大同发电有限责任公司乏汽余热利用经济效益分析
孙胜伟
摘 要：大同发电有限责任公司660MW超临界空冷机组乏汽余热利用采用的是溴化锂循环热泵技术，通过对乏汽余热的再利用，可降低燃煤量和水量，减少二氧化硫排放，降低了热能损失，提高了电厂能源综合利用水平。通过对热泵运行三年来运行状况分析和数据研究，与设计方案的设计经济效益进行对比。
关键词：热泵；乏汽余热；经济效益；分析
1 概述
大同发电有限责任公司三期#9、#10机组为超临界纯凝直接空冷机组，采用热泵和热网加热器联合供热，首先利用热泵提取辅机循环水温降产生的余热（从35℃下降至27℃），将热网回水由60℃加热到90℃，再通过热网加热器，利用9、10号机组的0.98Mpa、355℃抽汽进行加热，将热水温度从90℃提高到110℃对外供热。通过对电厂低位品位热源辅机循环水冷却余热的利用，降低了供热能耗，提高机组热效率，节约了燃煤量和水。减少了二氧化硫排放，提高了电厂的综合效益。
2 热泵原理与流程
溴化锂吸收式热泵由取热器、浓缩器、加热器和再热器四个组件构成，以高品质抽汽蒸汽为驱动热源，溴化锂溶液为吸收剂，水为制冷剂。在取热器中利用水在低压真空状态下沸点降低便会低温沸腾、气化的的特性，形成低压饱和水蒸汽。然后，将水蒸气引入到加热器，再以吸收辅机循环水热量后的溴化锂溶液喷淋，由于溴化锂溶液具有强大的吸水性，吸收水蒸气会产生大量的热，从而将加热器中热网回水进行加热，使其温度升高。浓缩器是用来对吸收水蒸气后变稀的溴化锂溶液再进行浓缩，重新得到具有强大吸水性的溴化锂浓溶液，从而再次进行喷淋放热。再热器是通过对浓缩器内蒸汽加热浓缩溴化锂稀溶液变成溴化锂浓溶液这一过程蒸发出来的二次乏汽进行利用，对上述循环管路中经过加热器加热后的热网回水进行再加热，从而达到更高的温度。
3 设计参数与经济性效益
热泵的驱动热源为9、10号机组355℃、0.98MPa部分抽汽减压至355℃、0.8 MPa的饱和蒸汽，热泵起动后提取辅机循环水温降产生的余热（从35℃下降至27℃），在采暖的初末寒期由于热网循环水供水温度只需90℃热泵系统可以单独运行，不需要投入热网加热器，直接经过热泵将热网回水由60℃加热到90℃，对外集中供热。在极寒期，联合投入热网换热器，由热网换热器利用355℃、0.98Mpa的高品质蒸汽抽汽加热，将热网回水温度再由90℃加热到110℃对外集中供热。
本项目设计采用热泵回收余热量为130.27MW ，一个供热季按165天计算，节省标煤为6.95 万吨，节约用水量为79.84万吨。少排放SO2为0.17万吨。
4 实际运行经济性效益
以2012-2013供热季为例，在供热的初末寒期（11月、2月和3月）共计供热197万吉焦，在实际运行中单纯的热泵投入不能满足供热需求，所以也投入热网加热器，按温度分摊其中热泵分摊159万吉焦，热网分摊38万吉焦。除去热泵驱动蒸汽相当于少抽0.98Mpa、355℃高品质蒸汽322.7吨。在极寒期（12月和1月）共计供热211万吉焦，采用热泵与热网加热器串联运行才能满足热网循环水110℃的要求，按温度分摊其中热泵分摊74万吉焦，热网分摊137万吉焦。除去热泵驱动蒸汽相当于少抽0.98Mpa、355℃高品质蒸汽106.9吨。
按照将少抽的蒸汽转换成节约的煤来计算，每100吨0.98Mpa、355℃蒸汽可发电21MW。在此供热季的初末寒期平均煤耗为276 g/kwh，极寒期平均煤耗为263 g/kwh。节约标煤量：
初末寒期：21MW *3.227百吨*24小时*105天*276（g/kwh）=47133吨（标煤）
极寒期： 21MW *1.069百吨*24小时*60天*263（g/kwh）=8502吨（标煤）
在此供热季可节约标煤5.56万吨，按在此供热季平均标煤单价510元/吨计算，可节约燃煤费用2836万元，
在此供热季辅机平均循环水量：13475吨/小时，循环水进入冷却塔的蒸发量为1.4%，由于循环水进热泵，在一个采暖期可少蒸发水量：13475*1.4%*165天*24小时= 74.7万吨。按吨水单价3.61元/吨计算，可节约水费270万元。
此供热季季共计节约费用：3106万元。
在此供热季入炉煤平均热值为4486大卡，平均硫份1.22%，脱硫效率95%，少产生的二氧化硫量：5.56*7000/4486*1.22%=0.11万吨。
5 结论
从本文的分析可见，大同发电有限责任公司乏汽余热的经济效益在实际运行中并达到设计的高度，在供热的初末寒期未能达到热泵单独供热的要求，在极寒期分摊的供热量较少。但在电厂辅机循环水余热属于低位品位热源，一般不进行利用，直接释放造成巨大的环境污染和能源浪费，同时每年蒸发损失水量严重。利用热泵技术，不仅有效的回收利用了电厂机组辅机冷却水的余热，降低了供热能耗，提高机组热效率，最主要的是在煤、水资源日益溃乏的今天，节约了燃煤量和水。减少了二氧化硫和二氧化碳排放，提高了电厂的社会效益，远大于经济效益。
参考文献：
[1]郭海生.发电厂冷凝热回收实例分析[J].科技创新与生产力，2011（08）.
