吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用

2010年10月第5期 吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用∃∃∃朱启保#27#

吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用

朱启保

(金川集团有限公司装备能源部,甘肃金昌737100)

[摘 要] 介绍了吸收式热泵工作的基本原理和特点,并将其应用于供热机组排汽低温余热回收中,回收的余热用于冬季民用供暖,节能、节水效益显著。[关键词] 吸收式热泵;低温余热回收;节能

[中图分类号]TH33 [文献标识码]B [文章编号]1008-5122(2010)05-0027-03

ApplicationofAbsorptionHeatPumpTechnologyin

CoolingWaterSystemofPowerPlant

ZHUQi bao

Abstract:Thispaperintroducesthebasicworkingprincipleandcharacteristicofabsorptionheatpump,itwasappliedintherecoveryoflow temperaturewasteheatgeneratedfromexhauststeamofthermalpow ergeneratinguni,ttherecoveringwasteheatwasusedincivilheatinginwinter,andthebenefitsofener gy savingandwater-savingweresignificantly.

Keywords:absorptionheatpump;low temperaturewasteheatrecovery;energy saving

温热的形式排放大气中,造成能源的极大浪费。本

文介绍了吸收式热泵工作的基本原理,并将其应用于动力厂2 N150MW供热机组排汽低温余热回收中,回收的余热用于冬季民用供暖,节能、节水效益显著。

0 引言

工业企业在生产过程中产生大量的余热。根据

调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。余热利用的途径主要有三个方面:直接回收、动力回收和热泵回收。对高、中温(200 以上)余热资源,主要采用直接回收利用和动力回收利用。对不能直接利用的低温余热,可以将它作为热泵系统的低温热源,通过热泵提高其温度水平,然后加以利用。

金川集团有限公司是采、选、冶配套的有色冶金和化工联合企业,年耗原煤达130万t。在热能转换和热电转换的过程中,产生大量的低温余热,其中,动力厂2 N150MW供热机组在能量转换过程中,有近50%的能源通过锅炉排烟和循环冷却水以低

[收稿日期]2010-08-19

[作者简介]朱启保(1965-),男,安徽无为人,大学本科,主任高级工程师,长期从事供用热和节能工作。

1 吸收式热泵的技术特点及工作原理

1 1 热泵技术介绍

!热泵∀是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。恰当地利用热泵,可以把那些不能直接利用的低温热能变为有用的热能,从

而提高热能利用率,节约大量燃料。此外,借助于热泵,还可能把大气、海洋、江河和大地蕴藏着的取之不尽的低品位热源利用起来。热泵本身虽然不是自然能源,但从它能够输出可用能这个角度来说,它的确起到了能源的作用,所以人们称它为!特种能源∀。目前国外热泵技术已得到推广应用,并不断发展。我国对吸收式热泵研究是从1994年开始的。从2005年起热泵技术开始在石化、有色、纺织印染

#28#

1 2 吸收式热泵工作原理

有色冶金节能

&设备节能

为150t/h(97 5MW)。

热泵的工作原理与制冷装置相同,但其使用目的不是致冷而是致热,即工作温度的范围不同。它有两种形式:压缩式和吸收式。

吸收式热泵通常以蒸汽为驱动热源,溴化锂浓溶液为吸收剂,水作为工质,利用水在低压真空状态下低沸点的特性,提取低位余热源的热量,通过吸收剂回收热量并转换制取工艺或采暖用的热水。热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器及二次加热器,高低温热交换器所组成的热交换器的组合体,另外包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统等。

吸收式热泵是以消耗一部分温度较高的高位热能为代价,从低温热源吸取热量供给热用户,它所能提供的热量大于消耗的热量,将比直接供热取得更大的效果。采用吸收式热泵替代常规直接加热方式在获得工艺或采暖用热相同热量的条件下,可节省总燃料消耗的40%以上,节能效果显著。

3 2 N150MW供热机组基本参数

汽轮机型号:2 C135-13 2/0 981;额定抽汽压力:0 8~0 9MPa;额定抽汽量:2 150t/h;循环水流量:9500t/h;

循环水设计温度:20 /30 ;循环水冬季温度:15 /25 。

4 实施方案

4 1 方案描述

来自凝汽器30 循环冷却水通过上塔前的支管送至吸收式热泵的取热端,热泵吸收余热后,循环水温度降至25 送至冷却水池;同时在热泵的加热端,来自采暖用户二次热网55 的供热回水进入热泵,经过热泵加热的热水温度升至75 后送至换热站,在换热站内通过二次泵加压送至采暖用户。在寒冷期,热水温度需要进一步升高时,利用原换热站的热网加热器作为尖峰加热,热水温度达到要求后再送至采暖用户;从汽轮机分汽缸,引出一路蒸汽送至热泵作为驱动热源,蒸汽放热后变成凝水,送至凝结水回收装置。

4 2 系统工艺原则流程图

4 2 1 原系统供热工艺流程

原系统供热工艺流程如图1

所示。

2 用热需求

金川集团有限公司位于甘肃省金昌市,冬季寒冷,为严寒B类地区。年用汽达450万,t其中,采暖用汽达130万t。动力厂2 N150MW供热机组抽汽主要满足一、二厂区生产、生活用热,2、3、6、7

#

#

#

#

区民用采暖用热以及热电厂自用热等。其中,一厂

####

区各单位和2、3、6、7区民用采暖最大用汽负荷

图1 原系统供热工艺流程图

4 2 2 吸收式热泵供热工艺流程图

吸收式热泵供热工艺流程见图2。4 3 热泵系统主要供热参数

热泵总供热量:97 5MW;

热水进出口温度:55 /75 ;热水总流量:4200m/h;

2

循环水额定进出热泵温度:25 /20 ;循环水进热泵流量:6800m/h;额定回收循环水余热:39 5MW;

热源蒸汽压力:0 8MPa;额定蒸汽用量:85 5t/h;蒸汽凝水出热泵温度:%80 ;

2

2010年10月第5期 吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用∃∃∃朱启保#29#

图2 吸热式热泵供热工艺流程图

热泵功率:105kW。4 4 方案实施

(1)在凝汽器出口的循环水管道上开口,焊接一条循环水支管,将循环水引至吸收式热泵机房,循环水降温后通过管道送入冷却水池。

(2)在汽轮机抽汽口到吸收式热泵机房新建一条蒸汽管道,将汽轮机的低压抽汽送至吸收式热泵机房作为驱动热源,蒸汽冷凝水经凝水泵加压,通过凝水管道送至疏水罐。

(3)新建一趟热水供回水管路,将采暖用户回到热力站的回水,通过新建管道引至吸收式热泵机房加热,升温后的热水再通过热水泵经新建管道送至热力站,原热力站热网加热器作为调峰加热使用。(4)在电厂内新建吸收式热泵机房,机房内包括吸收式热泵、蒸汽凝水泵以及电气控制系统等。

年节约蒸汽17 81万,t价值2226万元;由于减少了冷却水上塔,降低蒸发量,一个采暖期可节水20 8万,t价值62 4万元;由于吸收式热泵利用蒸汽作为驱动热源,蒸汽凝水可以回收作为锅炉补水,一个采

暖期可回收蒸汽凝水26 2万,t价值209 6万元。扣除运行费用,本项目年节能1 49万tce,价值2380万元。

6 结束语

吸收式热泵成功将热电厂循环冷却水低温余热变为有用的热能,用于供暖,提高了热能利用率。它具有安全、节能、环保效益,符合国家有关能源利用方面的产业政策,是国家重点推广的高新技术之一。

[参考文献]

[1] 汤学忠.热能转换与利用[M].北京:冶金工业出版

社,2000.

[2] 靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电

力出版社,2004.

5 节能效益分析

本项目在一个采暖期内,利用吸收式热泵回收

热电厂循环冷却水余热39 5MW,折合蒸汽58 2t/h,恩菲公司氧气底吹炼铅技术专利荣获中国专利优秀奖

在国家知识产权局组织的第十一届中国专利奖评选中,中国有色工程有限公司(原中国有色工程设计研究总院)和水口山有色金属有限责任公司共同申报的专利!采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法及其实现系统∀(ZL[1**********]9.3)荣获国家专利优秀奖。

中国专利奖是为积极实施∋国家知识产权战略纲要(,鼓励发明创造,推进创意设计产业发展,培育创新文化,促进我国自主知识产权质量提升和结定开展的。给奖项仅授予已经取得专利授权,技术或设计水平高,并已取得较好经济效益和社会效益的优秀专利。

恩菲公司的氧气底吹炼铅技术被誉为我国有色行业最成功的技术开发项目,具有划时代的意义。该技术曾获国家技术进步一等奖,并于2007年获中国矿业国际合作最佳技术创新奖。该技术已成功应用在湖南水口山、河南豫光、安微铜冠(池州)等30个国内炼铅项目,并已推广到印度等国家,取得了良

2010年10月第5期 吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用∃∃∃朱启保#27#

吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用

朱启保

(金川集团有限公司装备能源部,甘肃金昌737100)

[摘 要] 介绍了吸收式热泵工作的基本原理和特点,并将其应用于供热机组排汽低温余热回收中,回收的余热用于冬季民用供暖,节能、节水效益显著。[关键词] 吸收式热泵;低温余热回收;节能

[中图分类号]TH33 [文献标识码]B [文章编号]1008-5122(2010)05-0027-03

ApplicationofAbsorptionHeatPumpTechnologyin

CoolingWaterSystemofPowerPlant

ZHUQi bao

Abstract:Thispaperintroducesthebasicworkingprincipleandcharacteristicofabsorptionheatpump,itwasappliedintherecoveryoflow temperaturewasteheatgeneratedfromexhauststeamofthermalpow ergeneratinguni,ttherecoveringwasteheatwasusedincivilheatinginwinter,andthebenefitsofener gy savingandwater-savingweresignificantly.

Keywords:absorptionheatpump;low temperaturewasteheatrecovery;energy saving

温热的形式排放大气中,造成能源的极大浪费。本

文介绍了吸收式热泵工作的基本原理,并将其应用于动力厂2 N150MW供热机组排汽低温余热回收中,回收的余热用于冬季民用供暖,节能、节水效益显著。

0 引言

工业企业在生产过程中产生大量的余热。根据

调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。余热利用的途径主要有三个方面:直接回收、动力回收和热泵回收。对高、中温(200 以上)余热资源,主要采用直接回收利用和动力回收利用。对不能直接利用的低温余热,可以将它作为热泵系统的低温热源,通过热泵提高其温度水平,然后加以利用。

金川集团有限公司是采、选、冶配套的有色冶金和化工联合企业,年耗原煤达130万t。在热能转换和热电转换的过程中,产生大量的低温余热,其中,动力厂2 N150MW供热机组在能量转换过程中,有近50%的能源通过锅炉排烟和循环冷却水以低

[收稿日期]2010-08-19

[作者简介]朱启保(1965-),男,安徽无为人,大学本科,主任高级工程师,长期从事供用热和节能工作。

1 吸收式热泵的技术特点及工作原理

1 1 热泵技术介绍

!热泵∀是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。恰当地利用热泵,可以把那些不能直接利用的低温热能变为有用的热能,从

而提高热能利用率,节约大量燃料。此外,借助于热泵,还可能把大气、海洋、江河和大地蕴藏着的取之不尽的低品位热源利用起来。热泵本身虽然不是自然能源,但从它能够输出可用能这个角度来说,它的确起到了能源的作用,所以人们称它为!特种能源∀。目前国外热泵技术已得到推广应用,并不断发展。我国对吸收式热泵研究是从1994年开始的。从2005年起热泵技术开始在石化、有色、纺织印染

#28#

1 2 吸收式热泵工作原理

有色冶金节能

&设备节能

为150t/h(97 5MW)。

热泵的工作原理与制冷装置相同,但其使用目的不是致冷而是致热,即工作温度的范围不同。它有两种形式:压缩式和吸收式。

吸收式热泵通常以蒸汽为驱动热源,溴化锂浓溶液为吸收剂,水作为工质,利用水在低压真空状态下低沸点的特性,提取低位余热源的热量,通过吸收剂回收热量并转换制取工艺或采暖用的热水。热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器及二次加热器,高低温热交换器所组成的热交换器的组合体,另外包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统等。

吸收式热泵是以消耗一部分温度较高的高位热能为代价,从低温热源吸取热量供给热用户,它所能提供的热量大于消耗的热量,将比直接供热取得更大的效果。采用吸收式热泵替代常规直接加热方式在获得工艺或采暖用热相同热量的条件下,可节省总燃料消耗的40%以上,节能效果显著。

3 2 N150MW供热机组基本参数

汽轮机型号:2 C135-13 2/0 981;额定抽汽压力:0 8~0 9MPa;额定抽汽量:2 150t/h;循环水流量:9500t/h;

循环水设计温度:20 /30 ;循环水冬季温度:15 /25 。

4 实施方案

4 1 方案描述

来自凝汽器30 循环冷却水通过上塔前的支管送至吸收式热泵的取热端,热泵吸收余热后,循环水温度降至25 送至冷却水池;同时在热泵的加热端,来自采暖用户二次热网55 的供热回水进入热泵,经过热泵加热的热水温度升至75 后送至换热站,在换热站内通过二次泵加压送至采暖用户。在寒冷期,热水温度需要进一步升高时,利用原换热站的热网加热器作为尖峰加热,热水温度达到要求后再送至采暖用户;从汽轮机分汽缸,引出一路蒸汽送至热泵作为驱动热源,蒸汽放热后变成凝水,送至凝结水回收装置。

4 2 系统工艺原则流程图

4 2 1 原系统供热工艺流程

原系统供热工艺流程如图1

所示。

2 用热需求

金川集团有限公司位于甘肃省金昌市,冬季寒冷,为严寒B类地区。年用汽达450万,t其中,采暖用汽达130万t。动力厂2 N150MW供热机组抽汽主要满足一、二厂区生产、生活用热,2、3、6、7

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区民用采暖用热以及热电厂自用热等。其中,一厂

####

区各单位和2、3、6、7区民用采暖最大用汽负荷

图1 原系统供热工艺流程图

4 2 2 吸收式热泵供热工艺流程图

吸收式热泵供热工艺流程见图2。4 3 热泵系统主要供热参数

热泵总供热量:97 5MW;

热水进出口温度:55 /75 ;热水总流量:4200m/h;

2

循环水额定进出热泵温度:25 /20 ;循环水进热泵流量:6800m/h;额定回收循环水余热:39 5MW;

热源蒸汽压力:0 8MPa;额定蒸汽用量:85 5t/h;蒸汽凝水出热泵温度:%80 ;

2

2010年10月第5期 吸收式热泵技术在电厂冷却水系统中的应用∃∃∃朱启保#29#

图2 吸热式热泵供热工艺流程图

热泵功率:105kW。4 4 方案实施

(1)在凝汽器出口的循环水管道上开口,焊接一条循环水支管,将循环水引至吸收式热泵机房,循环水降温后通过管道送入冷却水池。

(2)在汽轮机抽汽口到吸收式热泵机房新建一条蒸汽管道,将汽轮机的低压抽汽送至吸收式热泵机房作为驱动热源,蒸汽冷凝水经凝水泵加压,通过凝水管道送至疏水罐。

(3)新建一趟热水供回水管路,将采暖用户回到热力站的回水,通过新建管道引至吸收式热泵机房加热,升温后的热水再通过热水泵经新建管道送至热力站,原热力站热网加热器作为调峰加热使用。(4)在电厂内新建吸收式热泵机房,机房内包括吸收式热泵、蒸汽凝水泵以及电气控制系统等。

年节约蒸汽17 81万,t价值2226万元;由于减少了冷却水上塔,降低蒸发量,一个采暖期可节水20 8万,t价值62 4万元;由于吸收式热泵利用蒸汽作为驱动热源,蒸汽凝水可以回收作为锅炉补水,一个采

暖期可回收蒸汽凝水26 2万,t价值209 6万元。扣除运行费用,本项目年节能1 49万tce,价值2380万元。

6 结束语

吸收式热泵成功将热电厂循环冷却水低温余热变为有用的热能,用于供暖,提高了热能利用率。它具有安全、节能、环保效益,符合国家有关能源利用方面的产业政策,是国家重点推广的高新技术之一。

[参考文献]

[1] 汤学忠.热能转换与利用[M].北京:冶金工业出版

社,2000.

[2] 靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电

力出版社,2004.

5 节能效益分析

本项目在一个采暖期内,利用吸收式热泵回收

热电厂循环冷却水余热39 5MW,折合蒸汽58 2t/h,恩菲公司氧气底吹炼铅技术专利荣获中国专利优秀奖

在国家知识产权局组织的第十一届中国专利奖评选中,中国有色工程有限公司(原中国有色工程设计研究总院)和水口山有色金属有限责任公司共同申报的专利!采用氧气底吹熔炼-鼓风炉还原的炼铅法及其实现系统∀(ZL[1**********]9.3)荣获国家专利优秀奖。

中国专利奖是为积极实施∋国家知识产权战略纲要(,鼓励发明创造,推进创意设计产业发展,培育创新文化,促进我国自主知识产权质量提升和结定开展的。给奖项仅授予已经取得专利授权,技术或设计水平高,并已取得较好经济效益和社会效益的优秀专利。

恩菲公司的氧气底吹炼铅技术被誉为我国有色行业最成功的技术开发项目,具有划时代的意义。该技术曾获国家技术进步一等奖,并于2007年获中国矿业国际合作最佳技术创新奖。该技术已成功应用在湖南水口山、河南豫光、安微铜冠(池州)等30个国内炼铅项目,并已推广到印度等国家,取得了良