達(dá)希能源電廠廢熱回收與利用分析

1、電廠廢熱回收與利用分析電廠廢熱回收與利用分析達(dá)希能源1.1. 火（熱）電廠冷凝熱的特點與現(xiàn)狀處理方法火（熱）電廠冷凝熱的特點與現(xiàn)狀處理方法2.2. 火（熱）電廠與熱負(fù)荷的基本情況火（熱）電廠與熱負(fù)荷的基本情況 3.3. 設(shè)計思想設(shè)計思想經(jīng)汽機(jī)作功后的蒸汽（排汽）冷凝（放熱）成凝結(jié)水再經(jīng)回經(jīng)汽機(jī)作功后的蒸汽（排汽）冷凝（放熱）成凝結(jié)水再經(jīng)回?zé)岷筮M(jìn)入鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在汽機(jī)中作功，在這個熱媒的熱后進(jìn)入鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在汽機(jī)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：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，品位低。排汽壓力

2、：水冷，4-8kPa4-8kPa；空冷，；空冷，15kPa15kPa。冷凝溫。冷凝溫度度: :水冷，水冷，29-41.529-41.5；空冷，；空冷，5454。量大、集中。平均發(fā)電耗熱約占總輸入的量大、集中。平均發(fā)電耗熱約占總輸入的32%32%左右。純凝汽左右。純凝汽工況排入大氣的可回收冷凝熱占工況排入大氣的可回收冷凝熱占50%50%以上，為發(fā)電耗熱的以上，為發(fā)電耗熱的1.51.5倍倍以上；供熱工況可回收冷凝熱約為發(fā)電耗熱的以上；供熱工況可回收冷凝熱約為發(fā)電耗熱的0.7-1.30.7-1.3倍。倍。火力發(fā)電廠各項損失參考值火力發(fā)電廠各項損失參考值 * * 如表如表1 1所示，其中汽輪機(jī)排氣熱損

3、失所示，其中汽輪機(jī)排氣熱損失 （冷端損失）巨大（冷端損失）巨大?，F(xiàn)代火力發(fā)電廠各項損失參考值現(xiàn)代火力發(fā)電廠各項損失參考值(%) (%) 表表1 1項目項目電廠初參數(shù)電廠初參數(shù)中參數(shù)中參數(shù)高參數(shù)高參數(shù)臨界參數(shù)臨界參數(shù)超臨界參數(shù)超臨界參數(shù)鍋爐熱損失鍋爐熱損失111098管道熱損失管道熱損失110.50.5汽輪機(jī)機(jī)械損失汽輪機(jī)機(jī)械損失10.50.50.5發(fā)電機(jī)損失發(fā)電機(jī)損失10.50.50.5汽輪機(jī)排氣熱損失汽輪機(jī)排氣熱損失61.557.552.550.5*熱工手冊 任澤霈等 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2002年11月第一版q冷凝熱排空冷凝熱排空( (丟棄丟棄) )熱電廠做功后的蒸汽需要冷凝成水回到鍋爐

4、。目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。熱排入大氣。q冷凝熱回收冷凝熱回收由于冷凝熱屬于低品位熱源，難以利用由于冷凝熱屬于低品位熱源，難以利用, ,除低真空除低真空的背壓機(jī)組外，極少回收。的背壓機(jī)組外，極少回收。q我國集中供熱隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)發(fā)展迅速，我國集中供熱隨著城鎮(zhèn)化的建設(shè)發(fā)展迅速，20092009年全國年全國集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到35.635.6億平方米。北方地區(qū)集中供億平方米。北方地區(qū)集中供熱熱源日顯不足，現(xiàn)有的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱能力有限，在許熱熱源日顯不足，現(xiàn)有

5、的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱能力有限，在許多城市不得不新建大型區(qū)域鍋爐房（熱源廠）作為集中多城市不得不新建大型區(qū)域鍋爐房（熱源廠）作為集中供熱熱源。熱源缺口較大。供熱熱源。熱源缺口較大。q正在集中供熱的熱電機(jī)組有部分以及可利用的許多火電正在集中供熱的熱電機(jī)組有部分以及可利用的許多火電機(jī)組的冷凝熱未被利用，冷凝熱仍然通過空冷島或涼水機(jī)組的冷凝熱未被利用，冷凝熱仍然通過空冷島或涼水塔排空，火（熱）電機(jī)組，包括單機(jī)容量在塔排空，火（熱）電機(jī)組，包括單機(jī)容量在300MW300MW以上以上的大型火電機(jī)組仍然在低效率高能耗的狀態(tài)下運(yùn)行。的大型火電機(jī)組仍然在低效率高能耗的狀態(tài)下運(yùn)行。用熱泵技術(shù)回收電廠冷凝熱用熱泵技術(shù)回收

6、電廠冷凝熱火力發(fā)電廠冷凝熱通過涼水塔或空冷島排入大氣火力發(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，同時的主要原因，不僅造成能量和水（或電）的浪費，同時也嚴(yán)重地（熱）污染了大氣?；鹆Πl(fā)電廠冷凝熱排空，也嚴(yán)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。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(shù)的發(fā)展，特別是大型高溫水源熱泵然而，隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，特別是大型高溫水源熱泵的問世，使得發(fā)電機(jī)組冷凝熱

7、回收將成為可能。的問世，使得發(fā)電機(jī)組冷凝熱回收將成為可能。對熱泵的技術(shù)要求對熱泵的技術(shù)要求電廠冷凝熱品位低，必須用熱泵提取之；冷凝熱量電廠冷凝熱品位低，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)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(yuǎn)距離集中供熱，用大型高溫水大溫定的熱用戶，必須遠(yuǎn)距離集中供熱，用大型高溫水大溫差水源熱泵吸收冷凝熱。以充分利用冷凝熱和提高系統(tǒng)差水源熱泵吸收冷凝熱。以充分利用冷凝熱和提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)合理配置熱泵機(jī)組。吸收式熱泵工作在的經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)合理配置熱泵機(jī)組。吸收式熱泵工作在高溫段，離心式熱泵工作在低溫段，吸收式

8、和離心式熱高溫段，離心式熱泵工作在低溫段，吸收式和離心式熱泵平均制熱能效比泵平均制熱能效比COP分別在分別在1.7和和6以上以上 。 3熱源構(gòu)成及功能熱源構(gòu)成及功能 利用水源熱泵吸收汽機(jī)排汽中的冷凝熱，離心式熱利用水源熱泵吸收汽機(jī)排汽中的冷凝熱，離心式熱泵將集中供熱泵將集中供熱5050的回水加熱到的回水加熱到6060以上，吸收式熱泵以上，吸收式熱泵將將6060的回水加熱到的回水加熱到9090以上，再用換熱器將水溫提高以上，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。到熱網(wǎng)供水溫度，對城市集中供熱。 熱泵對電廠冷卻水制冷，回收冷凝熱，冷卻水無需熱泵對電廠冷卻水制冷，回收冷凝熱，冷卻水無需

9、在冷卻塔冷卻，可減少能耗、水耗及其它運(yùn)行費用。在冷卻塔冷卻，可減少能耗、水耗及其它運(yùn)行費用。 熱泵對熱用戶制熱，冬季供暖，夏季供冷，四季提熱泵對熱用戶制熱，冬季供暖，夏季供冷，四季提供生活熱水。供生活熱水。方案一方案一 冬季供暖集中供熱系統(tǒng)冬季供暖集中供熱系統(tǒng)1 1方案二方案二 冬季供暖集中供熱系統(tǒng)冬季供暖集中供熱系統(tǒng)2 2方案三方案三 冬季供暖及洗浴集中供熱系統(tǒng)冬季供暖及洗浴集中供熱系統(tǒng)方案四方案四 冬季供暖夏季供冷四季洗浴集中供熱系統(tǒng)冬季供暖夏季供冷四季洗浴集中供熱系統(tǒng) 吸收熱泵水水換熱器熱用戶汽水換熱器汽機(jī)抽汽進(jìn)汽排汽凝汽器凝水凝水供熱循環(huán)泵冷卻循環(huán)泵105C105C60C55C80C9

10、0C圖1 方案1圖1 方案一吸收熱泵離心熱泵水水換熱器熱用戶汽水換熱器汽機(jī)抽汽進(jìn)汽排汽凝汽器凝水凝水供熱循環(huán)泵冷卻循環(huán)泵105C105C53C50C70C63C92C圖2 方案2圖2 方案二回水加壓泵水水換熱器熱用戶熱水箱自來水50C45C水水換熱器55C80C50C供暖洗浴4C洗浴熱用戶40C60C45C53C吸收熱泵離心熱泵汽水換熱器汽機(jī)抽汽進(jìn)汽排汽凝汽器凝水凝水冷卻循環(huán)泵105C63C92C供熱循環(huán)泵冷卻水加壓泵圖3 方案3圖3 方案三冷卻塔回水加壓泵53C31C吸收冷水機(jī)組冷用戶37C9C17C自來水供冷水水換熱器熱水箱45C45C洗浴洗浴54C吸收熱泵離心熱泵汽水換熱器汽機(jī)抽汽進(jìn)汽排

11、汽凝汽器凝水凝水冷卻循環(huán)泵105C63C92C供熱循環(huán)泵冷卻水加壓泵圖4 方案4圖4 方案四舉例說明，某電廠裝機(jī)容量舉例說明，某電廠裝機(jī)容量2x35+1x60MW2x35+1x60MW冷凝熱回收冷凝熱回收135MW135MW；日節(jié)水；日節(jié)水35003500噸。噸。 節(jié)能節(jié)水分析節(jié)能節(jié)水分析 環(huán)境效益分析環(huán)境效益分析 經(jīng)濟(jì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益分析 能效分析能效分析 q供暖期供暖期:151:151天天 節(jié)能節(jié)能1761264GJ1761264GJ，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行效率效率60%60%估算）估算）1010萬噸；節(jié)水萬噸；節(jié)水52.8552.85萬噸。萬噸。q供冷期供冷期

12、:92:92天天 節(jié)能節(jié)能1073088GJ1073088GJ，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行效率效率60%60%估算）估算）6.16.1萬噸；節(jié)水萬噸；節(jié)水32.232.2萬噸。萬噸。q合計：年節(jié)能合計：年節(jié)能2834352GJ2834352GJ，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐，節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤（按鍋爐平均運(yùn)行效率平均運(yùn)行效率60%60%估算）估算）16.116.1萬噸；節(jié)水萬噸；節(jié)水85.0585.05萬噸。萬噸。q供暖期供暖期 每年少排灰渣每年少排灰渣6.66.6萬噸，煙塵萬噸，煙塵238238噸，二氧化硫噸，二氧化硫30023002噸，氮氧化物噸，氮氧化物14221422噸，二氧化碳噸，

13、二氧化碳25.425.4萬噸。萬噸。q供冷期供冷期 每年少排灰渣每年少排灰渣4 4萬噸，煙塵萬噸，煙塵145145噸，二氧化硫噸，二氧化硫18311831噸，氮氧化物噸，氮氧化物867867噸，二氧化碳噸，二氧化碳15.515.5萬噸。萬噸。q合計合計: : 每年少排灰渣每年少排灰渣10.610.6萬噸，煙塵萬噸，煙塵383383噸，二氧化硫噸，二氧化硫48334833噸，氮氧化物噸，氮氧化物22892289噸，二氧化碳噸，二氧化碳40.940.9萬噸。萬噸。q供暖期供暖期 節(jié)能節(jié)能1761264GJ1761264GJ，每，每GJGJ按按2727元計算，毛收入收元計算，毛收入收47554755

14、萬；節(jié)水萬；節(jié)水52.8552.85萬噸，每噸按萬噸，每噸按5 5元計算，收益元計算，收益264264萬元。萬元。q供冷期供冷期 節(jié)能節(jié)能1073088GJ1073088GJ，每，每GJGJ按按2727元計算，毛收入元計算，毛收入28962896萬萬元；節(jié)水元；節(jié)水32.232.2萬噸，每噸按萬噸，每噸按5 5元計算，收益元計算，收益161161萬元。萬元。q合計合計 每年節(jié)能毛收入每年節(jié)能毛收入76517651萬元；節(jié)水收益萬元；節(jié)水收益425425萬元。萬元。q2 235MW35MW供熱發(fā)電機(jī)組供熱發(fā)電機(jī)組 鍋爐效率鍋爐效率89%89%，管道熱損失，管道熱損失1%1%，汽機(jī)損失，汽機(jī)損失1

15、%1%，發(fā)電機(jī)損失發(fā)電機(jī)損失1%1%，發(fā)電，發(fā)電35MW35MW。q純凝汽工況純凝汽工況 進(jìn)汽進(jìn)汽138138噸噸/ /時，排汽時，排汽101.7101.7噸噸/ /時，電廠效時，電廠效率率31.2%31.2%，冷端損失，冷端損失54.8%54.8%。凝氣工況下工藝。凝氣工況下工藝流程和能效分析如圖流程和能效分析如圖5 5、圖、圖6 6所示。所示。鍋 爐汽 機(jī)1 1 2 . 0 M W9 9 . 7 M W3 5 M W1 3 8 t / h6 1 . 3 M W1 0 1 . 7 t / h圖 5 純 凝 汽 工 況q供熱工況供熱工況1 進(jìn)汽進(jìn)汽164噸噸/時，抽汽時，抽汽40噸噸/時，排汽

16、時，排汽79.3噸噸/時，電時，電廠效率廠效率49.0%，冷端損失，冷端損失37.0%，工藝流程如圖，工藝流程如圖7所所示。示。 鍋爐汽機(jī)129.2MW115.0MW35MW164t/h47.8MW79.3t/h圖7 供熱工況128.3MW40t/h能效分析如圖所示。能效分析如圖所示。 回收冷凝熱電廠能效分析如圖所示。回收冷凝熱電廠能效分析如圖所示。 q供熱工況供熱工況2 進(jìn)汽進(jìn)汽190噸噸/時，抽汽時，抽汽80噸噸/時，排汽時，排汽57噸噸/時，時，電廠效率電廠效率62.4%，冷端損失，冷端損失23.6%，工藝流程和，工藝流程和能效分析如圖能效分析如圖10、圖、圖11所示?；厥绽淠裏犭姀S效所

17、示。回收冷凝熱電廠效率可達(dá)率可達(dá)85%，如圖，如圖9所示。所示。 鍋 爐汽 機(jī)1 4 5 . 9 M W1 2 9 . 9 M W3 5 M W1 9 0 t / h3 4 . 4 M W5 7 t / h圖 1 0 供 熱 工 況 25 6 . 1 M W8 0 t / h 凝氣工況下電廠供電標(biāo)煤耗437g/kwh；供熱工況1電廠供電標(biāo)煤耗279g/kwh；熱回收供熱工況1電廠供電標(biāo)煤耗160g/kwh；供熱工況2電廠供電標(biāo)煤耗219g/kwh；熱回收供熱工況2電廠供電標(biāo)煤耗160g/kwh。2009年全國平均供電標(biāo)煤耗342g/kwh。供電標(biāo)煤耗比較如圖12和圖13所示。q可以看出，純凝氣

18、工況下小機(jī)組供電標(biāo)煤耗遠(yuǎn)高于全國平均供電標(biāo)煤耗，是全國平均供電標(biāo)煤耗的1.28倍; 供熱工況1下小機(jī)組供電標(biāo)煤耗低于全國平均供電標(biāo)煤耗，是全國平均供電標(biāo)煤耗的82%；熱回收供熱工況下小機(jī)組供電標(biāo)煤耗遠(yuǎn)低于全國平均供電標(biāo)煤耗，僅為全國平均供電標(biāo)煤耗的47%。q熱回收供熱工況下機(jī)組年平均供電標(biāo)煤耗270g/kwh。(按機(jī)組年運(yùn)行小時數(shù)6000，采暖季151天計算)q60MW供熱發(fā)電機(jī)組供熱發(fā)電機(jī)組 鍋爐效率鍋爐效率89%，管道熱損失，管道熱損失1%，汽機(jī)損失，汽機(jī)損失1%，發(fā)電機(jī)損失發(fā)電機(jī)損失1%，發(fā)電，發(fā)電60MW。q純凝汽工況純凝汽工況 進(jìn)汽進(jìn)汽245噸噸/時，排汽時，排汽184噸噸/時，電廠

19、效率僅為時，電廠效率僅為30.1%，冷端損失，冷端損失55.9%。供電標(biāo)煤耗：未回收。供電標(biāo)煤耗：未回收冷凝熱冷凝熱453g/kwh。工藝流程如圖。工藝流程如圖14所示。所示。鍋 爐汽 機(jī)1 9 9 . 1 M W1 7 7 . 2 M W6 0 M W2 4 5 t / h1 1 1 . 2 M W1 8 4 t / h圖 1 4 純 凝 汽 工 況q供熱工況供熱工況1 進(jìn)汽進(jìn)汽330噸噸/時，抽汽時，抽汽150噸噸/時，排汽時，排汽103.9噸噸/時，電廠效率時，電廠效率62.1%，冷端損失，冷端損失23.9%，供電標(biāo)煤耗：，供電標(biāo)煤耗：220g/kwh?；厥绽洹；厥绽淠裏犭姀S效率可以達(dá)到

20、凝熱電廠效率可以達(dá)到85%，煤耗：回收，煤耗：回收冷凝熱供電標(biāo)煤耗冷凝熱供電標(biāo)煤耗160g/kwh。工藝流程如。工藝流程如圖圖15所示。所示。鍋 爐汽 機(jī)265.6MW236.4MW60MW330t/h63.4MW103.9t/h圖 15 供 熱 工 況 1105MW150t/hq供熱工況供熱工況2 進(jìn)汽進(jìn)汽341.5噸噸/時，抽汽時，抽汽170噸噸/時，排汽時，排汽93.3噸噸/時，電廠效率時，電廠效率65.2%，冷端損失，冷端損失20.8%，供電標(biāo)煤耗：，供電標(biāo)煤耗：210g/kwh?；厥?。回收冷凝熱電廠效率可以達(dá)到冷凝熱電廠效率可以達(dá)到85%，供電標(biāo)煤，供電標(biāo)煤耗：回收冷凝熱供電標(biāo)煤耗耗

21、：回收冷凝熱供電標(biāo)煤耗160g/kwh。工藝流程如圖工藝流程如圖16所示。所示。鍋 爐汽 機(jī)274.1MW243.9MW60MW341.5t/h56.9MW93.3t/h圖 16 供 熱 工 況 2118.8MW170t/h機(jī)組機(jī)組工況工況進(jìn)汽進(jìn)汽（t/ht/h）抽汽抽汽（t/ht/h）熱效率熱效率（% %）供電煤耗供電煤耗（g/kwhg/kwh）35MW 35MW 純凝汽純凝汽1381380 031.131.1437437供熱供熱1 1164164404049.049.0（8585） 279279（160160）供熱供熱2 2190190808062.462.4（8585） 219219（1

22、60160）60MW60MW純凝汽純凝汽2452450 030.130.1453453供熱供熱1 133033015015062.1(85)62.1(85)220(160)220(160)供熱供熱2 2341.5341.517017065.2(85)65.2(85)210(160)210(160)600MW600MW純凝汽純凝汽36-4036-40300-290300-29020092009年全國平均供電標(biāo)煤耗年全國平均供電標(biāo)煤耗342342注注; ;括號內(nèi)的數(shù)字為回收冷凝熱的值括號內(nèi)的數(shù)字為回收冷凝熱的值q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

23、電效率之高，遠(yuǎn)高于大（600MW及以上）火電；煤耗之低，遠(yuǎn)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，不要把小熱電等同于小火電，高效節(jié)能的小熱電應(yīng)該受到保護(hù)，要壓的只能是高能耗的小火電。q06年以來全國平均供電標(biāo)煤耗比較如圖17所示。前兩年關(guān)停小火電供電標(biāo)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(guān)停小火電2617萬千瓦?！笆晃濉逼陂g，全國累計關(guān)停小火電6006萬千瓦，超過計劃目標(biāo)1006萬千瓦，），僅比08年降低3g/kwh，說明2009年被關(guān)掉的一部分是小熱電，通過關(guān)停小火電降低供電標(biāo)

24、煤耗是有限的，今后對火（熱）電廠節(jié)能主攻方向建議轉(zhuǎn)為冷凝熱回收，冷凝熱回收潛力巨大，前景廣闊，大有可為。1.1. 節(jié)能減排預(yù)測節(jié)能減排預(yù)測2.2. 市場及經(jīng)濟(jì)性預(yù)測市場及經(jīng)濟(jì)性預(yù)測q據(jù)國家有關(guān)部門公布，至2009年低，我國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)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(yùn)行效率按60%估算，每年可節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤1.2億噸。如果被改造的有50%的水冷機(jī)組，按每兆瓦裝機(jī)容量年節(jié)水1萬噸計算，每年節(jié)水15億噸。q每年減排二氧化碳3億噸，向大氣中少排熱2177百萬吉焦。q按照以上預(yù)測，回收冷凝熱總裝機(jī)容量為105000兆瓦，溴化鋰