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热泵回收电厂循环水余热利用问题研究

北极星环保网  来源:华东科技:学术版  作者:陈炯炯  2016/10/9 16:34:44  我要投稿  
所属频道: 节能  关键词:余热利用 电厂循环水 水源热泵

北极星环保网讯:摘要:当前,生态环境恶化与能源资源紧缺已成为国际社会所共同面临的一大的挑战,在全面推进社会主义经济建设事业的过程中,电厂在肩负起自身发电功能的过程中,需要实现对循环水中所存在大量余热的充分利用,以在提升自身综合效益的基础上,为贯彻落实可持续发展观奠定基础.将热泵利用在回收电厂循环水余热中,则能够为实现这一目标奠定技术基础.本文针对热泵回收电厂循环水余热利用相关问题进行了分析与探讨,以供参考.

前言

在贯彻落实科学发展观的过程中,为了实现对生态环境的保护与能源资源的节约,我国逐步落实了节能减排这一能源政策。在此背景下,我国火电厂作为耗能大户,需要将自身的余热资源进行充分的利用,而在火电厂中,燃料热量中仅有百分之三十五被转化为了电能,如何将其余的热能进行充分的利用,已成为当前社会所关注的一大焦点。其中,在冷凝器循环水的利用上,因其温度偏低,进而一直以来都尚未实现有效利用,并且在排放的过程中给生态环境造成了一定的污染。而将热泵技术应用于其中,则能够为实现对电厂循环水余热的回收与再利用开辟新途径。

1水源热泵的运行原理以及性能

1.1运行原理

水源热泵系统的构建则是通过对水源热泵的利用来实现对电厂循环水余热的回收,进而再实现利用;而水源热泵本身则是将低温水作为热源,进而实现对建筑物的供热与供冷,实际运行的过程中,则是以部分电能与机械能的消耗作为补偿,进而以热力循环系统将低温水进行回收再利用,这就为实现节能环保提供了新的技术途径。这一装置在实际应用的过程中,则更适合应用于同时需要供热与供冷的建筑中。以驱动力为划分标准,可将热泵分为压缩式与吸收式两种类型,在实际应用的过程中,根据冬季制热与夏季制冷的需求来实现相应功能的发挥。

1.2性能分析

在利用这一系统的过程中,要想实现对该系统节能效果的有效评价,则就需要明确相应的评价指标,即性能系数,制热与制冷的系统分别表示为COP以及COPe,Q0则代表的是热泵在低温热源中所吸收的热量,Q代表的是制冷量,P代表的功耗量,这一系数值的计算公式为:COP=Q/P=Q0+P/P=COPe+1,COPe=Q0/P,基于理想条件下,该性能系数的大小则是基于两热源间的温差所决定的。而根据目前相关研究则表明:该系统在水温上的要求为:5到38摄氏度间,而最为经济的运行下则要求水温在10到22摄氏度之间。通常情况下,在水源热泵的运行中,水温在9到20摄氏度之间时,相应的制冷系数能够达到3.6到4.1,而水温在15-30度之间时,制冷系数则能够达到5.5-4.3。所以,当电厂所处区域下各个季节水温度变化不大的话,则能够确保实现税源热泵的经济运行,同时这一系统能够满足供热与制冷两项要求,因此,相应的能效比也就最高。

2水源热泵系统的设计

针对电厂循环水余热回收再利用这一问题,要想实现循环水的供热,就需要投入相对较大的管网费用,同时相应的是泵耗电量也会相对较大,进而才能够将热品质偏低的循环水进行再利用,而为了降低这一费用的投入,以确保该技术能够实现可行性,则就需要首先明确适用范围,一般将其定位在以电厂为圆心,按照半径为3到5千米的范围来定位适用范围。而基于热泵设置的不同,只要有分布式与集中式两种热泵供热方式,其中,所谓的分布式方式指的是以用户所在热力站为基础,实现相应热泵的分散性设置,然后通过对电厂循环水的引出来实现相应循环水余热的回收再利用;而集中式方式则是指以电厂为基础,将相应的热泵进行设置,通过集中式水源热泵的设置来实现对循环水余热下的热水送出;从两种方式看,采用分布式的方式则能够更好的实现对余热水的利用。

而在落实分布式系统构建中,需要以完善的设计为基础,在实际落实的过程中,首先要将循环水进行输送,主要是通过相关的管网来实现的,进而将循环水输送到各个热力站点;在热力站点中,其通过吸收式或者电动压缩式热泵机组的安装,能够实现循环水的放热降温,进而再返回到凝汽器中,通过升温在输送到相应的热力站中,通过这一循环模式能够将循环水余热输送到用户热力站,相应的热泵机组则通过吸热后进行二次侧热媒的加热,最后通过二次管网将热能输送给采暖终端设备上。

在实际应用的过程中,需要根据电厂为中心下相应供热区域内实际能源供应的状况来明确热泵设计形式,其中,吸收式的热泵的驱动力来自于高温水亦或者是天然气等,只有周边的用户具备这一驱动条件,才能够是按相应管网的铺设,而为了实现高效供热,则就需要增加这一热泵的使用量,虽然整体上的成本投入随之提升,但是其运行的效率与相应的节能效果则更好。如果不具备如上条件,则就可将压缩式热泵进行应用,进而通过对循环水余热的利用来实现这一设计目标,在实际运行的过程中,这一热泵形式下其整体上的能源利用率与吸收式热泵相比较而言则偏低,而其也具备了自身的优势性能,即不仅占地面积要比吸收式热泵小,同时在设置上也要比吸收式热泵更加的灵活且方便,能够在冬夏季同时进行应用,因此,整体上的初始投资成本能够得到有效的节约。

3水源热泵系统的适用范围

在实际利用电厂循环水余热的过程中,基于其余热量虽大但热能量低的特点,致使应用受限,因此,需要在明确限制条件的基础上来定位适用范围,总体来讲,主要限制因素为:第一,距离上。在实际利用循环水余热的过程中,基于相应供回水温差相对过小,所以,在实际运输的过程中,一旦距离过远则就会致使运输过程中会耗费大量的电能,所以,基于距离上这一限制因素,为了实现对循环水余热量的最大程度利用,则就需要明确相应的适用范围,一般情况下,这一范围在三到五千米之间。第二,热量需求上。实现对这一余热资源规模化应用的基础性前提之一便是在相应范围内具备热负荷需求,只有有这一需求才能够实现该技术应用的价值,在实际利用这一资源的过程中,主要是利用在居民楼供暖、热水供应等,但是其中的热水供应的需求量较小,在实际应用的过程中,同样需要在明确这一需求状况的基础上来落实设计方案。第三,热泵COP的限制上。前文中已经介绍过热泵机组的主要类型,这两种热泵形式在实际应用的过程中,要想实现最为经济合理的运行,则需要确保出水温在四十到无视摄氏度间,因此,这就意味着该技术下的供暖不适用于暖气片形式下的采暖,一般应用在地热采暖等新采暖形式中。

4基于水源热泵系统下供热情况与常规供热情况所存在的差异性

将两种供热情况进行对比分析,通过相应的计算可以得出如下的内容:当抽汽参数合适时,相应的管网损耗较小时,较为节能的方式为直接抽气供热,这是基于水源热泵形式下的供暖则是通过热能到电能的转化,然后再通过电能向热能的转化来实现的,在多次转化之间不可避免的就会浪费大量的能量,而采用直接抽泣方式喜爱,其只是进行了热能到热能的转化,在此过程中就避免了这一能量损耗问题。所以,如果要从能源利用率上进行判断的话,则采用热电厂直接抽气供热的方式则能够更好的实现节能环保这一目的。而之所以将水源热泵引入到电厂循环水余热回收利用中,则是基于当前电厂所面临的一大客观事实所决定的:当前,随着社会主义经济的发展,社会对电能的需求逐渐提升,而相应的电厂就具备了大量的循环水,相应循环水余热浪费问题严重,与此同时,目前城市供热整体能力偏低,因此,采用这一形式来进行供热,能够促使电厂在不许建设新热电厂的基础上,落实节能环保这一目标并提升电厂的供热能力,进而为提升电厂的综合效益、促进电厂的可持续发展提供新的技术保障。

5总结

综上所述,在全面推进社会主义建设事业的过程中,为了实现经济发展、能源资源节约与环境保护的协调并进,进而落实可持续发展战略要求,就要求电厂在发展的过程中落实节能环保这一理念。针对当前电厂循环水余热的回收与再利用的问题,为了降低循环水对大气的污染,并提高电厂的综合效益,就需要以可行的技术为基础来实现对循环水余热的充分利用。而将水源热泵技术下相应的系统完善的应用于该内容之中,则能够通过经济合理的运行来实现节能环保这一目标,并提升电厂的供热能力、提高电厂的经济效益,为促进电厂的稳定、可持续发展开辟新途径。

原标题:热泵回收电厂循环水余热利用问题研究

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