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，占全國總能耗的7％，占全國城市建筑能耗的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)的特點有效結(jié)合，將大幅提高我國熱電聯(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 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m2的供熱首站投資5000萬元。目前應(yīng)用該技術(shù)可實現(xiàn)節(jié)能量16萬tce/a，CO2減排約42萬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組，以汽輪機采暖抽汽作為驅(qū)動熱源，回收汽輪機乏汽冷凝余熱；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，擴大機組發(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組和設(shè)置于熱電廠供熱首站的余熱回收機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，實現(xiàn)用電負荷的”移峰填谷”，并擴大熱電廠發(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組梯級加熱至130℃后供出，如此循環(huán)，回收電廠汽輪機凝汽器乏汽余熱；設(shè)置于熱力站的蓄熱裝置在電負荷低谷期時消耗谷電制取低溫水并儲存在蓄熱罐中，電負荷高峰期時，釋放蓄熱罐中儲存的低溫水，代替熱泵換熱機組，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)度負荷下降時消耗機組所發(fā)過剩電力制取熱量并儲存，當電網(wǎng)調(diào)度負荷升高時，釋放儲存熱量以代替熱電機組抽汽，提高機組發(fā)電功率，實現(xiàn)熱電廠發(fā)電上網(wǎng)負荷的大范圍調(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
1.可高效回收汽輪機乏汽余熱，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%，可實現(xiàn)遠距離供熱，對于新建大型熱網(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現(xiàn)大溫差運行擴容，避免破路施工。
該技術(shù)無需改動原汽輪機組的結(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 試，可降低供熱能耗至10.7
kgce/GJ。
六、技術(shù)鑒定、獲獎情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
2008年在赤峰市建成首個完整應(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)實施了若干個工程，回收的工業(yè)余熱增加供熱面積約2800萬平米。2014年在太原市建成首個應(yīng)用吸收壓縮復(fù)合式換熱機組及蓄熱系統(tǒng)的熱力站。
2012年11月，中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會對該技術(shù)核心產(chǎn)品--吸收式換熱機組進行評審，認為該技術(shù)和產(chǎn)品”居于國際領(lǐng)先水平，使我國集中供熱系統(tǒng)產(chǎn)生了革命性變化，使我國供熱行業(yè)從技術(shù)引進邁入技術(shù)創(chuàng)造的時代”。
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)改造前電廠汽輪機的實際運行情況，可測算該電廠最大抽汽供熱功率約為268MW，供熱面積為440萬平米。利用清華大學(xué)基于吸收式換熱的集中供熱技術(shù)進行供熱改造，回收汽輪機乏汽余熱功率132MW，供熱面積增加200萬平米。
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)對華電大同第一熱電廠2×135MW機組進行供熱改造，供熱熱網(wǎng)同時進行了吸收式換熱改造，熱力公司改造14座熱力站，安裝18臺吸收式換熱機組，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640萬平米供熱，每年回收乏汽余熱179萬GJ向城市供熱，與集中供熱鍋爐相比，相當于每年節(jié)約7.6萬噸標準煤。
經(jīng)濟效益概述：節(jié)能改造總投資9270萬元，每年回收乏汽余熱179萬GJ向熱網(wǎng)供熱，售熱價格按15元/GJ計算，年收益2685萬元，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)計未來5年推廣實現(xiàn)此技術(shù)集中供熱面積3億平米，節(jié)能120萬tce，減少二氧化碳排放317萬t。
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