盡管循環(huán)水余熱溫度甚低( ≤45℃) , 現(xiàn)代熱泵技術將其溫度提升至60～90℃, 甚至更高一些溫度還是完全可行的。雖然現(xiàn)代熱泵技術較為成熟, 商品化的熱泵機型種類己名目繁多, 但完全適應電廠循環(huán)冷卻水余熱回收利用的熱泵機組 以及回用途徑的優(yōu)選仍待研究解決。一般而言, 高效回收利用中的關鍵問題應是:

 

  ( 1) 尋求能充分利用熱力發(fā)電廠廢棄熱或汽輪機低壓抽汽  熱為驅(qū)動源的高效低成本熱泵。自上世紀70 年代以來, 熱泵技術已有了飛速發(fā)展, 進入實用的種類有三、四種之多。廣泛采用的有蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵。吸附式熱泵雖尚未進入工業(yè)實用, 但在工業(yè)余熱利用的研發(fā)中己顯示出優(yōu)勢。壓縮式熱泵的壓縮機多以電能驅(qū)動, 電能屬高品位能源, 使用廠用電驅(qū)動熱泵來獲取余熱能的利用, 其運行成本并不經(jīng)濟; 吸收式熱泵以熱能驅(qū)動, 如果使用燃料燃燒的熱能, 則也是消耗高品位能源來獲取余熱能的利用, 同樣應考慮成本合算與否。而工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的中溫、中壓余(廢) 熱等應該是最理想的熱泵驅(qū)動能, 既避免了高級資源的浪費, 還能充分利用廢棄能量。電力生產(chǎn)過程中就不乏廢熱的排放, 如鍋爐二次排污擴容蒸汽可用以作為吸收式、吸附式熱泵的驅(qū)動源。電廠設計一般采用排污擴容器對部分排污熱量與工質(zhì)進行回收, 但在實際應用中由于運行和技術原因, 連續(xù)排污擴容器蒸汽壓力與液位波動很大, 且不易控制, 難以將閃蒸出的蒸汽可靠回收到熱力系統(tǒng)。很多電廠雖設置了排污回收系統(tǒng), 由于應用困難, 大多棄之不用[5]。熱力系統(tǒng)中還有較大的疏水系統(tǒng)、汽輪機軸封漏汽系統(tǒng)等可供使用; 機組抽汽更可用做熱泵驅(qū)動熱能, 循環(huán)冷卻水經(jīng)熱泵提升溫位后的熱能再利用, 應比直接使用抽汽功效更高。充分利用熱力發(fā)電廠的優(yōu)越條件, 開發(fā)針對性更強的低價、高效熱泵機型( 工質(zhì)循環(huán)方式、工質(zhì)選擇) 是這一事業(yè)的核心; 利用這些驅(qū)動熱源的可行性及熱經(jīng)濟性, 則是其研究的重點問題之一。

 

  ( 2) 提升溫度后循環(huán)水余熱的有效利用。熱泵產(chǎn)生的熱量如何利用, 是關系到循環(huán)水余熱利用實用價值的根本問題。熱泵提升熱量如需借用城市供熱管網(wǎng), 則必須符合供熱網(wǎng)的技術要求。通常水熱網(wǎng)供水溫度為150℃, 熱泵提升循環(huán)水余熱后的溫度難于達到, 不可利用現(xiàn)成管網(wǎng); 對占熱力發(fā)電機組86%以上的非供熱機組這種主體機型, 為循環(huán)水余熱利用而單獨鋪設供熱管網(wǎng)( 除電廠廠區(qū)內(nèi)和廠址附近區(qū)域短距離供熱之外) 似乎不大可能。提升溫度后的余熱量盡可能在電廠附近區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)過程及冬季采暖中利用。但需注意, 當夏季無需供熱季節(jié), 若將熱泵轉(zhuǎn)作制冷循環(huán)運行, 循環(huán)水余熱不僅不可再利用, 而且循環(huán)冷能源技術卻水也不可作為熱泵制冷循環(huán)中工質(zhì)凝結(jié)放熱的受納體。這一 點有別于一般水源( 如河水、海水、地下水、污水) 熱泵的運行模式。因為除吸收汽輪機凝汽器乏汽凝結(jié)熱外, 不允許額外增加電廠循環(huán)冷卻水的溫升。提升溫度后的熱量也可能用于海水淡化的低溫閃蒸工藝過程, 替代直接使用抽汽, 更經(jīng)濟地實現(xiàn)電廠的水電聯(lián)產(chǎn), 而成為有效利用的一個重要方面。更值得注意的重要利用途徑是: 回饋至電廠自身的熱力循環(huán), 以提高熱機熱經(jīng)濟性, 即創(chuàng)建所謂的“熱泵回熱循環(huán)系統(tǒng)”。提高蒸汽動力循環(huán)的根本途徑之一是提高工質(zhì)吸熱過程的平均溫度。在蒸汽動力循環(huán)的吸熱過程中, 水的預熱至沸騰是整 個吸熱過程( 沸騰、汽化、過熱) 中溫度最低的環(huán)節(jié)[6]。若對此予以改進, 即可大大提高整個吸熱過程的平均溫度, 給水回熱系統(tǒng)即是對此而設的, 它對機組和電廠的熱經(jīng)濟性起著決定性的作用。熱泵將循環(huán)冷卻水熱量溫位提升至60℃以上, 可以回熱至凝結(jié)水, 提高給水吸熱過程的平均溫度, 并減少低壓抽汽用于回熱系統(tǒng)的汽量。熱泵驅(qū)動熱源的選擇及余熱提升溫度后的熱量回饋電廠熱力系統(tǒng)這兩大環(huán)節(jié)都楔入了電廠的熱力系統(tǒng), 可能干擾業(yè)已優(yōu)化了的系統(tǒng)及其熱經(jīng)濟性。因此, 電廠循環(huán)水余熱利用不應是現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化的熱泵技術的簡單移植, 而必定要把現(xiàn)代先進的熱泵技術( 包括尚處于研發(fā)階段的技術) 和熱力發(fā)電廠的實情緊密聯(lián)系一起, 尋求余熱利用量最大化和電廠投資、運行經(jīng)濟最優(yōu)化的有機統(tǒng)一。