CN101004305A - 利用热泵技术回收电厂冷却余热供暖、制冷、制备热水的方法 - Google Patents

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Abstract

电厂冷却水冷却蒸汽时带走的能量占整个电厂总能耗的55％左右，通常情况下这部分能量白白浪费，本发明提供一种利用热泵技术回收电厂冷却余热供暖、制冷、制备热水的方法。水源热泵机组在取暖季节或制备生活热水时提取电厂冷却水所含的低品位余热，通过机组做功向用户提供取暖用热水。制冷季节，水源热泵机组通过与自然水域的水进行热交换，向用户制备制冷空调所需冷水。本发明的有益效果是：该系统实现了能源循环利用，能效比可达1∶4以上，大大减少了煤等固体燃料的使用和排放，节能环保。

Description

利用热泵技术回收电厂冷却余热供暖、制冷、制备热水的方法
所属技术领域
本发明提供的利用热泵技术回收利用火/核电厂的循环冷却水热量进行采暖、制冷、制备热水的系统，涉及暖通与电力两大领域。
背景技术
大型核/火(热)电厂中绝大多数汽轮机组是凝汽式机。汽轮机利用高温高压蒸汽做功的热力循环中必须存在冷端，即蒸汽动力循环中汽温最低的点位。对凝汽式机组，蒸汽经汽轮机全部叶轮做功后，成为乏汽，排至排汽缸，进入汽机冷端——凝汽器。乏汽温度25～45℃。在凝汽器这个非接触式冷却器中，乏汽经管壁传热至循环冷却水，释放凝结潜热，变成凝结水后被重返锅炉。
凝汽式机组的主要热损失是冷端损失，所失掉的热量超过了汽机用于做功的热能。因排汽凝结所造成的单位蒸汽流量的热损失对热机生产过程是不可避免的。保证汽机冷端功效的是流经凝汽器吸收乏汽凝结潜热的循环冷却水。
冷却水有两个来源：一是取至自然水域(开式循环)；二是来自电厂的冷却塔(闭式循环)。吸收乏汽余热的冷却水排放至江、河、湖、海等自然水域，经与环境水体的掺混和对大气的散热，将大量的余热弃置水域(排水问题)，自身得以冷却；发电厂再自水域中尽可能少受该余热影响的水区抽取新的、低温循环冷却水(取水问题)，以保障凝汽器的冷却效果，这即是所谓的“水面冷却”，或称“一次循环冷却”问题。如电厂所处地域水源匮乏，则必须采用冷却塔来冷却循环水，冷却水携带的余热经冷却塔释放到大气，冷却后的循环水再送入凝汽器冷却乏汽，这是所谓的“冷却塔冷却”，或称“二次循环冷却”问题。发电机组不停止运行，循环冷却水则一刻不停地将大量余热弃置于环境，自然造成了能源的浪费和明显的环境热影响。
火(热)电厂的燃料燃烧总发热量中只有35％左右转变为电能，而60％以上的热能主要通过锅炉烟囱和汽轮机凝汽器的循环冷却水失散到环境中。相比之下，循环冷却水携带走的废热量又占其中绝大部分。排出的温排水温度视电厂所处地区而异，冬季20～35℃；夏季25～45℃。属于50℃以下的低品位热能，不能直接利用。
发明内容
热泵技术是一种把低温位的热能输送至高温位的技术。利用热泵技术回收电厂余热、特别是回收汽轮机循环冷却水余热的工作原理是：热泵利用该余热源作为低温热源，以热泵系统中的工质作为热的载体。当在热泵机组的冷端输入8～35℃低温水时，在其热端可获得45～85℃热水，这个过程只需消耗少量电能(大约占输出能量的1/4～1/5)即可实现。由电厂循环冷却水系统、水源热泵机组及用户末端散热系统组成的热电厂乏汽余热回收采暖供热系统是充分利用废热的节能、环保项目。
技术方案：
电厂冷却水为开式循环系统时，供暖季节或其他季节：用水泵抽取海水、河水、湖水等自然水经过净化处理后进入蒸汽冷凝器冷却汽轮机乏汽，乏汽变为液态水放出大量的潜热，潜热把自然水加热到温度为10℃-50℃左右排出，排除后经过水质处理，用水泵抽取该含有大量余热的水进入热泵机组的蒸发器(换热器)换热，温度变为0℃-10℃左右排出，此热泵机组的冷凝器端产生热量把自来水或工业用水加热到40℃-95℃排出给建筑供暖或用来加热生活热水，供暖后水温降低再回到冷凝器，如此循环不已。
夏季：利用同一套热泵机组，通过水泵把经过净化处理后的自然水域的水(10℃-40℃)抽到热泵机组的冷凝器(换热器)，换热后水温升高排出。热泵机组的另一端蒸发器把空调水降温到5℃-10℃送到建筑内制冷，空调水供冷后温度升高重新回到蒸发器，如此循环制冷。
本发明的有益效果是：该系统实现了能源循环利用，能效比可达1∶4以上，大大减少了煤等固体燃料的使用和排放，节能环保。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的原理图。
图1中：1指江、河、湖、海等自然水域，2指电厂汽轮机尾气蒸汽冷凝器，3指水源热泵机组，4指取水水泵，5指排水管道，6指排水管道，7指夏季取水使用的水泵，8指冬季取水使用的水泵，9指冷暖空调及生活热水用户1，10指冷暖空调及生活热水用户2，11指冷暖空调及生活热水用户3，12指冷暖空调及生活热水用户N(N代表无限数字)
图中1具体工作方式：
在取暖季节或制备生活热水时，通过水泵4取自然水域水1，进入电厂蒸汽冷凝器2，冷凝时水被加热，一部分通过排水管道5排回水域中，另一部分通过水泵8进入水源热泵机组3，进入机组3的水经过换热变为温度低的水通过排水管道6排向水域中，水源热泵3通过做功，把自来水加热到取暖或制备热水所需的温度，向9、10、11、12等用户供暖或制备热水，供暖或制备热水完成后的水再回到水源热泵机组循环使用。
在制冷季节，通过水泵7取自然水域水1，进入水源热泵机组3，进入机组3的水经过换热变为温度高的水通过排水管道6排向水域中，水源热泵3通过做功，把自来水制冷到建筑制冷所需的温度，向9、10、11、12等用户制冷空调水，制冷完成后的水再回到水源热泵机组循环使用。

Claims (2)

1、一种利用热泵技术回收电厂冷却余热供暖、制冷、制备热水的方法，由电厂蒸汽冷凝器、水源热泵机组、水泵、冷却水、冷暖空调及生活热水用户、给排水管道等部分组成。其特征是：水源热泵机组在取暖季节或制备生活热水时提取电厂冷却水所含的低品位余热，通过机组做功向用户提供取暖用热水。制冷季节，水源热泵机组通过与自然水域的水进行热交换，向用户制备制冷空调所需冷水。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是：在取暖季节或制备生活热水时，通过水泵取自然水域水，进入电厂蒸汽冷凝器，冷凝时水被加热，一部分通过排水管道排回水域中，另一部分通过水泵进入水源热泵机组，进入机组的水经过换热变为温度低的水通过排水管道排向水域中，水源热泵通过做功，把自来水加热到取暖或制备热水所需的温度，向用户供暖或制备热水，供暖或制备热水完成后的水再回到水源热泵机组循环使用。
在制冷季节，通过水泵取自然水域水，进入水源热泵机组，进入机组的水经过换热变为温度高的水通过排水管道排向水域中，水源热泵通过做功，把自来水制冷到建筑制冷所需的温度，向用户制冷空调水，制冷完成后的水再回到水源热泵机组循环使用。
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