火電廠的資源利用率不高，大量的余熱通過(guò)煙氣與循環(huán)水散失到環(huán)境中，其中循環(huán)水帶走的熱量占據(jù)了被浪費(fèi)熱量的絕大部分。而隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，供暖所需熱量也在逐步增加?；厥针姀S循環(huán)水的余熱用于供熱，是我國(guó)節(jié)能工作的重點(diǎn)之一。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行業(yè)日益增長(zhǎng)的能源需求和儲(chǔ)量越來(lái)越少的各類(lèi)能源之間形成難以調(diào)和的矛盾。發(fā)展資源節(jié)約型、環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)，推行節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。在這樣的時(shí)代背景下，火電廠浪費(fèi)的大量余熱引起了人們的高度注意。相比于溫度較高的煙氣，循環(huán)水所蘊(yùn)含的余熱由于品位不高，有關(guān)其回收利用的進(jìn)展相對(duì)較慢。近年來(lái)，熱泵技術(shù)發(fā)展迅速并逐漸成熟，為循環(huán)水余熱利用提供了有力的技術(shù)支持。此外，汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行供熱也是實(shí)現(xiàn)循環(huán)水余熱回收利用的重要技術(shù)。本文通過(guò)分析上述兩種循環(huán)水余熱回收技術(shù)，對(duì)電廠循環(huán)水余熱利用方案展開(kāi)了研究。

1.熱泵回收余熱技術(shù)

與常規(guī)低溫?zé)嵩聪啾?，電廠循環(huán)水具有水質(zhì)好、污染少，溫度穩(wěn)定等特點(diǎn)。由于電廠循環(huán)水蘊(yùn)含的熱量相當(dāng)大，利用熱泵對(duì)電廠循環(huán)水進(jìn)行回收利用，可以有效對(duì)城市供暖需求進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)驅(qū)動(dòng)能源的不同，熱泵分為吸收式和壓縮式。目前，熱泵技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。基于熱泵技術(shù)的電廠循環(huán)水余熱利用方案有分布式電動(dòng)熱泵供熱、集中式電動(dòng)熱泵供熱和集中式吸收熱泵供熱三種。

分布式電動(dòng)熱泵供熱是將熱泵分布于小區(qū)內(nèi)的熱力站中。電廠循環(huán)水經(jīng)凝汽器出口進(jìn)入熱力站，在熱泵機(jī)組中放熱降溫后，回到電廠凝汽器中并再次吸收汽輪機(jī)排出的熱量，依此循環(huán)。熱泵利用回收到的熱量加熱二次網(wǎng)熱水，用于供暖或日常使用。這種方式雖然效率較高，但由于需要鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)的輸水管道，基礎(chǔ)建設(shè)成本不菲，故一般只適用于向電廠周邊小區(qū)供熱。

集中式電動(dòng)熱泵供熱是將熱泵機(jī)組集中布置于電廠內(nèi)部。循環(huán)水自凝汽器中進(jìn)入熱泵放熱降溫后返回至凝汽器，形成循環(huán)。熱泵回收循環(huán)水的熱量用于加熱一次網(wǎng)回水。但是該回水的溫度一般低于90℃，所以還需汽―水換熱器進(jìn)行再次加熱以供居民使用。這種余熱利用方案不需要額外鋪設(shè)循環(huán)水管，投資較少;但由于熱網(wǎng)回水的溫度達(dá)到了約70℃，使得熱泵的能源利用效率相對(duì)較低，不具備良好的經(jīng)濟(jì)性。

集中式吸收熱泵供熱則是將上述方案的壓縮式電動(dòng)熱泵改為吸收式熱泵，同樣面臨著能效低的缺陷，而且利用余熱對(duì)一次網(wǎng)回水的加熱效果也更差，溫度升幅不大。

從上述分析可以看出，采用電力驅(qū)動(dòng)的壓縮式熱泵在布置時(shí)相對(duì)靈活，投資也較少，但是能源利用率也叫吸收式熱泵低?？紤]到電能與蒸汽能之間的成本差異，吸收式熱泵供熱的長(zhǎng)期運(yùn)行成本低于壓縮式熱泵。因此，在具備電廠循環(huán)水熱源的附近區(qū)域應(yīng)盡量選擇采用吸收式熱泵供熱方式來(lái)實(shí)現(xiàn)余熱利用。在電廠周?chē)用褫^多時(shí)，宜采用分布式供熱以適應(yīng)不同用戶(hù)的用熱需求，而在電廠周?chē)用褫^少時(shí)，采用集中式熱泵供熱可以降低成本，提高供熱效果。

2.汽輪機(jī)低真空運(yùn)行供熱技術(shù)

汽輪機(jī)低真空運(yùn)行供熱技術(shù)可以直接將循環(huán)水用作供暖熱媒。盡管這種改動(dòng)會(huì)降低汽輪機(jī)的發(fā)電量和相對(duì)內(nèi)效率，但是由于減少了余熱浪費(fèi)，整個(gè)系統(tǒng)的能效得到了顯著提高。本文對(duì)傳統(tǒng)低真空運(yùn)行供熱、低溫供熱和NCB供熱模式進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)低真空運(yùn)行供熱方式要求汽輪機(jī)排汽壓力達(dá)到0.5×105Pa，需要將熱網(wǎng)水加熱到約70℃。目前這種供熱方式的技術(shù)難題主要有兩個(gè)，即發(fā)電功率與熱負(fù)荷的分離以及汽輪機(jī)組的改造。傳統(tǒng)低真空運(yùn)行供熱技術(shù)通過(guò)的蒸汽量由熱負(fù)荷決定，機(jī)組的發(fā)電功率與用戶(hù)熱負(fù)荷緊密聯(lián)系，難以分開(kāi)調(diào)節(jié)。采用這種供熱方案要求熱負(fù)荷維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。對(duì)于小型機(jī)組而言，為了實(shí)現(xiàn)低真空運(yùn)行而進(jìn)行改造具有一定的可行性，而對(duì)于大型機(jī)組，過(guò)高的凝汽壓力可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

低真空運(yùn)行低溫供熱方式主要適用于大型機(jī)組，其特點(diǎn)是直接將溫度不高于45℃的電廠循環(huán)水用于輻射供暖。通過(guò)采用以熱定電的方式，可以極大的提高系統(tǒng)的熱效率。這種方案可以實(shí)現(xiàn)熱電負(fù)荷的分離，不過(guò)也存在兩個(gè)明顯的缺陷。首先，供熱溫度低，可利用的范圍有限;其次，溫差也較低，余熱利用效率不高。

何堅(jiān)忍等提出的NCB新型專(zhuān)用供熱機(jī)是在抽凝機(jī)的基礎(chǔ)上，利用低壓缸調(diào)節(jié)閥和供熱抽汽控制閥對(duì)汽輪機(jī)組的工況進(jìn)行控制，以適應(yīng)不同的熱負(fù)荷。在非供熱期，汽輪機(jī)組處于純凝工況，保證了高發(fā)電效率;在正常供熱期，汽輪機(jī)組處于抽汽工況，可以根據(jù)熱負(fù)荷調(diào)節(jié)抽氣量，發(fā)電效率也能維持在不錯(cuò)的水平;在供熱高峰期，汽輪機(jī)組處于背壓工況，實(shí)現(xiàn)供熱能力的最大化。

結(jié)語(yǔ)

電廠循環(huán)水蘊(yùn)含巨大的熱量，研究如何利用這些余熱可以提高電廠的能源利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。在利用水源熱泵技術(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮輸送距離、運(yùn)行成本等因素合理選擇方案;傳統(tǒng)汽輪機(jī)低真空運(yùn)行技術(shù)目前仍有較大的缺陷和技術(shù)瓶頸，NCB供熱模式也仍處于理論階段，有待進(jìn)一步的研究。