余热回收原理在电厂节能降耗中的应用论文_尹建

摘要：在电厂的实际应用中，往往认为没有显著的热损失并不意味着没有能量损失。能量来自热系统。在使用之后，它们都返回到系统。从热平衡的角度来看，没有明显的损失。但实际上并非如此，从能源水平的概念来看，存在明显的能源折旧，即存在能源损耗。因此，废热回收的原理和能级的概念在实际应用中非常重要。

关键词：电厂；余热回收；节能降耗；

余热回收技术是电厂节能减排的重要组成部分。这也是中国资源和能源可持续发展的关键。当前热电厂余热回收过程中采用的模式有背压式和调节抽气式两种，前者工作过程中不需要冷凝器，后者则需要采用冷凝器。

一、调节抽气式热电循环模式的工作原理

为了最大限度的实现对电厂产生余热的利用，下面我们就以调节抽气式热电循环模式为例介绍其工作过程中的主要控制流程。

1.如果联合系统中没有热负荷，抽气阀处于关闭状态，系统中实现低压缸调节的阀门处于开启状态，确保了电厂中冷凝工作的正常进行。

2.如果系统中热负荷较小，抽气阀开启的大小根据热负荷需求情况进行控制，从而确保热力用户的正常需求。

3.如果系统中的热负荷较大，抽气阀和低压缸的调节阀全部打开，设备工作在无节流状态。

4.如果系统中的热负荷进一步增加，系统会在将抽气阀全部开启的同时，降低低压缸调节阀的开度，从而提高其进气量的多少，确保用户能够获得足够的热量供应。

5.为了实现电厂正常发电工作，和电厂产生余热的回收利用，在具体应用过程中需要设计冬季供暖循环系统、全年热水供应循环系统以及锅炉回收加热系统，这三个系统在使用过程中既保持相互独立，又相互联系。热电厂可以根据用户负荷的需求，实现对每个系统中流量的控制。如在冬季可以关闭锅炉回收加热系统，在夏天可以关闭供暖系统。首先循环水吸收电厂发电产生蒸汽中的部分热量，使其温度处于30~45°C左右，然后循环水通过三通阀进入热泵，提高进水口凝结水的温度，使其重新循环到锅炉房。

二、余热回收模式

目前电厂余热常用的回收方式主要有背压式和调节抽气式两种，其中前者是将电厂发电产生的余热通过热电联产的方式为居民区实现供暖。通过情况下电厂排放气体的温度超过了106°，将其经过供暖系统冷却后得到的冷凝水重新通过手机返回到电厂锅炉。余热回收过程中没有采用凝汽器，降低了余热回收过程中能量的二次消耗。但是由于电厂产生气体的输送线路较长，气体在传输过程中的能量损失情况非常严重，导致其热量利用率一般处于70%左右。后者在使用过程中采用了汽轮机，其中高压缸中的气体的温度达到了138°C以上。气体从高压缸中排出之后，一方面可以通过供热管道为居民生活提供热力供应；另一方面可以直接传输到低压缸，利用其余热推动汽轮机工作。气体温度降低之后，得到冷凝水，通过凝汽器流出。

三、余热回收原理为基础的经济性分析

1.机组概况。为了更好的运用现有的数据进行分析比较,现以某电厂3号、4号机考核试验数据为基础进行分析。某电厂3号、4号机原为N200-12.75/535/535型、超高压、一次中间再热、三缸三排汽凝汽式汽轮机。2001年3月,由制造厂家完成3号、4号汽轮机通流部分的改造,改造工程结束3个月后,进行了机组的考核试验,两台机组的试验共进行了24天。

2.试验主要数据及结果汇总。试验主要数据及结果汇总见表1。

表1试验主要数据及结果汇总

3.轴封一漏回收进入六抽与进入五抽引起的经济性分析。某电厂在通流部分改造前的轴封一漏是进入六抽的,而制造厂在设计此漏汽时是进入五抽的。轴封一漏回收进入系统,属于余热回收利用和蒸汽进系统这一类问题,可以分为两步计算,第一步先计算回收进入五抽所获得的作功量;第二步计算回收进入六抽所获得的多作功量,两者之差即是所要计算的两种回系统的方式的经济性的差别。

回收进入五抽所获得的作功量:

式中,wzf为轴封一漏量,t/h;hss(4)为五抽焓,kJ/kg; 为五抽效率,%;hn为排汽焓,kJ/kg。回收进入六抽所获得的作功量:

式中,hss(5)为六抽焓,kJ/kg; 为六抽效率,%。计算结果列于表2。

表2轴封一漏进入系统所引起的经济性变化

由表2可以看出,对两台机组而言,轴封一漏引入系统的量相差不大,但由于引入的地点不同,就引起了经济性的差别。同样是轴封一漏的漏汽量,经济性就相差了约12kJ/(kWh),这是不容忽视的。由此可以看出不论是轴封漏汽还是其它的漏汽,都应该回收利用,而且应该利用在较高的能级上,这样才会获得较大的回收功。所以,回收利用能级越高,能量回收率就大,做功损失就越小。

四、余热回收技术的优势以及应用效果

将发电厂产生的大量热量进行供暖，是一项非常重要的节能降耗技术，得到了发电厂的广泛关注，该技术的应用具有如下几个方面的优势。

1.节省热电联产的投资。余热回收技术的应用能够将发电厂产生的热量直接用于居民生活供暖，无需在重新进行换热战的建设，一方面节省了热电转换过程中设备和厂房的投入，另一方面还降低了人工管理成本的支出。

2.安装方便。余热回收技术中，其供水温度一般保持在70°C左右，管道的膨胀率较低，能够将用于热量输送的管道埋设在地下，避免了传统热力管道在空中架设的弊端，确保了城市景观的美化。同时在管道安装过程中，可以根据街道的规划情况进行地下供水管道的设计，形成一个完整的供回水管网，降低城区中换热站的数量。最后供回水管网可以从街道中直接接入各个住宅小区，方便用户热量的使用。

3.运行安全性和舒适性较高。余热回收系统中采用了闭式循环模式，只有热电厂不存在安全隐患，就能够确保供暖系统的正常运行，且整个热力供应不受该地区停电或者停水现象的影响。另外用户在使用过程中可以根据自己的需求调整其所需热量的多少，实现对室内温度的有效控制，确保室内环境的舒适性。改造之前，某城区全部使用汽水换热器进行工段，通过对其历史数据信息的计算，原供暖系统每年需要为用户提供108 435 t的热蒸汽量。经过余热回收改造之后，该城区每年能够节电406 t，节煤13 311 t。通过余热回收技术的改造，城区供暖系统中设备数量得到了明显降低，实现了供暖系统维修所需要的人工和设备成本的投入的降低。同时余热回收技术的应用还提高了供热管网的使用寿命，解决了传统供暖系统存在的冷热不均问题，用户室内温度合格率超过了95%，避免了人为因素导致的供暖系统中水量的减少。另外通过计算，余热回收技术的应用每年能够为热力公司降低13 530t煤炭的燃烧，降低了热力公司的燃煤成本，同时实现了对环境的有效保护。由此可以看出，采用余热回收技术进行热电联产改造具有非常可观的经济效益和环境效益。

4.具有较高的环保性。由于余热回收过程中采用的技术不需要消耗任何能量，也不会产生任何污染，只是一个能量的转换过程。因此该技术的采用具有较高的环保性能，而且还能够降低电厂和热力公司单独运行过程中燃煤产生的二氧化碳气体以及其它有害气体会大气环境造成的影响。但是由于城市面积的不断扩展和城区用户数量的不断增加，对供暖量的需求不断增加，现阶段热电厂面临着非常严重的热量供应不足问题，影响了城市供热的质量。热电厂产生的蒸汽虽然含有较大的热量，但是其跟环境温度相差较小，因此在余热回收过程中如何将这部分能量进行再利用是热电厂首先要解决的问题。既要避免蒸汽直接排放到环境造成的环境污染，又要避免热量提取造成的能源浪费。

总之，随着市场竞争的日益激烈，望通过采用先进的余热回收技术，将电厂排放蒸汽中的热量进行重新回收，用于居民生活供热，进而实现电厂和热力企业的生产成本的降低。

参考文献：

[1]胡磊,余热回收原理在电厂节能降耗中的应用研究.2018.

[2]张玲玲.浅谈余热回收原理在电厂节能降耗中的应用分析.2017.

论文作者:尹建

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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