火電廠循環(huán)水余熱回收問題探析

張義君（山西同德鋁業(yè)有限公司電廠， 山西 忻州 034000）

火電廠循環(huán)水余熱回收問題探析

張義君（山西同德鋁業(yè)有限公司電廠， 山西 忻州 034000）

電廠循環(huán)水冷卻水余熱如果不經(jīng)過回收處理，直接排放不僅會(huì)造成大量的浪費(fèi)，也會(huì)給周邊的環(huán)境帶來巨大的惡劣影響。近年來，熱泵技術(shù)發(fā)展速度十分迅速，為火電廠循環(huán)水余熱回收提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。本文重點(diǎn)探討了利用熱泵技術(shù)對(duì)火電廠循環(huán)水余熱回收的相關(guān)問題。

火電廠；余熱回收；熱泵

目前，一些熱電廠通過熱泵機(jī)組回收汽輪機(jī)乏汽余熱，以提高其供熱能力。火電廠的能量轉(zhuǎn)化效率并不高，絕大多數(shù)的能量不能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，而是通過循環(huán)冷卻水和煙氣消散到了環(huán)境中，這樣就產(chǎn)生了大量的余熱資源。

熱泵裝置的主要功用就是完成熱量的提升，通過耗費(fèi)一部分自身的能量，挖掘環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量，并提高溫位加以利用。低品位的熱能并不能直接被利用，而熱泵的主要作用就是將之提升后再回收利用。熱力學(xué)第二定律表明，熱量不能自發(fā)地完成從低溫區(qū)域到高溫區(qū)域的傳遞，因此，要想實(shí)現(xiàn)這種熱量的傳遞，就必須讓熱泵消耗一定的高品位能量。根據(jù)能量守恒，消耗的能量加上回收的能量在數(shù)值上必然等于輸出的總能量，消耗能量就一定小于用戶獲得的能量，這也就是熱泵的節(jié)能原理。

1 溴化鋰吸收式熱泵

溴化鋰吸收式熱泵顧名思義利用溴化鋰溶液的吸收特性，以熱能作為主要?jiǎng)恿硗瓿蔁崃康膫魉?。大體上根據(jù)制熱目的的不同可以分為兩大類。

第一類溴化鋰吸收式熱泵的制冷劑是水，吸收劑是溴化鋰溶液，驅(qū)動(dòng)熱源是高溫的蒸汽燃?xì)獾?，主要功用就是完成熱能從低溫到高溫的傳輸，是一種典型的增熱性熱泵。其工作的原理十分類似于空調(diào)的吸收式制冷機(jī)，具體的工作過程如下所述：

過程一，主要完成提取余熱熱量。依據(jù)的主要原理是水在負(fù)壓狀態(tài)下沸點(diǎn)會(huì)有所降低，將冷凝器的蒸汽凝水噴淋在真空袋蒸發(fā)器換熱管的外表面以低溫的方式蒸發(fā)，同時(shí)吸收換熱管內(nèi)部散發(fā)出的熱量，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入兩側(cè)加熱器。

過程二，實(shí)質(zhì)上是轉(zhuǎn)移余熱熱量的過程。依據(jù)的主要原理是溴化鋰濃溶液的吸水放熱性能，利用其吸收大量的水蒸氣，進(jìn)而迅速提升溶液的溫度，吸收器換熱管外部周圍布滿了溶液，在轉(zhuǎn)移熱量的同時(shí)，溴化鋰的濃溶液的濃度也會(huì)不斷下降，吸水性隨之下降，直到無法繼續(xù)發(fā)揮作用，必須經(jīng)過下一過程的濃縮才能繼續(xù)循環(huán)使用。

過程三，主要目的在于濃縮吸收工質(zhì)。將吸水性無法滿足使用要求的溴化鋰的稀溶液進(jìn)行濃縮，濃縮后會(huì)作為濃溶液被送入吸收器內(nèi)循環(huán)使用，繼續(xù)吸收水蒸氣加熱供熱水。濃縮的過程中會(huì)產(chǎn)生一部分的蒸汽，會(huì)被送往冷凝器。

過程四，主要是對(duì)濃縮過程產(chǎn)生的二次蒸汽再加熱的過程。發(fā)生的具體場(chǎng)所是在冷凝器中，高溫二次蒸汽來源于發(fā)生器，利用這些二次蒸汽的熱量，再次加熱熱媒，直到達(dá)到我們所需的溫度，二次蒸汽最后凝結(jié)成水輸送到蒸發(fā)器進(jìn)行下一步的蒸發(fā)。

第二類溴化鋰吸收式熱泵的驅(qū)動(dòng)熱源一般是廢熱水，制取高溫?zé)崴蛘哒羝鳛闊崦剑瑢?shí)現(xiàn)熱能從低溫向高溫的傳輸?？衫玫臒嵩此纾涸烷_采分離出的廢熱水、地?zé)崴?、溫泉水、熱電?lián)產(chǎn)的廢熱水等可直接利用或經(jīng)換熱器換熱后利用。第一類和第二類吸收式熱泵在第二類吸收式熱泵屬于低壓發(fā)生、低壓冷凝，高壓蒸發(fā)、高壓吸收，這是與第一類吸收式熱泵最大的不同之處。另外，與第一類吸收式熱泵相比，第二類吸收式熱泵的吸收劑循環(huán)方向是相反的，冷凝、發(fā)生時(shí)的壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)、吸收時(shí)的壓力，因此，濃溶液和冷凝水必須要經(jīng)過泵的作用送到吸收器和蒸發(fā)器中，壓力需要控制在大氣壓力之下。

2 蒸汽壓縮式熱泵

蒸汽壓縮式熱泵遵循的主要原理與我們?cè)S多熟悉的空調(diào)、冰箱等制冷制暖設(shè)備的原理如出一轍。其將低溫?zé)嵩礋崃總鬟f到高溫?zé)嵩粗袝r(shí)主要是通過流動(dòng)工質(zhì)在蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流閥等部件中的氣象變化。具體的過程如下所述：①過熱液體工質(zhì)通過吸收一些蒸發(fā)器內(nèi)的低溫?zé)嵩吹臒崃亢螅瑫?huì)成為氣體工質(zhì)；②氣體工質(zhì)經(jīng)過進(jìn)一步的壓縮機(jī)的壓縮作用之后，進(jìn)而演變成為高溫高壓的氣體工質(zhì)；③高溫高壓的氣體工質(zhì)通過冷凝器的作用釋放熱能同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏阂后w工質(zhì)；④高壓液體工質(zhì)通過節(jié)流閥的減壓作用，再次演變?yōu)檫^熱液體工質(zhì)，再次回到蒸發(fā)器重復(fù)完成循環(huán)過程。

3 兩種熱泵的比較

兩種熱泵在制造成本、驅(qū)動(dòng)能量的品質(zhì)及數(shù)量、對(duì)環(huán)境的敏感度以及具體的設(shè)備運(yùn)行情況等都存在顯著不同。首先，從驅(qū)動(dòng)能量來看，壓縮式熱泵主要依靠機(jī)械工或者電能來驅(qū)動(dòng)，吸收式主要采用熱能來驅(qū)動(dòng)；熱能中的可用能所占比例較少，但機(jī)械能功和電能中的可用能比例較高；成本方面，吸收式的制造成本較高，具有噪音低、磨損小等優(yōu)點(diǎn)。敏感度方面，如果用戶所需溫度提升或者環(huán)境溫度下降，吸收式熱泵的敏感度比較低。

4 結(jié)語

火電廠循環(huán)水余熱的回收，需要綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)要求、環(huán)保性等多個(gè)方面的要求，只有兼顧了上述各個(gè)方面考慮的前提下尋求最大限度的回收利用，才能獲得較高的綜合收益。值得注意的是，首先，我們不要單純的回收利用余熱而不顧其他的代價(jià)。我們必須要努力提高現(xiàn)有設(shè)備的效率，在此基礎(chǔ)上考慮余熱回收的綜合效益。其次，重視余熱回收的同時(shí)，還應(yīng)注重減少余熱的排放，比如可以通過降低排煙溫度、減少冷卻介質(zhì)等多種渠道。

［1］郭小丹，胡三高，楊昆，徐鴻. 熱泵回收電廠循環(huán)水余熱利用問題研究［J］. 現(xiàn)代電力，2010，（02）.

［2］張雷，胡連營.中高溫?zé)岜霉べ|(zhì)應(yīng)用的現(xiàn)狀與選擇［J］.節(jié)能，2010，（01）.