火电厂节能中热泵技术的应用研究

杨顺超

摘要：经济的快速发展，除了加快各个行业的发展带来更大的经济效益以外，还造成了大量的能源消耗，所以能源消耗也成为了我国能源资源枯竭的一大主要诱因。近些年来，关于节能减排问题国家相继提出了多项方针政策，其中表现最为明显的就是以煤炭消耗为主的火电厂中。热泵技术作为节能减排措施的代表之一，其在火电厂中开始得到广泛推广应用。基于以上内容论文，本文就火电厂节能中热泵技术的应用进行分析，总结火电厂生产中产生的危害问题、热泵技术的供热原理、技术分类、性能评价指标、具体实践应用情况等，并提出相应的应用建议，对火电厂工作人员提出更多且严格的工作要求，以确保节能效果的最大化实现。

Abstract： The rapid economic development， in addition to accelerate the development of various industries to bring greater economic benefits， but also resulted in a large number of energy consumption， so the energy consumption has become a major incentive for the depletion of energy resources in China. In recent years， the country has put forward a number of policies on energy conservation and emission reduction， among which the most obvious is the coal consumption based thermal power plant. As one of the representatives of energy saving and emission reduction measures， heat pump technology has been widely used in thermal power plant. Based on the above content， this paper analyzes the application of heat pump technology in thermal power plant energy saving， summarizes the harm caused by the thermal power plant， the heating principle of heat pump technology， technical classification， performance evaluation index， the specific practice of the application， and puts forward the corresponding application suggestions and more strict requirements for the power plant staff to ensure the realization of the maximum energy saving effect.

关键词：热泵技术；火电厂；能源问题；供热原理

Key words： heat pump technology；thermal power plant；energy problem；heating principle

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0120-03

0 引言

改革开放以来，我国经济呈显著越加繁荣的局面，其在带来绝对优势的同时，所呈现出的问题也逐渐凸显，其中最为明显的就是能源上的巨大消耗问题。相关数据报道结果中表明，能源问题、环境问题的出现，直接造成了我国的能源危机以及环境污染问题。目前能源以及环境问题，已经成为了国家、社会、大众关注的焦点以及热点，因此国家相继出台了众多节能减排政策。伴随我国节能环保工作的不断开展，热泵技术开始在火电厂中大范围推广实施，且取得了重要的地位。火电厂中的热泵技术能够实现对循环冷却水中余热、锅炉排污热量、除氧器排汽热量的回收，实现有效循环，也在有效循环的基础上节约了能耗、提高了经济效益。所以要求每一位火电厂内的工作人员均需要对热泵技术的实践情况有综合性的了解，可以成功应用并实现节能价值。关于热泵技术的具体实践应用问题进行如下汇报。

1 火电厂生产隐患

火电厂的生产隐患，主要集中在粉尘危害方面。生产性粉尘：固体微粒，能够持久的飘浮在作业场上方的空气中。生产性粉尘包括输煤系统煤尘、锅炉运行粉尘、锅炉检修的锅炉尘以及其他综合场所产生的作业性粉尘、石灰石粉尘等。硅尘：游离二氧化硅的粉尘，其中石英产生的危害最为严重。焊接尘：执行焊接作业期间，会涉及到对高温焊药、焊接芯等操作，材料熔化蒸发与空气凝结产生了气溶胶，气溶胶再冷凝后就出现了尘粒。粉尘的分散度越高，那么它的粉尘粒径就越小，存在的稳定性也就越高，一旦工人吸入，直接造成人体危害。例如当粉尘沉淀在肺泡壁上，加上工人长期吸入，就会出现尘肺病（典型职业病）。所以必须重视火电厂生产中粉尘带来的危害性问题，积极做好防治工作。热泵技术在火电厂中的实施，可以综合实现节能减排的效果，对于能源的节约以及人们的身体健康均有益处。

2 热泵技术

所谓热泵技术是在近些年提出来的新兴节能技术，其是在热泵装置的基础上所衍生的低温余热节能技术。下面综合论述热泵技术的工作原理、具体技术分类等内容。

2.1 热泵技术、工作原理

与火电厂中的其他技术相比，热泵技术具有明显的消耗性特点，即消耗高品位能量（具体代表是电能、高温热能等）作为损失，借助制冷机实现热力循环，最终成功将低温余热所产生的热量转化成高温热能技术。热泵技术、工作原理见图1。分析热泵技术工作原理，其是借助热泵装置的运行实现对能量的转化以及综合利用，最终实现节能效果（降低环境污染）。

2.2 热泵系统技术分类

从系统分类上，可以划分为地源热泵系统、空气源热泵系统、水源热泵系统等，下面进行详细分类说明。

2.2.1 地源热泵

地源热泵的低温热源是土壤以及地下水（也就是所说的地源），所以结合温度以及气候等因素分析，其更加适用于北方地区。

2.2.2 空气热源泵

此系统所选择的低温热源，是排除空气源热泵基础上的室外空气。综合热量介质分析，可以划分为风冷式（凝汽器——释放热量——生产热风——干燥/调节气温）、水冷式热泵（凝汽器——释放热量——生产热水）两类。

2.2.3 水源热泵

此系统的低温热源，是地下水、河水、湖泊等，是实现低温位热能转移为高温位热能的装置。但是由于地表的水源会受到季节变化以及天气因素等影响（尤其是东北地区，冬季气候严寒），所以造成热泵机组冬天性能系数呈现不高的不良局面。

2.2.4 水环热泵空调

此系统是在设置闭合水环路的基础上，并联多台小型水——空气热泵机组，所以也是具有回收价值的空调系统。

2.2.5 双源热栗系统（太阳能/空气）

与其他系统相比，此系统的低温热源是空气以及太阳所产生的辐射，将太阳能最为辅助的能源成功融合太阳能热水系统、热泵节能技术，避免了空气热源单一工作所带来的不足之处，另外成功的提高了热泵原本的性能。

2.3 热泵性能评价指标

热泵技术节能效果的实现，需要借助性能评价指标加以支持。具体分析相关评价指标，包括制热系数、制热量以及耗功量、制冷系数，另外火电厂的工作环境、过热度、一次能源利用率等具有一定相关性。所谓一次能源利用率，即指热泵装置输出能量、一次能源消耗数量二者之间产生的比值。热泵制热系数在1以上，用户得到的热能一定高于消耗的电能。总结热泵性能系数，其与热源的温度、过热度以及过冷度等因素均有一定关系。一般情况下当水源热泵机组供水温度控制在9℃以上、20℃以下时，制热系数即在3.6以上、4.1以下。当供水温度控制在15℃以上、30℃以下时，制热系数即在4.3以上。因此，在确保温度季节性变动相对较小的情况下，热泵系统即可实现冬季供热、夏季制冷两方面的需求，提高所获得的能效比。原理图见图2。

3 热泵技术在火电厂节能中的具体应用

火电厂的存在有其必要性，但是存在的能耗以及污染问题不可忽视，加上国家十三五能源规划的提出，促使火电厂的节能管理工作处于严格化发展状态。就目前情况来看，热泵技术在火电厂节能中的应用具有多面性以及综合性特点，具有代表性的就是回收火电厂循环冷却水中的应用、火电厂回热系统中的应用等环节。下面就热泵技术在火电厂节能中的具体应用展开论述。

3.1 回收火电厂循环冷却水应用

回收火电厂循环冷却水中的热泵技术应用，是实现火电厂节能技术的基础、前提。就一般工作经而言，火电厂循环冷却水基本均低于50O℃，从分类情况来看，属于低品位能量（直接利用范围相对狭窄，借助热泵技术提升了冷却水的温度，扩大了应用范围）。作为火电厂中的工作人员，均了解火电厂中冷却水的蕴含能量总数相对较大，另外稳定性良好，这些特点均构成了热泵系统低温热源的理想条件。实际工作中，以循环冷却水作为低温热源时具备诸多优越性，例如结构简单、稳定性高、综合经济效益好，最终成功实现余热利用、节能减排效果。试举例分析，作为火电厂中的工作人员，其将电厂循环水输送到热力站的基础上能够借助热泵技术实现二次管网的用水加热，最终采暖水被输送到换热设备之中。另外，火电厂工作人员也能够结合用户的需求完成电能转化。但是为了确保热泵技术的实践效果，要求工作人员对热泵技术的形式应用方式、能源选择进行注意，需要综合火电厂的实际情况、主客观条件加以综合判定，确保热泵技术的应用不但合理且高效、稳定。

3.2 火电厂回热系统应用

本文开篇就已经说明，在我国当前能源危机严重的情况下，各个行业都在寻找着符合自身发展的节能减排技术，而火电厂中热泵技术的实施，则高效的实现了节能效果，符合我国行业可持续发展的需求，也符合当前人们对于能源以及大气的保护需求。从热泵技术在火电厂回热系统中的具体应用情况来看，此技术不但能够回收循环冷却水余热，还能返回热力系统中的相关加热凝结水，此过程不但能够控制低压抽汽消耗量，还能增加电厂的整体发电量、降低火电厂发电煤炭耗量。在此系统中的热泵技术，其能够在凝结水中引入热力系统的基础上，引入加热器处热力系统。但是为了保证此技术的实施效果，在执行相关操作的过程中需要综合火电厂节能需求以及要求来选择热泵技术的具体应用参数情况，还需要考虑到此技术本身所具有的性能特点以及机组特点等情况、差异问题等等，这就需要火电厂中的工作人员对此问题加以重视，成功选择出符合火电厂要求的热泵技术，为火电厂节能工作的实现打好前提基础。

3.3 加热锅炉进风应用

综合火电厂节能工作的具体开展情况来看，其在开展中发现锅炉暖风器的作用：利用辅助蒸汽——加热锅炉进风——提高空气预热器的空气温度/避免低温腐蚀问题。另外，结合实际工作发现，借助了热泵技术不但成功的降低了辅助所需的蒸汽用量，还控制了抽汽的总消耗量问题，所以此技术的实施有效的实现了节能、经济的双重效益。结合火电厂中的具体工作情况分析，暖风器加热将蒸汽转化为热水，所以作为火电厂工人员其能够直接改善暖风器加热中产生的泄漏、水击等不良问题，最大程度上凸显了暖风器的整体应用价值。但是需要注意，为了确保改善的效果，要求工作人员的改善工作是在结合具体实际工作的基础上，并且经过反复论证的前提下所开展的。还有，通常情况下我们都会将火电厂设置在远离市中心的位置，这与火电厂中烧煤所造成的大量碳排放、粉尘污染、空气污染、气体噪声等因素相关（火电厂传统工作原理：煤——锅炉燃烧——水加热为水蒸气——蒸汽轮机做功——发电机发电。2006年开始应进行改造，对产生的烟尘进行处理——排放水蒸气——提高热效率）。所以，综合以上因素分析在节能中想要进行余热管网铺设，不但需要投入物力，还需要进行人力方面的大量投入，所以由于人员以及消耗资本等方面的因素考量，此方式在火电厂整体节能工作中无法实现相对较好的经济收益。这些问题就对作为火电厂的工作人员提出了更多的要求，例如其需要综合分析热泵技术应用中的稳定技术情况，在利用电厂余热的基础上提升火电厂生产效率，最终实现节能环保效果。

3.4 回收锅炉排污能量应用

综合热泵技术在火电厂中的实践效果，其价值显著，就其在回收锅炉排污系统中的应用效果来说，其实现了节能、降低污染的双重效果，这符合当前人们对于火电厂节能减排的需求。从锅炉排污量情况来看，其总体排污量已经达到了蒸发量的600，另外由于锅炉的常年运行，所以其产生的压力、温度一直相对较高，而作为火电厂工作人员其在应用热泵技术的情况下，能够成功回收锅炉排污能量，最终实现循环再利用（热泵技术应用——回收排污能量——循环利用）。但是综合实际工作开展情况来看，受到锅炉运行、技术等主客观因素的影响，所以存在明显的不足，出现了稳定性不佳的情况，在控制工作的执行上相对较难。要求火电厂中的工作人员在执行回收锅炉排污能量的工作中明确可能产生的风险与问题，成功做到规避、稳定的运行。

3.5 回收除氧器排汽热量应用

火电厂工作中一般不会造成大量热量浪费的问题，但是排除氧器排汽（此操作热量损失严重）。所以为了降低热量损失问题，需要对损失能量进行回收和检验。另外，回收除氧器排汽热量中采取热泵技术，能够实现降低节能投资、提高节能效果的双重价值。

4 结语

经济的发展推动了各个行业的发展，但是在没有得到综合把控的情况下，其所带来的问题也是不可避免的，其中最为明显的就是我国所面临的能源危机问题。针对本文研究内容来看，热泵技术在火电厂中的实践应用实现了明显的节能效果，符合我国节能减排各项政策的落实标准。所以，对于火电厂的工作人员提出了更为严格的要求，热泵技术作为新兴技能技术代表之一，很多人对此技术还存在着模糊概念，要求相关工作人员必须强化对热泵技术的认识和掌握，在不断的实践研究基础上提升火电厂节能工作的综合水平。

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