火电厂乏汽热泵余热回收利用技术|乏汽|凝汽器|火电厂|热泵|锅炉

概述：

① 我国火电行业煤的热利用率不到50% ，乏汽、烟气热损失超过50% ：这意味着每年超过10 亿吨煤、近60 亿吨水蒸汽、排放二氧化碳20 多亿吨。

② 我国人为排放水蒸汽总量估算160 亿吨，这是雾霾的最大源头，也是能效低的根本原因，还是减少二氧化碳排放的潜在市场。

③ 为了减少二氧化碳排放，国家一直在调整能源结构，逐步减少火电的比例。面对巨大的存量，淘汰火电需要时间，研究现有火电提高能效、减少碳排放更实际。

④ 如何回收乏汽余热？现在主要有哪些回收利用技术？存在什么问题？如何改进？

一、凝汽器

火电汽水系统工艺流程图

① 高压水在锅炉内吸收燃料燃烧产生的热量，蒸发、过热为高温高压蒸汽。

② 高温高压蒸汽通过汽轮机取动发电机发电。

③ 发电后的蒸汽变为乏汽排除汽轮机，进入凝汽器凝结为水，再去锅炉循环。

什么是凝汽器？

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。

1 、水冷表面式凝汽器：乏汽通过循环水间接冷凝，循环水上塔冷却，或直流冷却。配有抽气设备，不断将漏入凝汽器中的空气和其他不凝结气体抽出。抽气设备主要有射水抽气器、射汽抽气器、机械真空泵和联合真空泵等。

2 、空冷表面式凝汽器：乏汽—空气直接换热冷凝，背压比水冷凝器高得多。

3 、混合式凝汽器：有喷雾式和平面射流式两种。在喷雾式凝汽器中，冷却水被雾化成滴状；而在平面射流式中，冷却水以膜状与汽轮机的排汽接触。一般多采用平面射流式结构，因它具有更高的真空，能把不凝结气体全部排出。

二、火电厂乏汽凝汽器的种类

A 冷却塔凝汽：最常用

B 直冷凝汽：沿海沿河电厂用

C 直接空冷凝汽：西部缺水地区用

D 间接空冷凝汽：应用比较少

1、水冷表面凝汽器

① 全国大约60% 的火电厂采用。

② 乏汽与循环冷却水通过表面式凝汽器换热冷凝为凝结水，通过凝结水泵送回锅炉循环。

③ 循环水升温后，上塔冷却后循环。

④ 有些电厂循环冷却水的补水用生活污水处理厂外排中水。

⑤ 一些沿海、河、湖的电厂，也有的采用直流冷却。

2、直接空冷表面式凝汽器

① 西部缺水地区的火电厂采用。

② 乏汽与环境空气通过表面式凝汽器换热冷凝为凝结水，通过凝结水泵送回锅炉循环。

③ 凝汽压力高，夏季20-30kPa 、冬季11-15kPa 。

④ 夏季需要往换热管表面喷软化水，冬季需要防冻。

3、混合式凝汽器：哈蒙式间接空冷凝汽器

① 西部缺水地区的火电厂采用。

② 乏汽与循环水通过表面式凝汽器换热冷凝为凝结水，通过凝结水泵送回锅炉循环。

③ 循环冷却水通过间接空冷塔冷却。

4、混合式凝汽器：海勒式间接空冷凝汽器

① 西部缺水地区的火电厂采用。

② 乏汽与软水通过直接喷淋式凝汽器换热冷凝为凝结水，部分凝结水通过凝结水泵送回锅炉循环。

③ 大部分凝结水水通过间接空冷塔冷却。

三、凝汽器：最佳背压的确定

最佳背压与最佳循环水流量：

凝汽器是机组冷端系统中核心的换热设备，其主要作用是使汽轮机低压缸排汽口维持一定的真空度，帮助汽轮机能够最大程度地做功，并将进入凝汽器的饱和蒸汽冷凝成水。降低凝汽器背压，即提高凝汽器真空度，有利于提高机组出力。在机组负荷和冷却水温一定的条件下，通常通过增加循环水流量来降低背压。但是，增加循环水流量的同时，会使循环水泵耗功增加。因此，存在着功是否大于过得问题，即降低背压而增加的汽轮机出力能否补偿循环水流量增加而引起的循环水泵耗功增加。如下图所示，随着循环水流量D w 的增加，凝汽器背压P c 逐渐降低，机组出力N T 升高；而循环水流量增加，使循环水泵的耗功N p 也增加，因此机组出力与循环水泵耗功量之差存在最大值，即机组最大净出力N max 。

最大净出力点，此时对应的凝汽汽背压为最佳背压Pcop ，对应的循环冷却水量为最佳循环水量。

影响最佳背压的三个主要参数：

① 循环水进水温度

② 循环水温升

③ 传热端差

四、乏汽余热利用现有技术：

1、湿冷机组乏汽余热供暖

工艺简介

① 原来的凝汽器、循环水冷却塔均保留不动，非采暖季利用。

② 采暖季凝汽循环排水送入吸收式热泵，回收余热后回凝汽器循环。

③ 溴化锂热泵采用0.4MPa 的饱和蒸汽驱动，吸收乏汽余热将热网循环回水从60°C 升温到90°C ，再用蒸汽补热到120°C 。

④ 热网采用大温差改造后，回水温度20°C ，可以回收和输送更多余热。