近年來,隨著能源供求關(guān)系的緊張以及傳統(tǒng)化石能源燃燒對生態(tài)環(huán)境造成破壞的加劇,熱電聯(lián)產(chǎn)因其良好的節(jié)能環(huán)保效益而逐漸受到各國的親睞,展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。隨著技術(shù)的發(fā)展,其利用形式也從常規(guī)的抽汽供熱,向低真空、NCB以及循環(huán)水余熱利用等技術(shù)形式發(fā)展。
這其中,又以循環(huán)水余熱利用技術(shù)最有發(fā)展價值,因而得到了廣泛應(yīng)用。這主要是因為電廠中,排放的循環(huán)冷卻水所帶走的熱量巨大,可占到系統(tǒng)總輸入能耗的50%以上,約為發(fā)電能耗熱量的1.5倍;此外,巨大的熱量散失伴隨著水蒸氣的飄散,因而冷卻塔往往是冬季霧霾形成的一個源頭。通過循環(huán)水余熱的回收利用,不僅可提高系統(tǒng)供熱能力30%以上,顯著提高電廠的熱效率,此外可以降低冷卻塔對環(huán)境造成的負(fù)面效應(yīng),由此帶來豐厚的經(jīng)濟效益和社會效益,是一種值得推廣的新技術(shù)。
1 各種供熱方式技術(shù)對比分析
2 熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)中的應(yīng)用
熱電廠余熱利用發(fā)展的初期,常規(guī)抽凝機組供熱的形式因其技術(shù)成熟而得到了廣泛應(yīng)用,但是其系統(tǒng)熱損失較大,同時大量的抽氣會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電的效率降低;汽輪機低真空供熱及NCB技術(shù)則受到機組及用戶側(cè)負(fù)荷的影響,受限制較大;基于Co-ah循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用相對較少,這主要是因為其初投資較大,系統(tǒng)較為復(fù)雜。近年來,為了與熱電廠相關(guān)聯(lián),更有效地利用電廠循環(huán)水余熱,熱泵與熱電聯(lián)產(chǎn)相結(jié)合的技術(shù)形式應(yīng)運而生。吸收式熱泵機組COP一般在1.65~1.85左右,壓縮式熱泵機組COP一般在4左右,可見熱泵在熱電廠供暖中具有較大的節(jié)能優(yōu)勢。
在國家大力推進節(jié)能減排、使用綠色能源的背景下,熱泵在余熱利用方面越來越受到關(guān)注。從該技術(shù)起步以來,我國已經(jīng)先后建成世界首套大型6×30MW吸收式熱泵電廠余熱回收系統(tǒng)、世界單機制熱量最大的華能呼和浩特科林項目、世界總制熱量最大的紅陽熱電廠吸收式熱泵項目等。以國陽新能的吸收式熱泵電廠余熱回收項目為例:該系統(tǒng)配備6臺單機制冷量30MW的吸收式熱泵機組,總供熱能力達到了180MW。該系統(tǒng)可實現(xiàn)年回收余熱93.2GJ,新增供暖面積144萬平方米;年節(jié)水量44.9萬噸,全年節(jié)約標(biāo)煤4.93萬噸,直接經(jīng)濟效益可達3456萬元。
2.1熱電廠與熱泵聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)
目前我國電廠中應(yīng)用的熱泵形式主要有兩種,一種是電驅(qū)動壓縮式熱泵,一種是蒸汽驅(qū)動吸收式熱泵。吸收式熱泵的應(yīng)用相對較多,這主要是因為壓縮式熱泵的實際運行COP在4.0左右,吸收式熱泵的實際運行COP在1.7左右。以某亞臨界參數(shù)鍋爐為例,從能量轉(zhuǎn)換的角度考慮,若吸收式熱泵COP為1.7時,壓縮式熱泵的COP需要達到5.1時,兩者的經(jīng)濟性才相等。所以在熱泵與熱電廠聯(lián)合應(yīng)用時,吸收式熱泵的經(jīng)濟性較好。
隨著技術(shù)的發(fā)展,我國吸收式熱泵的單臺容量最高已達50MW,設(shè)備設(shè)計驅(qū)動蒸汽壓力為0.2~0.8Mpa,最大可提升60℃,最高出水溫度在95℃左右。在實際工程設(shè)計中,設(shè)計驅(qū)動蒸汽壓力一般在0.28~0.7Mpa之間;采暖水進口溫度一般在50~60℃,通過熱泵提升20~40℃,達到75~90℃。熱泵提升溫度越高,COP值越低,因而實際運行時20~40℃的溫升較為理想。
2.2熱電廠與熱泵聯(lián)合應(yīng)用的經(jīng)濟指標(biāo)
表3以單位MW循環(huán)水余熱利用量為基準(zhǔn),對運行成本、投資等進行評價。
一般來說壓縮式熱泵較吸收式熱泵設(shè)備投資小,A、B兩個壓縮式熱泵電廠單位設(shè)備費用顯著高于C、D、E三個吸收式熱泵電廠,此外C、D、E三個吸收式熱泵電廠單位設(shè)備費用也逐漸降低,這主要是因為技術(shù)的發(fā)展,主要設(shè)備價格在逐漸降低,未來熱泵在熱電聯(lián)產(chǎn)中應(yīng)用的經(jīng)濟性會越來越好。
C、D、E電廠熱泵機組根據(jù)不同的建設(shè)規(guī)模,項目單位投資在105~152萬元/MW之間,單位設(shè)備費用在65~82萬元/MW之間,小時節(jié)水量在0.86~1.58t/MWh之間;此外,吸收式熱泵的能源成本顯著低于壓縮式熱泵。
結(jié)論
與傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)方式相比,采用吸收式熱泵結(jié)合的技術(shù),可大幅增加供熱效率,提高冬季供熱能力。同時該技術(shù)符合國務(wù)院關(guān)于加強節(jié)能工作決定中所指出的大力推進節(jié)能技術(shù)進步,全面實施重點節(jié)能工程、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)及余熱余壓利用的方針,是一種值得大力推廣的節(jié)能供熱新技術(shù)。
責(zé)任編輯: 李穎