循环水余热利用供热技术的推广和应用

中图分类号：TU833文献标识码：A

在我国的节能减排战略中，建筑节能占有重要的位置，北方城市工人产生的

建筑能耗在我国的建筑总能耗中占据着最大的比重，对北方城市的供热方面进行

节能减排显得尤为重要。近几十年来，我国的城市规模发展迅速，很多城镇出现

了供热不足的问题，供热也使人们的生活环境遭到破坏，而高参数、高容量的机

组方面产生的排气余热没有得到充分利用。

1、循环水余热利用的意义

随着国家《能源法》的颁布实施和世界能源的日益短缺，企业的节能工作显

得越来越重要。根据资料表明，如果将汽机循环水这种低品位的余热用于人们的

日常供热中，电厂至少提高30%的供热能力。目前电厂在循环水的余热利用方

面遇到一些问题，主要是电厂循环水温比较低，达不到供热的要求。提高循环水

温度一般可通过两种方法：一是把电厂循环水当成低位热源，通过热泵吸收余热

进行供热；另一种方法是采用汽轮机组低真空运行技术。汽轮机组的供热技术从

理论上讲，会有很高的能效，在国外也有丰富的研究成果以及运行经验。热泵技

术，通过对低品位余热供热新模式的理论分析，得出电厂把30℃左右的循环水

传给用户，借助于地泵吸收热量，然后把热网水回收到凝汽器里，当成电厂的循

环冷却水使用，这种方法得到了业界的广泛关注。2001年，国家经贸委、国家

发展计划委建设部的《热电联产项目可行性研究科技规定》1.6.7条规定：

“在有条件的地区，在采暖期间可考虑抽汽及组低真空运行，循环水供热采暖的

方案，在非采暖期恢复常规运行”，传统低真空运行技术有用户热负荷的制约，

更适用于中小型热电厂的供热。

2电厂循环水余热利用技术分析

2.1热泵回收余热技术

电厂的循环水和人们常用的低温热源比较，具有很多方面的优势。在采用分

布式电动热泵进行供热时，可以将这种压缩式泵设置在各区的热力站中，把电厂

凝汽器的循环水调入小区热力站，通过压缩式泵机组的降温工序再返回凝汽器中

加热，形成一种循环状态。对于热泵收回的循环水余热添加二次网热水，来为用

户提供生活热水或采暖。分布式电动热泵供热方式能够根据不同热力站供热参数

做出合理的热能机组选择，这种热泵技术在布设的循环水管道时，由于循环水和

供回水存在的温差限制，会产生巨大的管道投资，在输送泵方面产生的能耗也很

高，不能进行远距离输送，适用于电厂周边小范围供热。利用集中式热泵技术进

行加热时，需要把电动热泵机组设置在电厂内，采用集中设置的方式，把凝汽器

部分循环水导入蒸发器，把这部分循环水当成低位热源，进行放热降温后进行汽

轮机的加热工序，形成一次循环，把70℃的一次网水加热到90℃，在通过汽水

换热器加热到130℃，最后进入人们的生活热水、供热系统。热泵集中摆放，把

回收的余热导入城市热网，没有大口径循环水管的建设，会节省大量的资金投入

和时间成本；由于热网回收具有很高的温度，热泵的制热温度也很高，会降低一

部分能效。在采用集中吸收热泵进行供热时，考虑到和集中电动泵供热方式大致

相同，可以通过汽轮机驱动热泵进行循环水余热的吸收，借此来提高电厂供热能

力。在电厂的加热环节循环水导入城市热网，不需专门输送管道的建设；集中式

吸收泵也面临回收温度高、热泵能效低的问题，热网水在加热时升温幅度很低，

循环水余热也收到了蒸汽的产量限制，不能完全回收循环水余热。

2.2低真空运行技术

在电厂的大型机组方面，凝汽器的进口处的循环水所允许的最高温度为33℃，

在出口循环水所允许的最高温度为45℃，这正好在高效散热器规定的温度范围

内。保持机组的排气压力低于设计值，直接供给用户40℃左右的循环水，当凝

汽器的排热负荷多于用户的热负荷时，利用循环冷却水把多于热量高如环境中，

保持热电负荷能够做到独立调节。汽机释放的潜热也可以用户与供热，这时能偶

保持热功率最高。低真空环境下运行低温供热不会照成机组的不正常运行，在发

电功率方面也不会受到用户热负荷影响，这种供热方式可以对各容量机组均适

用。但这种供热方式也有两点不足，一是能够利用的温差一定，一般在10℃一

下，这种大流量、小温差会增大在输送方面的能量消耗；二是供热的温度不高，

用于散热末端不合适。这两点不足会营销到热负荷，热负荷不大时，循环水热量

得不到充分利用，系统的整体经济型，综合性就会有影响。

2.3传统低真空供热技术

一般情况下，用户使用的末端散热器需要很高的水体温度，低于真空环境下运行

汽轮机，排气压力增加我50kPa，凝汽器加热的热网水到70℃。我国电厂传统的

低真空供热技术有2个限制条件：一是传统低真空机组同背压式机组相似，蒸汽

量的多少取决于热负荷的多少，不能独立调节运行，它的模式是“以热定电”，

再热负荷很稳定的系统上比较实用；二是对凝汽式机轮进行改造，在低真空运行

环境下的少数中型机组以及小型的机组，经过计算变工况，严格校核和改动末级

叶轮改造，对轴向推力的改变、排气钢结构这些方面。自20世纪70年代开始，

我国北方一些热电厂陆续将部分装机容量≤50MW的汽轮机用于低真空运行，采

用排汽加热循环水直接供热或作为一级加热器热源，进行冬季采暖供热，经多家

电厂运行时间表明，从技术角度讲，该技术可靠，机组运行稳定。

2.4对电厂循环水余热利用技术的综合评析

压缩式的热泵机组不同于吸收式的热泵机组，它可以用电力直接驱动，在位置的

设置上也比较灵活，同样的容量下机组初投资以及梯级都低于吸收式的热泵机

组。但供热工况相同时，压缩式的热泵机组能源利用率比吸收式的热泵机组低很

多，因为吸收式的热泵机组采用蒸汽驱动的方式，电价和蒸汽价格不一，这决定

了在运行成本上，压缩式的热泵机组成本高于吸收式的热泵机组。所以在有正气

热源的情况下，应优先使用吸收式的热泵机组。为了更好的适应市场上用户热负

荷，可以考虑采用分布式的热泵技术提供热能；为了摆脱用户空间上的限制以及

电厂循环水余热限制，可以考虑采用集中式的热泵技术提供热量。当实际的工程

实践中电厂周围没有很多的用户负荷或者供热系统具有很庞大的容量时，集中式

供热比分布式供热更具有优势。而低真空供热技术更适用于热用户相对比较稳定

的中小型热电机组节能改造上。

3结论

为了有效提高电厂的热效率，可以利用热电厂的凝汽器进行排汽的冷源损

失，然后通过多种凝汽器循环水的利用技术，如热泵回收余热技术、低真空运行

技术、汽机真空运行技术、传统低真空供热技术，根据电厂的不同情况，选用不

同的循环水余热利用技术，可有效提高现有热电厂的供热能力，缓解因城镇发展

带来的供热能力不足，使热电厂获得丰厚的社会效益和经济效益。