热电余热回收

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1、热电厂余热回收用于小区供暖的解决方案（基于吸收式换热新技术的应用）1 .吸收式热泵产品介绍1.1吸收式热泵简介热泵是将低温热源中的热量提取出来， 转移该部分热量，进而得到较高品位 的热水或蒸汽的设备。吸收式热泵可以利用低温热源（工艺系统废热：单组分或 多组分气体、废热水、乏汽等）；用以制取高品位热媒（比低温热源高 40 C左 右的中、高温热水，0.4MPa以下蒸汽）。吸收式热泵分为两类：第一类吸收式热泵与第二类吸收式热泵。两者主要区 别：废热源品味要求不同；可供应高品位热水不同；外部驱动能源要求不同；循 环原理不同。第一类吸收式热泵第二类吸收式热泵1.2吸收式热泵原理吸收式热泵是以水换热为介质

2、，溴化锂溶液为吸收剂，将低温热源中的热量 提取出来，转移该部分热量，进而得到较高品位的热媒的设备。 吸收式热泵是一 种成熟产品，在热电厂中主要采用第一类热泵技术用来提取电厂的废热， 增加供 热能力，扩大供暖面积。主要原理如下图（简易循环图）：驱动热源出供热水出4驱动热源进彳 浓编郢|兰二|再热黔I供热水进稀控制系统取热器h余热进*余热出吸收式热泵简易循环图吸收式热泵设备外观图热量提取：利用水在负压下低温沸腾一从低温热源中把热量提取出来。（蒸 发器）热量转移：利用浓溴化锂溶液吸收低温蒸汽提高了溴化锂溶液的温度 一实 现了热的转移，得到高品位的热。（吸收器）溶液循环：利用驱动热源放出热量将溴化锂稀

3、溶液浓缩成浓溶液，实现溶液循环使用。（发生器）1.3吸收式热泵应用及特点1.3.1吸收式热泵热平衡及应用范围热平衡低温废热源有直接利用能源应用工艺工环水辭渣水132吸收式热泵的特点废热水品位要求：一般可以使用温度在30 C70 C的低温热源可供应高品位热水：比废热源高 40 C左右，一般情况下可提供100 C以内的 热水需外部提供少量高品位驱动热源：0.8MPa以下蒸汽、高温热水、燃油、天然 气、高温烟气节能性：利用较低品位废热，使用少量高品位驱动热源，获得大量高品位热水制热COP值1.651.85 :就是利用1T/H的蒸汽热量可以得到1.65 1.8T/H蒸汽的热量机组制热量是废热量的2.2

4、2.4倍左右：就是利用1MW废热可以得到2.2 2.4MW左右的高品位热媒废热水温度越高获得的热水温度越高；反之，废热水温度越低获得的热水温度 越低。2.基于吸收式热泵技术的集中供热技术2.1技术背景2.1.1供热节能在我国节能减排工作中的地位建筑能耗占全国总能耗约 30%，因此建筑节能在我国节能减排全局中占据重要地位。而北方城市供热是我国建筑能耗最大的领域。截止2008年，全国北方地区供热建筑面积已超过 90亿平方米，采暖期因地域不同从 3个月到6 个月不等。我国城市供热目前仍以煤为主要燃料。全国采暖能耗达到1.8亿吨标煤/年，占全国城市建筑能耗的 40%。因此，供热节能工作是建筑节能工作

5、的重中之重。北方采暖地区范围包括：严寒和寒冷地区的15个省市，面积约占全国陆地总面积的70%，人口数量超过全国总人口的 40%。Severe GutdTemp trait 温和严瘵中国建筑热工设计分布图2.1.2热电联产在供热中的地位热电联产相比热电分产能节约 1/3左右燃煤消耗，是目前我国北方集中供 热的主要方式，供热量约占北方集中供热一半以上。 热电联产机组发电量占全国 火力发电比例已经超过 20%，总装机容量超过1亿千瓦。热电联产作为采暖热源，其供热能耗甚至低于目前市场上热议的水源热泵等 方式。因此，大力发展热电联产并大幅提高其在供热热源中的比例应该是我国集 中供热系统热源节能改造的主要

6、方向。各种米暖方式比例图2.1.3热电联产集中供热面临的突出矛盾(1) 大型热电联产机组排放大量低温余热难以利用电力工业为了实现十一五”能源消耗和主要污染物排放总量控制目标实施 上大压小、节能减排”的能源政策，积极鼓励建设大容量、高参数抽凝式热电机 组。但是，这一类热电联产机组为保证安全运行必须通过冷却塔向热电厂周围环 境排放大量低温余热，该余热数量巨大，可占到机组额定供热量的30%以上。 以北京市的现状为例， 接入市政大热网的四大主力热电厂可白白排放的循环水余 热量达 1000 MW 以上，如配备相应容量的调峰热源，则可增加供热面积到 40005000 万平米，相当于目前市政大热网供热面积的

7、 35% 以上，每年将为 北京市减少采暖用燃料耗量约 60 余万吨标煤，减少电厂循环水蒸发损失 80 万 吨。(2) 城市热网输送能力成为集中供热发展瓶颈 热网建设具有投资巨大和周期长的特点。由于近年来我国城市发展速度过 快，城市热网供热半径不断加大， 现有热网的输送能力已严重不足。 以北京市的 现状为例：市政大热网覆盖范围内的供热面积达到近 3 亿平米，但热网极限输 送能力只能负担约 1.3 亿平米供热面积。缺口部分则不得不采用其他低效、污 染严重以及高成本的供热方式填补。 另一方面， 大型热电机组成为热电联产发展 的主流趋势下，配套超大规模热网投资也已严重影响到大型热电联产集中供热的 经济

8、性。 因此，通过技术创新大幅提高热网输送能力， 对于整个供热节能意义重 大。(3) 热电联产热源和城市热网夏季利用率较低 热电联产热源夏季供热负荷需求较小， 造成热电厂热效率下降， 热电厂的余 热大量排放。 城市热网夏季也大多处于闲置状态或低负荷低效率运行状态。 另一 方面，近几年由于空调电耗猛增而造成的电力负荷的季节差和日夜峰谷差不断加 大，严重影响城市供电安全。 据统计，空调高峰电负荷已占城市夏季负荷的 40% 左右，而空调用电受气温的影响很大，其实际用电量只有 6% ，为满足电空调 用电需求而增加的电力设施投资巨大，利用率却很低，造成设备闲置浪费。2.2 吸收式热泵换热技术介绍 通过深入

9、研究和分析目前热电联产集中供热系统存在的问题及其节能潜力， 2007 年，清华大学在世界上首次提出吸收式换热的概念并提出 “基于吸收式换 热的新型热电联产集中供热技术 ”。完整的基于吸收式换热的新型热电联产集中 供热技术由以下两个核心技术环节构成：(1 )基于吸收式换热的超大温差供热技术 * (发明专利号： 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叱一次忒网 欢水回吸收式换热机组二扶水供_次水冋幫规换热器VS吸收式换热机组充分利用了一次网高温热水中蕴藏的高位热能

10、的做功能力，借助核心设备 设置在用户热力站处的吸收式换热机组（专利号：ZL 200810101064.5）显著降低一次网回水温度。如图所示，在保持二次网运行参数不变的情况下，一次网供回水温度由传统的 130 C/70 C变为130 C/20 C,供回水温差由60 C 提高至110 C。该技术的应用具有如下突出优点：I 一次网供回水温差由60 C增加到110 C,可提升既有热网输配能力80 %;I减小新建大型热网管径、免除回水管网的保温措施，大幅降低管网投资；I 一次网回水温度降至20 C左右，为高效回收电厂循环水余热创造了条件；I吸收式换热机组在夏季通过简单切换可做吸收式制冷机使用，以城市热网

11、水驱动， 产生127C冷水，为空调提供冷源。如果再配置溶液除湿装置和生活热水加 热系统，一次网回水可降低至 50 C左右，为大量回收热电厂夏季循环水余热创 造条件。（2）基于吸收式换热的余热回收技术* （发明专利号：ZL200810101065.X/ZL 200810117049.X / 200910090917.4/200910092464.9 / 200910091944.3)60%TYOMPa供赫抽汽130 V25L4发削机站整汽 水蕪汽机组201/VVVN竈厂余廉回收用-0.16MPa-O.IOMPa牌越木年H0.04MPa首站电厂余热回收专用热泵机组等效梯级加热示意在热力站实现超大温

12、差换热的基础上， 设置在热电厂首站内的核心设备 一一 电厂余热回收专用热泵机组（发明专利号：ZL200810117049.X200910091944.3），通过独创的热泵内部循环设计，在保证体积紧凑的前提下将多台机组逐级升温的功能高度集成，大幅提升电厂内余热回收系统的经济性。在不考虑调峰热源加入的情况下，升温幅度高达7080 C。考虑调峰的情况下，能够实现 110 C的升温能力，对传统热泵技术 实现了重大突破。回收大量低温循环水余热后使得系统供热能耗降低40% o另外夏季利用汽轮机抽汽驱动吸收式热泵实现集中供冷，提高系统整体能效和经济 性，并可减少电厂夏季循环冷却水的冷却压力。通过基于吸收式换

13、热的系统集成技术将基于吸收式换热的超大温差供热技术和余热回收技术有机结合起来，构成完整的吸收式换热的新型热电联产集中供热系统如下图所示。供执抽汽2(rc电厂余热 回收寺用 热杂机如I30T：冷却塔kWVN 吸收比 换热机俎_ J_r20十i3nY：|VWL 1吸收氏1换热机组切120V热网用户W：热网用户电厂内基于吸收式换热的新型热电联产集中供热系统示意图（冬季供热工况）水电厂酸热 回牧用空IS用户nrj| 70V1 1r一 11WV |1VW|1-11弋*III叭ZJ 空輩用户匕J ML电厂内基于氏收式换热的新型热电联产集中供热系统示意图（更李供冷工况）进一步提炼吸收式换热循环的实质如下图所示：吸收式换热循环的4个环节中，第1个环节即吸收式换热环节是放热过程，实现了冬季一次热网的低温 回水和夏季利用热网水驱动制冷。第 2、3环节分步回收汽轮机排汽余热；同 时，使得回水加热过程实现了梯级升温。根据不同集中供热系统运行参数的差异， 循环中第2、3环节也可以只保留其中之一。调峰环节对热负荷进行调峰的同 时，保证吸收式换热环节必要的热网供水温度。4.调幄3.吸收式? 热泵加热,常规集中供热系统VS吸收式换热循环