水源热泵电厂余热回收毕业设计说明书75-第2页
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水源热泵电厂余热回收毕业设计说明书75-2
表1表示了火力发电厂锅炉、管道、汽轮机、发电机各；表1火力发电厂各项损失参考值；项目锅炉热损失（%）管道热损失（%）汽轮机机械损；中参数；高参数.5；临界参数；90.50.50.552.5；超临界参数；80.50.50.550.5；从中可看出汽轮机排汽热损失（冷端损失）最大，因此；1、冷凝热排空(丢弃)：热电厂做功后的
表1表示了火力发电厂锅炉、管道、汽轮机、发电机各项损失参考值[8]。表1火力发电厂各项损失参考值项目锅炉热损失（%）管道热损失（%）汽轮机机械损失（%）发电机损失（%）汽轮机排汽热损失（%）中参数高参数.5临界参数90.50.50.552.5超临界参数80.50.50.550.5从中可看出汽轮机排汽热损失（冷端损失）最大，因此，电厂冷凝热的损失是造成电厂效率低下的最主要原因。目前电厂冷凝热的处理方式主要有两种：1、冷凝热排空(丢弃)：热电厂做功后的蒸汽需要冷凝为水送回锅炉。目前普遍采用的方法是通过水冷或空冷冷凝蒸汽，而冷凝热则直接排入大气[8]。2、冷凝热回收：由于冷凝热属于低品位热源，难以利用,除低真空的背压机组外，极少回收。电厂冷凝热的排空不仅造成能量和水的浪费，同时也严重地对大气造成热污染。这是我国乃至世界热电厂普遍存在的问题，可以说是很无奈的浪费之举。然而，随着热泵技术的发展，电厂冷凝热的回收已经成为可能。[8]1.3高温水源热泵概述热泵是以逆向循环为基础，利用驱动热源，提取低温余热的热量，提供大量的满足生产、生活中中温热源的一种节能技术，根据余热的品位不同，可以制取不同品位的中温热源。热泵机组可利用的余热非常广泛，一般在20℃以上的余热都可以回收利用，并输出相应的中温热源，在热电行业应用中，电厂凝汽器的冷凝热作为电厂余[9]热的主要来源，可以被回收利用，制取满足城市采暖需求的采暖水。蒸汽压缩式热泵由压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器四个部分组成。电厂冷却循环水通入蒸发器内释放热量，制冷剂在冷凝器内向供热循环水释放热量，压缩机消耗电能，驱动循环的完成，实现热量从低温余热源（电厂冷却循环水）向高温热源（供热水）的传递。蒸汽压缩式热泵的工作原理见图1。供热水冷凝器压缩机蒸发器节流阀电厂冷却循环水图1蒸汽压缩式热泵工作原理示意图在应用电厂余热供暖中，压缩机利用部分厂用电来驱动，凝汽器冷凝热作为余热，热泵机组为高温水源热泵。高温水源热泵是指可以直接回收利用20―55℃的低品位余热资源，制出65―95℃热水的热泵机组。2系统型式与布置已知电厂汽轮机组为亚临界中间再热单轴四缸四排汽300MW凝汽式汽轮机。排汽参数如表2所示。表2季节冬季春秋季夏季压力（kPa）5.549.111.8汽轮机排汽参数温度（℃）354449焓值（kJ/kg）.72382.8高温水源热泵参考北京清源世纪科技有限公司生产的QYHP-1000H系列高温水源热泵，其产品主要参数如表3所示。表3QYHP-1000H型高温水源热泵主要参数项目电源循环工质制热功率（kW）制取高温热水温度(℃)冷凝器循环水温升(℃)端部传热温差(℃)利用余热水温度(℃)蒸发器循环水温降(℃)端部传热温差(℃)容积效率压缩机指示效率轴效率5-207-4-100.80.780.85参数380V-3-50HzR可根据其各项参数确定热泵进出口水温，压缩机参数计算中做参考。电厂凝汽器内为饱和状态，则汽轮机乏汽冷凝为凝结水温度不变，且冷却循环水在凝汽器内温升为12℃。冬季采暖季节，设计采用两台高温水源热泵串联对外界供应热水，供回水温度90/60℃，第一级高温水源热泵将供暖水从60℃加热到75℃，然后流过第二级高温水源热泵继续加热到90℃后向热用户供热，凝汽器传热端差10℃，凝结水温度35℃，蒸发器进出口冷却循环水温度25/10℃。春秋季节，设计采用两台高温水源热泵串联加热凝汽器凝结水，第一级高温水源热泵将凝结水从44℃加热到59℃，然后流过第二级高温水源热泵继续加热到69℃后汇入主凝水管路进入第七级及后续加热器加热，凝汽器传热端差8℃，蒸发器进出口冷却循环水温度36/18℃。夏季则直接采用一台高温水源热泵直接将凝汽器凝结水从49℃加热到69℃，然后汇入主凝水管路进入第七级及后续加热器加热，凝汽器传热端差5℃，蒸发器进出口冷却循环水温度44/24℃。热力系统布置如图2所示。汽轮机排汽冬季5.54kPa35℃夏季11.8kPa49℃春秋季9.1kPa44℃冷却塔凝汽器冬季供暖回水60℃夏季44℃夏季24℃冬季25℃春秋季36℃冬季10℃春秋季18℃第一级热泵中间进出水冬季75℃春秋季54℃第二级热泵冬季供暖出水90℃春秋季凝结水出水64℃H7H8SG春夏秋凝结水进水夏季49℃春秋季44℃夏季凝结水出水64℃64℃凝结水回主凝水管路图2热力系统布置图3水源热泵热力计算液体过冷度Δtg=3℃，吸气管路有害过热度Δtr=3℃。蒸发器传热端差Δt0=5℃，冷凝器传热端差Δtk=10℃3.13.1.1冬季工况第一级热泵冷凝器热负荷Φk=1000kW电厂冷却循环水：蒸发器进口tc1=25℃，出口tc2=10℃凝汽器凝结水：冷凝器进口tw1=60℃，出口tw2=75℃蒸发温度：t0=tc2?Δt0=10?5=5℃查表p0=40.957kPa查表pk=377.91kPa冷凝温度：tk=tw1+Δtk=60+10=70℃制冷剂循环状态参数：蒸发器出口：t1=t0+Δtr=5+3=8℃查表p1=46.573kPah1=384.997kJ/kgv1=0.32159m3/kg冷凝器出口：t3=tk?Δtg=70?3=67℃查表p3=384.36kPah3=267.201kJ/kgv3=0.74225m3/kg由p-h图：h4=h3=267.201kJ/kg理论比功按等熵压缩过程耗功计算k?1??k??kp2??w0=p1v1?1??????p1??k?1????p2=pk=377.91kPa1.3?1??1.31.3377.91???=40.315kJ/kg=×46.573×0.32159×?1?????46.573??1.3?1??wi=w0ηi=40.315=51.686kJ/kg0.78得h2=h1+wi=384.997+51.686=436.683kJ/kg热泵热力计算如下：1、冷凝器单位质量热负荷qk=h2?h3=436.683?267.201=169.482kJ/kg单位容积热负荷qkv=qk169.482==228.335kJ/m3v30.74225循环水质量流量Qk=φkcΔtk=1000=15.922kg/s=57.319t/h4.187×15=1000=5.900kg/s169.4822、制冷剂质量流量qm=3、压缩机φkqk理论比功w0=40.315kJ/kg指示比功wi=51.686kJ/kg包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、各类资格考试、中学教育、应用写作文书、专业论文、水源热泵电厂余热回收毕业设计说明书75等内容。　
　其次,详 尽介绍了水源热泵系统的对比与研究,再次,说明了设计过程,包括换热器的...借助于热泵装置,人们能把自然 界或废弃的工业低温余热, 变为较高温度的有用... 　水源热泵在电厂余热利用中的应用_能源/化工_工程科技...设计思想(一级) 用热泵技术回收电厂冷凝热(二级) ...说明 2009 年被关掉的一部分是小热电,通过关停小火... 　电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术摘要:当今...所布局的生活居住的大小设计各 街道的地下供水管道,...总结 利用水源热泵回收电厂循环水的热量, 可减少循环... 　电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术_电力/水利...所布局的生活居住的大小设计各 街道的地下供水管道,...总结 利用水源热泵回收电厂循环水的热量, 可减少循环... 　电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术_电力/水利...所布局的生活居住的大小设计各 街道的地下供水管道,...总结 利用水源热泵回收电厂循环水的热量,可减少循环... 　目前,中国燃煤 湘潭大学本科毕业设计说明书 电厂安装烟气脱硫装置的比例非常低,...为了充分利用这部分热量,考虑尾气余热回收利用。根据所选用的 发电类型和设备类型... 　电厂循环水水源热泵供热... 4页 1下载券 电厂利用...火电厂循环水余热回收毕... 7页 免费 热电厂循环...方案说明书 Q 1 ―一 供热设计热负荷 MW G 1 ... 　用高温水源热泵机组对各类中低品位的余热资源进行余热...针对于溴化锂余热回收机组与蒸汽压缩机组在电厂中的...逐步在开发、推广螺杆式机组的实际情况可以得到说明。... 　本文介绍了在节能减排方面进行电厂循环水余热回收利用...采取适当的方法使得机组的排气压力比设计值低,把 40...如果要把水源的热泵技术进行很好地应用,则需要考虑...您所在位置： &
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U．D．C：621．5
Thesisforthe
ResearchandEconomicofthe
Technology
PumpTechnology
Candidate：
ZhangPeijie
Prof．Tian
Supervisor：
andMechanical
Energy,Power
Engineering
DateofDefence：
June，2013
NorthChinaElectricPower
Degree-Conferring-Institution：
University
华北电力大学硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《热泵回收空冷机组余热的技术研
究和经济性分析》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立
进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发
表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文
中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名：涨玮受巳
日期：沙J弓年∥月男E1
华北电力大学硕士学位论文使用授权书
《热泵回收空冷机组余热的技术研究和经济性分析》系本人在华北电力大学攻
读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力
大学所有，本论文的研究内容不得以其它
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利用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热的技术研究与应用
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　（1.5） 中国论文网 /1/view-6181341.htm　　[摘要]本技术利用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热以节能减排为目标、以解决供热的民生问题为出发点，在热力站实现超大温差换热的基础上，设置在热电厂首站内的核心设备――电厂余热回收专用机组，回收电厂发电后的大量乏汽余热用于城市采暖供热。该项目在不增加一次能源消耗的情况下，加大了城市供热面积、减少了大量投资，这为吸收式热泵技术在北方供热电厂的大规模推广提供了很好的指导意义。 　　[关键词]热泵技术； 余热回收 ； 研究应用 　　中图分类号： TK11 5 文献标识码： A. 文章编号： 　　一、利用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热的技术研究 　　（一）大温差吸收式热泵技术 　　大温差吸收式热泵技术完整的系统由以下两个核心技术环节构成： 　　图1-1常规换热器 VS 吸收式换热机组 　　充分利用一次网高温热水中蕴藏的高位热能的做功能力，借助核心设备――设置在热力站处的吸收式换热机组显著降低一次网回水温度。如图1-2所示，在保持二次网运行参数不变的情况下，一次网供回水温度由传统的130℃/～70℃变为130℃/～20℃，供回水温差由～60℃提高至～110℃。该技术的应用将带来如下突出优点： 　　1、一次网供回水温差由60℃增加到110℃，可提升既有热网输配能力80% 　　2、减小新建大型热网管径、免除回水管网的保温措施，大幅降低管网投资 　　3、一次网回水温度降至20℃左右，为高效回收电厂余热创造了条件 　　4、吸收式换热机组在夏季通过简单切换可做吸收式制冷机使用，以城市热网水驱动，产生12～7℃冷水，为空调提供冷源。 　　在热力站实现超大温差换热的基础上，设置在热电厂首站内的核心设备――电厂余热回收专用机组，以汽轮机采暖抽汽驱动，回收汽轮机排汽或循环水余热，加热热网水。通过独创的内部循环设计，在保证体积紧凑的前提下将多台机组逐级升温的功能高度集成，大幅提升电厂内余热回收系统的经济性。 　　图1-2电厂余热回收专用机组等效梯级加热示意图 　　通过系统集成技术将基于吸收式换热的超大温差供热技术和余热回收技术有机结合起来，构成完整的基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术，如图1-3所示。该系统低温的热网回水实现了与电厂凝汽余热的能级匹配，设计工况下，汽轮机的采暖蒸汽热量与凝汽热量的比例近3：1，从整个采暖季运行来看，这个比例可达1：1。这意味着可将电厂供热机组的供热能力提高40%以上，降低系统供热能耗50%以上。 　　图1-3 基于吸收式换热的热电联产集中供热系统示意图 　　此项技术与其它电厂凝汽余热回收技术相比，具备如下优势： 　　1、无需改动原汽轮机组的结构，改造难度小，工程量少，改造周期短； 　　2、通过大幅降低一次热网回水温度，一方面大幅提高管网的输送能力，降低新建管网投资和输送能耗；另一方面，实现了与电厂低温乏汽余热的能级匹配，无需提高抽汽压力和排汽压力，余热回收机组（热泵）即可获得较佳的制热性能，因此不会影响电厂的发电，热网水升温幅度大，回收余热的比例大，通常可占到总供热容量30%～50%，节能性显著； 　　3、由于热泵制热性能较高，回收一定的余热需要的热泵容量相对较小，设备投资较小，占地面积少，经济效益非常显著。 　　二、利用吸收式热泵回收汽轮机乏汽余热技术的项目应用 　　（一）华电大同第一热厂有限公司项目整体方案 　　对同煤“两区”热网上的14座热力站（合计采暖面积273万?）进行改造，站内安装18台吸收式换热机组，将一次网返厂回水温度降低至37℃左右，如图2-1所示。 　　电厂内安装两台HRU85型余热回收机组，其原理是：以部分汽轮机采暖抽汽为动力，驱动余热回收机组，回收低温乏汽余热，用其加热热网回水。热网热水得到的热量为消耗的蒸汽热量与回收的乏汽余热量之和。流量为4000t/h 温度为37℃的热网回水进入电厂后由余热回收机组加热至73℃，再由尖峰热网加热器加热至120℃。 　　图2-1基于吸收式换热的热电联产集中供热方案 　　两台汽轮机的乏汽进入相对应的余热回收机组，放热降温后凝结水返回空冷岛排汽装置。设计工况下单台机组回收乏汽流量100t/h，剩余的乏汽排热量仍然通过空冷岛散到环境，以保持汽机正常的背压。 　　设计工况下，消耗采暖抽汽400t/h，回收200t/h乏汽余热（折合热量131.5MW），供热容量达到400MW，可满足同煤“两区”638万?建筑采暖（383MW）。 　　供热负荷分配如图5-2所示。进入初末寒期，可减少尖峰加热器加热量，使汽轮机多发电。整个采暖季耗热量为356万GJ，采暖抽汽提供177万GJ，乏汽余热提供179万GJ。回收乏汽余热量与消耗采暖抽汽量的比例约为0.9：1。 　　图2-2 华电大同第一热电厂供热负荷分配图 　　（三）华电大同第一热电厂有限公司项目成果 　　华电大同第一热电厂有限公司的吸收式热泵项目实施后，可回收电厂供热机组共计130MW的汽轮机排汽冷凝热，实现新增电厂供热能力200万?，使大同市少建总量相当于200t/h的燃煤锅炉房。每采暖季凝汽余热回收量约为180万GJ，占到总供热量的一半以上，燃煤锅炉效率按80%计算，这部分余热相当于节约7.5万吨标准煤。相应每采暖季可减少CO2排放量17.2万吨 ，SO2排放量557.5吨，NO2排放量485.4吨，灰渣量1.6万吨。此外，由于部分汽轮机乏汽通过余热回收机组凝结降温，可大量节约空冷岛的风机电耗。 　　2011年乏汽余热回收利用机组投运以来，热用户室内温度提升4℃左右。 　　溴化锂吸收式热泵用于直接空冷机组进行乏汽余热回收，在全国是首家采用，通过西安热工院现场试验，1号机组试验汽机真空分别为-75.7kPa（背压14.4kPa）、-70.6kPa（背压19.4kPa）、-65.6kPa（背压24.7kPa）和-61.0kPa（背压29.1kPa），机组发电净功率分别为109.740 MW、108.403 MW、107.363 MW和106.227 MW，进入1号热泵热网水流量约为2000t/h、水温为37℃时，热泵利用乏汽流量分别为80.2t/h、100.3t/h、117.9t/h和131.6t/h，回收乏汽余热热功率分别为51.2MW、64.3MW、75.8MW和84.8MW。
　　2号机组试验汽机真空分别为-74.4kPa（背压15.6kPa）、-69.7kPa（背压20.3kPa）、-64.7kPa（背压25.3kPa）和-60.7kPa（背压29.3kPa），机组发电净功率分别为107.940 MW、107.067 MW、106.395 MW和105.883 MW，进入2号热泵热网水流量约为2000t/h、水温为37℃时，热泵利用乏汽流量分别为88.1/h、108.9t/h、125.4t/h和138.3t/h，回收乏汽余热热功率分别为56.1MW、69.8MW、80.8MW和89.0MW。 　　当热网首站热水出口温度为定值时，汽轮机真空变化对机组整体经济性影响较少，汽机真空运行约在-65.0kPa（背压25.0kPa）时，整体经济性相对较好；当热网首站热水出口温度随汽轮机真空变化而变化时，汽机真空越低机组整体经济性将越好。即在不增加燃料消耗，不降低机组出力的情况下，单台机组可增加供热面积100万平方米。 　　三、技术推广应用前景 　　华电大同第一热电厂有限公司的吸收式热泵余热回收项目顺利投产后，召开了“基于吸收式换热热电联产集中供热新技术”现场经验交流会，此次会议的召开，得到《人民日报》、《光明日报》等多家主流媒体的竞相报导，这为吸收式热泵技术在北方供热电厂的大规模推广提供了很好的指导意义。 　　日，中国城镇供热协会、中国电机工程学会热电专业委员会和山西省大同市人民政府在山西省大同市，隆重召开 “基于吸收式换热热电联产集中供热新技术”现场经验交流会。国家发改委、国家能源局、住建部、科技部，山西省人民政府、大同市人民政府等有关部门领导参加了本次会议。本次会议的目的是通过在华电大同第一热电厂现场观摩余热回收集中供热示范项目、大会交流新技术经验的方式，宣传推广“基于吸收式换热热电联产集中供热最新技术”，研究如何加快推进该新技术在热电联产集中供热领域的应用，以大幅降低城镇集中供热能耗，促进北方采暖地区各级政府及热电供热行业完成“十二五”期间节能减排任务。 　　此外，根据《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》，预计到2020年，全国热电联产总装机容量将达到2亿千瓦，其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为1亿千瓦，热电联产将占全国发电总装机容量的22%，在火电机组中的比例为37%左右。然而截止2009年底，我国热电联产的总装机只占全国总电力装机容量的10%以上，北方地区城镇集中供热面积约38.4亿?，但预计到2020年需达到75亿?，供热缺口巨大。城市供热的巨大需求，单纯依靠新建供热机组难以达到目标，这就给供热机组改造、余热利用技术等带来了巨大发展机会。
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中高温热泵技术在工业余热回收中的应用
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