清華大學(xué)在世界上首次提出吸收式換熱的概念并提出 “基于吸收式換 熱的新型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱技術(shù) ”。完整的基于吸收式換熱的新型熱電聯(lián)產(chǎn)集中 供熱技術(shù)由以下兩個(gè)核心技術(shù)環(huán)節(jié)構(gòu)成：(1 )基于吸收式換熱的超大溫差供熱技術(shù) * (發(fā)明專利號(hào)： ZL 200810101064.5 / ZL 200820079021.7 / 200810117040.9 /200910091337.7 )次水供次水冋二次水供一次木供2叱一次忒網(wǎng) 歡水回吸收式換熱機(jī)組二扶水供_次水冋幫規(guī)換熱器VS吸收式換熱機(jī)組充分利用了一次網(wǎng)高溫?zé)崴刑N(yùn)藏的高位熱能

10、的做功能力，借助核心設(shè)備 設(shè)置在用戶熱力站處的吸收式換熱機(jī)組（專利號(hào)：ZL 200810101064.5）顯著降低一次網(wǎng)回水溫度。如圖所示，在保持二次網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，一次網(wǎng)供回水溫度由傳統(tǒng)的 130 C/70 C變?yōu)?30 C/20 C,供回水溫差由60 C 提高至110 C。該技術(shù)的應(yīng)用具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：I 一次網(wǎng)供回水溫差由60 C增加到110 C,可提升既有熱網(wǎng)輸配能力80 %;I減小新建大型熱網(wǎng)管徑、免除回水管網(wǎng)的保溫措施，大幅降低管網(wǎng)投資；I 一次網(wǎng)回水溫度降至20 C左右，為高效回收電廠循環(huán)水余熱創(chuàng)造了條件；I吸收式換熱機(jī)組在夏季通過(guò)簡(jiǎn)單切換可做吸收式制冷機(jī)使用，以城市熱網(wǎng)

11、水驅(qū)動(dòng)， 產(chǎn)生127C冷水，為空調(diào)提供冷源。如果再配置溶液除濕裝置和生活熱水加 熱系統(tǒng)，一次網(wǎng)回水可降低至 50 C左右，為大量回收熱電廠夏季循環(huán)水余熱創(chuàng) 造條件。（2）基于吸收式換熱的余熱回收技術(shù)* （發(fā)明專利號(hào)：ZL200810101065.X/ZL 200810117049.X / 200910090917.4/200910092464.9 / 200910091944.3)60%TYOMPa供赫抽汽130 V25L4發(fā)削機(jī)站整汽 水蕪汽機(jī)組201/VVVN竈廠余廉回收用-0.16MPa-O.IOMPa牌越木年H0.04MPa首站電廠余熱回收專用熱泵機(jī)組等效梯級(jí)加熱示意在熱力站實(shí)現(xiàn)超大溫

12、差換熱的基礎(chǔ)上， 設(shè)置在熱電廠首站內(nèi)的核心設(shè)備 一一 電廠余熱回收專用熱泵機(jī)組（發(fā)明專利號(hào)：ZL200810117049.X200910091944.3），通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的熱泵內(nèi)部循環(huán)設(shè)計(jì)，在保證體積緊湊的前提下將多臺(tái)機(jī)組逐級(jí)升溫的功能高度集成，大幅提升電廠內(nèi)余熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在不考慮調(diào)峰熱源加入的情況下，升溫幅度高達(dá)7080 C。考慮調(diào)峰的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn) 110 C的升溫能力，對(duì)傳統(tǒng)熱泵技術(shù) 實(shí)現(xiàn)了重大突破。回收大量低溫循環(huán)水余熱后使得系統(tǒng)供熱能耗降低40% o另外夏季利用汽輪機(jī)抽汽驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵實(shí)現(xiàn)集中供冷，提高系統(tǒng)整體能效和經(jīng)濟(jì) 性，并可減少電廠夏季循環(huán)冷卻水的冷卻壓力。通過(guò)基于吸收式換

13、熱的系統(tǒng)集成技術(shù)將基于吸收式換熱的超大溫差供熱技術(shù)和余熱回收技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成完整的吸收式換熱的新型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)如下圖所示。供執(zhí)抽汽2(rc電廠余熱 回收寺用 熱雜機(jī)如I30T：冷卻塔kWVN 吸收比 換熱機(jī)俎_ J_r20十i3nY：|VWL 1吸收氏1換熱機(jī)組切120V熱網(wǎng)用戶W：熱網(wǎng)用戶電廠內(nèi)基于吸收式換熱的新型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)示意圖（冬季供熱工況）水電廠酸熱 回牧用空IS用戶nrj| 70V1 1r一 11WV |1VW|1-11弋*III叭ZJ 空輩用戶匕J ML電廠內(nèi)基于氏收式換熱的新型熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)示意圖（更李供冷工況）進(jìn)一步提煉吸收式換熱循環(huán)的實(shí)質(zhì)如下圖所示：吸收式