一、技術(shù)名稱：熱電協(xié)同集中供熱技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：集中供熱行業(yè)
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
目前全國(guó)北方地區(qū)總采暖供熱建筑面積約80億m2，每年能耗1.8億tce，占全國(guó)總能耗的7％，占全國(guó)城市建筑能耗的40％。其中，熱電協(xié)同集中供熱面積超過45億m2，熱電協(xié)同供熱量約占北方集中供熱量的一半以上。
該技術(shù)將現(xiàn)有供熱系統(tǒng)與熱泵技術(shù)及蓄熱技術(shù)的特點(diǎn)有效結(jié)合，將大幅提高我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的效率和發(fā)電調(diào)節(jié)能力，是我國(guó) 的未來發(fā)展方向。傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)抽汽供熱能耗約為19.5kgce/GJ。二氧化碳排放為51.48kg/GJ，供熱面積為1000萬(wàn)m2的供熱首站投資5000萬(wàn)元。目前應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量16萬(wàn)tce/a，CO2減排約42萬(wàn)t/a。
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的熱力站采用熱泵型換熱機(jī)組代替常規(guī)的水-水換熱器，在不改變二次網(wǎng)供回水溫度的前提下，大幅降低一次網(wǎng)回水溫度（顯著低于二次網(wǎng)回水溫度），從而增大一次網(wǎng)供回水溫差，并為回收電廠余熱創(chuàng)造條件；在熱力站設(shè)置蓄熱裝置，使得熱泵可充分利用谷電維持所需一次網(wǎng)回水溫度；在熱電廠內(nèi)設(shè)置以熱泵技術(shù)為核心的電廠余熱回收機(jī)組，以汽輪機(jī)采暖抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，回收汽輪機(jī)乏汽冷凝余熱；在熱電廠設(shè)置大型蓄熱裝置，在熱電廠維持供熱能力及余熱回收量穩(wěn)定的前提下，擴(kuò)大機(jī)組發(fā)電上網(wǎng)功率的調(diào)節(jié)范圍，緩解冬季電網(wǎng)調(diào)峰難的問題。
2.關(guān)鍵技術(shù)
熱電協(xié)同的集中供熱技術(shù)針對(duì)常規(guī)采暖供熱換熱環(huán)節(jié)存在的不可逆損失，通過設(shè)置于用戶熱力站的熱泵型換熱機(jī)組和設(shè)置于熱電廠供熱首站的余熱回收機(jī)組高效回收熱電廠凝氣余熱供熱；通過設(shè)置于熱力站及熱電廠的蓄熱裝置，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的”移峰填谷”，并擴(kuò)大熱電廠發(fā)電上網(wǎng)功率的調(diào)節(jié)范圍。
3.工藝流程
設(shè)置于各小區(qū)熱力站的熱泵型換熱機(jī)組與設(shè)置于熱電廠供熱首站的電廠余熱回收專用熱泵機(jī)組通過一次供熱管網(wǎng)連接，一次網(wǎng)供水經(jīng)各小區(qū)熱力站的熱泵型換熱機(jī)組后降低至20℃左右返回電廠首站，再被電廠余熱回收專用熱泵機(jī)組梯級(jí)加熱至130℃后供出，如此循環(huán)，回收電廠汽輪機(jī)凝汽器乏汽余熱；設(shè)置于熱力站的蓄熱裝置在電負(fù)荷低谷期時(shí)消耗谷電制取低溫水并儲(chǔ)存在蓄熱罐中，電負(fù)荷高峰期時(shí)，釋放蓄熱罐中儲(chǔ)存的低溫水，代替熱泵換熱機(jī)組，維持所需一次網(wǎng)回水溫度；設(shè)置于熱電廠的蓄熱裝置在電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷下降時(shí)消耗機(jī)組所發(fā)過剩電力制取熱量并儲(chǔ)存，當(dāng)電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷升高時(shí)，釋放儲(chǔ)存熱量以代替熱電機(jī)組抽汽，提高機(jī)組發(fā)電功率，實(shí)現(xiàn)熱電廠發(fā)電上網(wǎng)負(fù)荷的大范圍調(diào)節(jié)。技術(shù)流程如圖1 所示。
圖1 熱電協(xié)同的集中供熱技術(shù)流程
五、主要技術(shù)指標(biāo)
1.可高效回收汽輪機(jī)乏汽余熱，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)能耗降低40%-50%，一次水回水溫度降低到20-30℃甚至更低，也為高效回收工業(yè)余熱創(chuàng)造條件。
2.供熱系統(tǒng)供熱能力提高30%-50%。
3.熱電廠在維持供熱能力穩(wěn)定的前提下，發(fā)電上網(wǎng)功率可在額定值的60%-100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
4.熱網(wǎng)輸送能力提高60%-80%，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離供熱，對(duì)于新建大型熱網(wǎng)可降低管網(wǎng)建設(shè)投資30%以上，在城市核心區(qū)域，由于地下管線空間資源緊張，利用既有供熱管線實(shí)現(xiàn)大溫差運(yùn)行擴(kuò)容，避免破路施工。
該技術(shù)無需改動(dòng)原汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)，改造難度小，工程量少，由于一次熱網(wǎng)回水溫度低，汽輪機(jī)排汽余熱全部回收而大幅度提高供熱能力，根據(jù)示范工程測(cè) 試，可降低供熱能耗至10.7
kgce/GJ。
六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
2008年在赤峰市建成首個(gè)完整應(yīng)用該技術(shù)的示范工程，為全面推廣奠定了基礎(chǔ)；2010年在大同市建成大規(guī)模示范工程，標(biāo)志著該技術(shù)在大型集中供熱系
統(tǒng)的成功推廣；從2011年開始，該技術(shù)已在北京、內(nèi)蒙古、山西、山東、寧夏
等地區(qū)實(shí)施了若干個(gè)工程，回收的工業(yè)余熱增加供熱面積約2800萬(wàn)平米。2014年在太原市建成首個(gè)應(yīng)用吸收壓縮復(fù)合式換熱機(jī)組及蓄熱系統(tǒng)的熱力站。
2012年11月，中國(guó)城鎮(zhèn)供熱協(xié)會(huì)對(duì)該技術(shù)核心產(chǎn)品--吸收式換熱機(jī)組進(jìn)行評(píng)審，認(rèn)為該技術(shù)和產(chǎn)品”居于國(guó)際領(lǐng)先水平，使我國(guó)集中供熱系統(tǒng)產(chǎn)生了革命性變化，使我國(guó)供熱行業(yè)從技術(shù)引進(jìn)邁入技術(shù)創(chuàng)造的時(shí)代”。
七、典型應(yīng)用案例
應(yīng)用單位：華電大同第一熱電廠有限公司和大同煤礦集團(tuán)鵬程物業(yè)公司
技術(shù)提供單位：清華大學(xué)
節(jié)能改造情況：根據(jù)改造前電廠汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況，可測(cè)算該電廠最大抽汽供熱功率約為268MW，供熱面積為440萬(wàn)平米。利用清華大學(xué)基于吸收式換熱的集中供熱技術(shù)進(jìn)行供熱改造，回收汽輪機(jī)乏汽余熱功率132MW，供熱面積增加200萬(wàn)平米。
節(jié)能改造內(nèi)容：利用清華大學(xué)基于吸收式換熱的集中供熱技術(shù)對(duì)華電大同第一熱電廠2×135MW機(jī)組進(jìn)行供熱改造，供熱熱網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行了吸收式換熱改造，熱力公司改造14座熱力站，安裝18臺(tái)吸收式換熱機(jī)組，用于降低一次熱網(wǎng)回水溫度。
節(jié)能效果：改造后電廠供熱能力增加到400MW，滿足640萬(wàn)平米供熱，每年回收乏汽余熱179萬(wàn)GJ向城市供熱，與集中供熱鍋爐相比，相當(dāng)于每年節(jié)約7.6萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
經(jīng)濟(jì)效益概述：節(jié)能改造總投資9270萬(wàn)元，每年回收乏汽余熱179萬(wàn)GJ向熱網(wǎng)供熱，售熱價(jià)格按15元/GJ計(jì)算，年收益2685萬(wàn)元，投資回收期為3.5年左右。
八、推廣前景及節(jié)能減排潛力
熱電協(xié)同的集中供熱技術(shù)可實(shí)現(xiàn)凝汽余熱的最大化利用，是解決北方城市熱源不足、降低城市空氣污染、替代城市中小型燃煤鍋爐房緩解城市霧霾的有效途徑。預(yù)計(jì)未來5年推廣實(shí)現(xiàn)此技術(shù)集中供熱面積3億平米，節(jié)能120萬(wàn)tce，減少二氧化碳排放317萬(wàn)t。
|
