冷凝熱供熱工程介紹.doc

國陽新能第三熱電廠利用冷凝熱集中供熱工程簡介太原理工大學蘇保青2010年3月國陽新能第三熱電廠利用冷凝熱集中供熱工程簡介太原理工大學蘇保青1 概述1.1 熱電廠冷凝熱的特點與現(xiàn)狀處理方法1.1.1熱電廠冷凝熱的特點經(jīng)汽機作功后的蒸汽（排汽）冷凝（放熱）成凝結水再經(jīng)回熱后進入鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在汽機中作功，在這個熱媒的循環(huán)過程中，需要放出大量的冷凝熱。冷凝熱的主要特點如下：品位低。排汽壓力：水冷，4-8kPa；空冷，15kPa。冷凝溫度:水冷，29-41.5；空冷，54。量大、集中。平均發(fā)電耗熱約占總輸入的32%左右。純凝汽工況排入大氣的可回收冷凝熱占50%以上，為發(fā)電耗熱的1.5倍以上；供熱工況可回收冷凝熱約為發(fā)電耗熱的0.7-1.3倍?；鹆Πl(fā)電廠各項損失參考值*如表1所示，其中汽輪機排氣熱損失（冷端損失）巨大?，F(xiàn)代火力發(fā)電廠各項損失參考值(%) 表1項目電廠初參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)超高參數(shù)超臨界參數(shù)鍋爐熱損失111098管道熱損失110.50.5汽輪機機械損失10.50.50.5發(fā)電機損失10.50.50.5汽輪機排氣熱損失61.557.552.550.5*熱工手冊 任澤霈等 主編 機械工業(yè)出版社 2002年11月第一版1.1.2熱電廠冷凝熱現(xiàn)狀處理方法）冷凝熱排空(丟棄)熱電廠做功后的蒸汽需要冷凝成水回到鍋爐。目前普遍采用的方法是通過水冷或空冷冷凝蒸汽，冷凝熱排入大氣。）冷凝熱回收 由于冷凝熱屬于低品位熱源，難以利用,除低真空的背壓機組外，極少回收。1.2 國陽新能的基本情況 1) 隨著陽煤集團國陽新能的高速發(fā)展，集中供熱熱源日顯不足。原設計能力465萬平方米，2010年冬季供熱面積將達到約600萬平方米，預計十二五末將達到800萬平方米，缺口較大。2) 國陽新能第三熱電廠現(xiàn)有的兩臺35MW和一臺60MW供熱發(fā)電機組冷凝熱排空。3) 設計8臺30MW溴化鋰吸收式高溫熱泵和4臺13MW離心式熱泵，回收冷凝熱135MW，實現(xiàn)總供熱面積720萬平方米。一期工程為6臺30MW溴化鋰吸收式高溫熱泵，回收冷凝熱72MW。 1.3 設計思想火力發(fā)電廠冷凝熱通過涼水塔或空冷島排入大氣，形成巨大的冷端損失，是火力發(fā)電廠能源使用效率低下的主要原因，不僅造成能量和水（或電）的浪費，同時也嚴重地（熱）污染了大氣?；鹆Πl(fā)電廠冷凝熱排空，是我國乃至世界普遍存在的問題。是浪費，也是無奈。然而，隨著熱泵技術的發(fā)展，特別是大型高溫水源熱泵的問世，使得發(fā)電機組冷凝熱回收將成為可能。電廠冷凝熱品位低，必須用熱泵提取之；冷凝熱量大、集中，在電廠內(nèi)或電廠附近一般難以找到足夠的穩(wěn)定的熱用戶，必須遠距離集中供熱，用大型高溫水源熱泵吸收低品位的冷凝熱，以高溫水大溫差遠距離傳送到城市換熱站。一般熱泵機組制出的熱水為40-50，這個溫度對于集中供熱顯然太低，集中供熱要求熱泵機組出口水溫為70-90，同時要求水源熱泵平均制熱能效比COP經(jīng)濟合理。利用高溫水源熱泵吸收在汽機排汽中的冷凝熱，將集中供熱50-60的回水加熱到80-90，再用換熱器將水溫提高到熱網(wǎng)供水溫度，對城市集中供熱。高溫水源熱泵對電廠冷卻水制冷，回收冷凝熱，冷卻水無需在冷卻塔冷卻，可減少能耗、水耗及其它運行費用。高溫水源熱泵對熱用戶制熱，冬季供暖，夏季供冷，四季提供生活熱水。2方案設計2.1冬季供暖集中供熱系統(tǒng)方案1為國陽新能三電廠一期工程，利用235MW供熱發(fā)電機組冷凝熱及抽汽供暖，回收冷凝熱72MW ，集中供熱系統(tǒng)如圖1所示。 方案2為國陽新能三電廠供熱系統(tǒng)最終規(guī)模，利用（235+160）MW供熱發(fā)電機組冷凝熱及抽汽供暖，回收冷凝熱135MW ，集中供熱系統(tǒng)如圖2所示。2.2冬季供暖夏季供冷四季洗浴集中供熱系統(tǒng)方案3為冬季采暖及洗浴工況集中供熱系統(tǒng)，如圖3所示。 方案4夏季制冷及洗浴工況集中供熱系統(tǒng)，如圖4所示。 供熱供冷停用時，洗浴用熱由燃氣爐提供。3 冷凝熱回收的效益分析3.1節(jié)能節(jié)水分析）供暖供暖期151天；冷凝熱回收135MW；日節(jié)水3500噸。節(jié)能1761264GJ，節(jié)標準煤（按鍋爐平均運行效率60%估算）10萬噸；節(jié)水52.85萬噸。2）供冷供冷期92天；冷凝熱回收135MW；日節(jié)水3500噸。節(jié)能1073088GJ，節(jié)標準煤（按鍋爐平均運行效率60%估算）6.1萬噸；節(jié)水32.2萬噸。合計: 節(jié)能2834352GJ，節(jié)標準煤（按鍋爐平均運行效率60%估算）16.1萬噸；節(jié)水85.05萬噸。3.2環(huán)境效益分析）供暖每年少排灰渣6.6萬噸，少排煙塵238噸，少排二氧化硫3002噸，少排氮氧化物1422噸，少排二氧化碳25.4萬噸。2）供冷每年少排灰渣4萬噸，少排煙塵145噸，少排二氧化硫1831噸，少排氮氧化物867噸，少排二氧化碳15.5萬噸。合計: 每年少排灰渣10.6萬噸，少排煙塵383噸，少排二氧化硫4833噸，少排氮氧化物2289噸，少排二氧化碳40.9萬噸。3.3經(jīng)濟效益分析）供暖年節(jié)能1761264GJ（其中一期939340GJ），每GJ按27元計算，毛收入收4755萬元（其中一期2536萬元）；年節(jié)水52.85萬噸，每噸按5元計算，收益264萬元。2）供冷年節(jié)能1073088GJ，每GJ按27元計算，毛收入2896萬元；年節(jié)水32.2萬噸，每噸按5元計算，收益161萬元。合計: 每年節(jié)能毛收入7651萬元；節(jié)水收益425萬元。3.4能效分析）235MW供熱發(fā)電機組鍋爐效率89%，管道熱損失1%，汽機損失1%，發(fā)電機損失1%，發(fā)電35MW。純凝汽工況進汽138噸/時，排汽101.7噸/時，電廠效率31.2%，冷端損失54.8%。凝氣工況下如圖5、圖6所示。 供熱工況1進汽164噸/時，抽汽40噸/時，排汽79.3噸/時，電廠效率49.0%，冷端損失37.0%，如圖7、圖8所示。回收冷凝熱電廠效率可以達到85%，如圖9所示。 供熱工況2進汽190噸/時，抽汽80噸/時，排汽57噸/時，電廠效率62.4%，冷端損失23.6%，如圖10、圖11所示。回收冷凝熱電廠效率可以達到85%，如圖9所示。 凝氣工況下電廠供電標煤耗437g/kwh；供熱工況1電廠供電標煤耗279g/kwh；熱回收供熱工況1電廠供電標煤耗160g/kwh；供熱工況2電廠供電標煤耗219g/kwh；熱回收供熱工況2電廠供電標煤耗160g/kwh。2009年全國平均供電標煤耗342g/kwh。供電標煤耗比較如圖12和圖13所示?？梢钥闯觯兡龤夤r下小機組供電標煤耗遠高于全國平均供電標煤耗，是全國平均供電標煤耗的1.28倍; 供熱工況1下小機組供電標煤耗低于全國平均供電標煤耗，是全國平均供電標煤耗的82%；熱回收供熱工況下小機組供電標煤耗遠低于全國平均供電標煤耗，僅為全國平均供電標煤耗的47%。熱回收供熱工況下機組年平均供電標煤耗270g/kwh。(按機組年運行小時數(shù)6000，采暖季151天計算)）60MW供熱發(fā)電機組鍋爐效率89%，管道熱損失1%，汽機損失1%，發(fā)電機損失1%，發(fā)電60MW。純凝汽工況進汽245噸/時，排汽184噸/時，電廠效率僅為30.1%，冷端損失55.9%。供電標煤耗：未回收冷凝熱453g/kwh。供熱工況1進汽330噸/時，抽汽150噸/時，排汽103.9噸/時，電廠效率62.1%，冷端損失23.9%，供電標煤耗：220g/kwh?；厥绽淠裏犭姀S效率可以達到85%，煤耗：回收冷凝熱供電標煤耗160g/kwh。供熱工況2進汽341.5噸/時，抽汽170噸/時，排汽93.3噸/時，電廠效率65.2%，冷端損失20.8%，供電標煤耗：210g/kwh?；厥绽淠裏犭姀S效率可以達到85%，供電標煤耗：回收冷凝熱供電標煤耗160g/kwh。機組指標參數(shù)比較 表機組工況進汽（t/h）抽汽（t/h）熱效率（%）供電煤耗（g/kwh）35MW 純凝汽138031.1437供熱11644049.0（85）279（160）供熱21908062.4（85）219（160）60MW純凝汽245030.1453供熱133015062.1(85)220(160)供熱2341.517065.2(85)210(160)600MW純凝汽36-40300-2902009年全國平均供電標煤耗342注;括號內(nèi)的數(shù)字為回收冷凝熱的值本工程小熱電機組與600MW大型火電機組指標參數(shù)比較如表2所示。小火電效率低煤耗高，而帶供熱的小熱電效率并不低，煤耗并不高，特別是能夠回收冷凝熱的小熱電效率之高，遠高于大（600MW及以上）火電；煤耗之低，遠低于大（600MW及以上）火電。呼吁對效率高煤耗低的小熱電要高抬貴手，不要在壓小火電的同時傷及無故。06年以來全國平均供電標煤耗比較如圖17所示。前兩年關停小火電供電標煤耗明顯下降，07年比06年降低10g/kwh，08年比07年降低12g/kwh，而2009年收效甚微（2009年，全國關停小火電2617萬千瓦?！笆晃濉逼陂g，全國累計關停小火電6006萬千瓦，超過計劃目標1006萬千瓦，），僅比08年降低3g/kwh，說明2009年被關掉的一部分是小熱電，通過關停小火電降低供電標煤耗是有限的，今后對火（熱）電廠節(jié)能主攻方向建議轉為冷凝熱回收，冷凝熱回收潛力巨大，前景廣闊，大有可為。4冷凝熱回收的前景預測4.1節(jié)能減排預測據(jù)國家有關部門公布，至2009年低，我國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設備容量87407萬千瓦，其中火電65205萬千瓦，可資利用的火電按15000萬千瓦（不足四分之一）估計，每發(fā)1瓦電回收冷凝熱按0.7瓦估計，供暖期按5個月估計，供冷期按3個月估計，每年可回收冷凝熱2177.28百萬吉焦。如果供熱鍋爐平均運行效率按60%估算，每年可節(jié)標準煤1.2億噸。如果被改造的有50%的水冷機組，按每兆瓦裝機容量年節(jié)水1萬噸計算，每年節(jié)水15億噸。每年減排二氧化碳3億噸，向大氣中少排熱2177百萬吉焦。4.2市場及經(jīng)濟性預測按照以上預測，回收冷凝熱總裝機容量為105000兆瓦，溴化鋰吸收式熱泵與離心熱泵按7:3估算，需要溴化鋰吸收式熱泵總裝機容量73500兆瓦，需要離心熱泵總裝機容量31500兆瓦。熱價按27元/吉焦計算，每年回收冷凝熱收益587.8億元。水費按5元/噸計算，每年節(jié)水收益75億元。熱指標按50瓦/平方米計算，利用回收的冷凝熱可以新增供熱面積21億平方米。每平方米供熱面積投資按80元（熱源50元，一次管網(wǎng)和換熱站30元）估計，利用冷凝熱供熱可以拉動投資1680億元。5小結5.1利用冷凝熱集中供熱是一項節(jié)能工程利用冷凝熱集中供熱每年可節(jié)能2177.28百萬吉焦，其中供暖期節(jié)能1630.8百萬吉焦，供冷期節(jié)能546.48百萬吉焦；每年可節(jié)標準煤1.2億噸，其中供暖期節(jié)標準煤0.75億噸，供冷期節(jié)標準煤0.45億噸。每年節(jié)水15億噸，其中供暖期節(jié)水9.4億噸，供冷期節(jié)水5.6億噸。5.2利用冷凝熱集中供熱是一項環(huán)保工程每年少排灰渣0.8億噸，少排煙塵29萬噸，少排二氧化硫371萬噸，少排氮氧化物175萬噸，少排二氧化碳3億噸。每年少排熱2177.28百萬吉焦。5.3利用冷凝熱集中供熱利國利民利企利用冷凝熱集中供熱不僅是一項節(jié)能環(huán)保工程，還是一項造福百姓關切群眾冷暖的民生工程，對企業(yè)也有一定的經(jīng)濟效益，可謂利國利民利企。 5.4利用冷凝熱集中供熱前景廣闊利用冷凝熱集中供熱對空調設備制造商，特別是對大型水