009年第9期節(jié)能(總第326期)ENERGY CONSERVATION低品質(zhì)余熱回收利用熱經(jīng)濟(jì)性分析俞啟云,胥建群(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院,江蘇南京210096)摘要:回收低品質(zhì)余熱用于制冷,減少制冷機(jī)組所需的低壓蒸汽,節(jié)省煤量,同時(shí)自備電廠供熱機(jī)組供汽量減少,熱電比減小,煤耗增加,兩者的差值是余熱利用后凈節(jié)省煤量。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn),考慮余熱回收利用對(duì)自備電廠的影響,回收制冷機(jī)組投資成本需3a的時(shí)間,而按以往計(jì)算只需1a,其兩者數(shù)據(jù)結(jié)果偏差較大。因此,分析余熱回收利用實(shí)際問題時(shí),需考慮多方面因素對(duì)企業(yè)的影響。關(guān)鍵詞:熱電聯(lián)產(chǎn);熱經(jīng)濟(jì)性;余熱利用;節(jié)能中圖分類號(hào):TM621.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-7948(2009)09-0015-04引言合理有效地使用能源是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的生命線,充分利用可回收能源是目前眾多企業(yè)追求發(fā)展的目標(biāo),也是響應(yīng)提高能源利用效率、降低成本、提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、減少溫室氣體排放和保護(hù)環(huán)境的有效措施。在新的改革形勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制推行過程中,企業(yè)應(yīng)該積極采取有效的措施和方案,來提高企業(yè)效益,以使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。某化纖公司針對(duì)企業(yè)化工裝置較分散、低品質(zhì)圖1單抽機(jī)組熱力系統(tǒng)圖熱源較廣的特點(diǎn)投資相關(guān)設(shè)備回收各個(gè)化工裝置中生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的大量廢熱。為了合理有效地利用低品質(zhì)廢熱,該公司將回收的這部分廢熱用于制冷。就目前化纖企業(yè)中自備電廠機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況,余熱利用后,自備電廠供汽量會(huì)發(fā)生變化,將會(huì)影響供熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。考慮電廠經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保效益這部分影響,企業(yè)需3年的時(shí)間才可以回收制冷機(jī)組投資成本。而以往分析投資回收經(jīng)濟(jì)性,1年即可收回成本,其兩者分析結(jié)果偏差較大。因此在分析余熱回收利用實(shí)際問題時(shí),應(yīng)該綜合考慮多方面單單因素對(duì)企業(yè)的影響,既要看到積極有利的一面,也要圖2雙抽機(jī)組熱力系統(tǒng)圖考慮不利因素,只有這樣才能比較正確合理地反應(yīng)2溴化鋰吸收式制冷循環(huán)余熱回收利用的經(jīng)濟(jì)性。該化纖公司制冷機(jī)組為溴化鋰吸收式,所需蒸1某化纖公司供熱現(xiàn)狀汽由自備電廠的單雙抽機(jī)組提供,此制冷裝置是利目前某化纖公司自備電廠共有4臺(tái)供熱機(jī)組用溴化鋰水溶液具有在常溫下強(qiáng)烈地吸收水蒸氣,每臺(tái)機(jī)組發(fā)電能力是60M,均為抽汽凝汽機(jī)組而在高溫下又能將所吸收的水分釋放出來的特性,其中12機(jī)組型號(hào)是C0-8831.27,型式是單以及看V山中國(guó)煤化工較低的蒸發(fā)溫度缸、單抽、凝汽式汽機(jī),3、4·機(jī)組是CC60-8.83412.47型60MW雙抽凝汽式汽輪機(jī)。單、雙抽和吸CNMH冷過程能連續(xù)不斷地進(jìn)行下去蒸發(fā)后的冷劑水蒸氣被溴化鋰溶液機(jī)組的熱力系統(tǒng)圖如圖1、圖2所示所吸收溶液變稀,這一過程是在吸收器中發(fā)生的,2009年第9期16ENERGY CONSERⅤ ATION總第326期然后以熱能為動(dòng)力,將溶液加熱使其水分分離出來,粉塵顆粒物的排放,降低固碳、脫硫、除塵費(fèi)用等。而溶液變濃,這一過程是在發(fā)生器中進(jìn)行的。發(fā)生3.1節(jié)煤量計(jì)算器中蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成水,經(jīng)節(jié)流后再送至蒸化纖公司將回收的熱量用于制冷,文中以150發(fā)器中蒸發(fā),如此循環(huán)達(dá)到連續(xù)制冷的目的。溴化萬kca的制冷機(jī)組來分析回收的經(jīng)濟(jì)性。制冷機(jī)鋰吸收式制冷循環(huán)的流程如圖3所示。圖4為溴化組按設(shè)計(jì)條件計(jì)算:冷卻水進(jìn)口溫度是32℃,冷卻鋰吸收式制冷流程對(duì)應(yīng)的h-圖。水并聯(lián)流入冷凝器和吸收器,回收低溫?zé)嵩礈囟葹?4℃線根據(jù)圖3與圖4制冷原理及流程,計(jì)算溴化鋰吸收式制冷循環(huán)各點(diǎn)的參數(shù)值如表1所示。設(shè)備熱負(fù)荷如表2所示表1溴化鋰吸收式制冷循環(huán)點(diǎn)參數(shù)值序號(hào)名稱溫度濃度壓力焓值/c / /kPa /kg-I蒸發(fā)器出口冷劑蒸汽5.00.000.8722929.322吸收器出口稀溶液39.90.580.840275.80囟3冷凝器出口冷劑水45.00.009.582606.943′冷凝器進(jìn)口處水蒸氣8800.009.5823198.501-冷凝器;2-發(fā)生器;3-蒸發(fā)器;4-吸收器;4發(fā)生器出口處濃溶液90.00.629.582381.005-熱交換器;6-U型管;7-防晶管;8-吸收器;5發(fā)生器進(jìn)口處飽和稀溶液86.00.589.582367.00蒸發(fā)器;10-抽氣裝置;ll-發(fā)生泵;12-三通閥。6吸收器進(jìn)口飽和濃溶液4600.620.840290.00圖3溴化鋰制冷循環(huán)流程圖7熱交換器出口稀溶液74.00.589.320341.288熱交換器出口濃溶液b60.00.620.960311.009′吸收器中間溶液283.71注:溴化鋰水溶液h-6圖的焓值與水蒸氣表焓值相差418.6kJ/kg表2設(shè)備單位熱負(fù)荷計(jì)算計(jì)算結(jié)果熱負(fù)荷名稱適用公式/kg"/發(fā)生器q=(a-1)h4+hy-ah;3433.1冷凝器2591.56,-5蒸發(fā)器q,=hr,-h32322.381744.87-5-4-加熱和發(fā)生過程;3-3-冷凝過程;吸收器q,=h1+(a-1)k3-ah23163.901-1′-蒸發(fā)過程;9-2-吸收過程液熱交換器770.002-7-稀溶液在溶液交換器的升溫過程由表2可知,150萬ka的制冷機(jī)組可以回收4-8-濃溶液在熱交換器中的放熱過程圖4溴化鋰吸收制冷循環(huán)h-圖2579.3kW的廢熱,回收的熱量以標(biāo)煤發(fā)熱值來計(jì)算,將節(jié)省煤317kg/h,按自備電廠提供0IMPa的3余熱回收熱經(jīng)濟(jì)性分析低壓蒸汽供給制冷機(jī)組來計(jì)算,將需5t左右的低壓回收余熱將減少自備電廠提供給制冷機(jī)組低壓蒸汽量。余熱利用后,節(jié)省的煤量為317kg/h,減少蒸汽對(duì)自備電廠而言,低壓供汽量減少,供熱量減自備電廠供汽量為497h。少,熱電比將減小,煤耗量將增加?；w公司需綜合低品質(zhì)廢熱回收利用,會(huì)引起機(jī)組低壓供熱負(fù)考慮自備電廠煤耗量增加和余熱回收利用時(shí)節(jié)省的荷變化影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。文中以雙抽機(jī)組為例煤量?jī)烧咧g的關(guān)系。分析余熱利用后,對(duì)自備電廠供熱機(jī)組的影響?；厥盏推焚|(zhì)廢熱給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)性,需綜合司白夂由廠A≌供熱機(jī)組的年發(fā)電考慮以下因素:(1)余熱利用后,制冷機(jī)組節(jié)省煤量量為中國(guó)煤化工了000h計(jì)算,機(jī)組與自備電廠供汽量減少后發(fā)電機(jī)組增加的煤量,這年CNMHG年均出力工況下,兩者之間的關(guān)系;(2)投資熱水型制冷機(jī)組設(shè)備費(fèi)低壓供汽量平均為50h,中壓供汽量平均為40U/h用;(3)余熱利用后將減少CO2、SO2等有害氣體及發(fā)電機(jī)組的熱耗率為9030kJ/kWh。考慮到熱負(fù)荷2009年第9期(總第326期)ENERGY CONSERVATION17需求量經(jīng)常變化,機(jī)組實(shí)際運(yùn)行并不能時(shí)刻保證按發(fā)電功率不變來分析對(duì)供熱機(jī)組的影響。雙抽機(jī)組設(shè)計(jì)工況運(yùn)行,運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)不相一致。少供497h低壓蒸汽量,在保證機(jī)組運(yùn)行的初終為更準(zhǔn)確合理地反應(yīng)余熱回收給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)參數(shù)和供熱需求不變的情況下,低壓抽汽量減少引效益情況,文中以雙抽機(jī)組年平均實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)來起機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性變化,具體分析數(shù)據(jù)如表3所分析余熱回收的經(jīng)濟(jì)性。廢熱回收利用后,分別按機(jī)組主蒸汽量不變和表3定功率、定流量計(jì)算數(shù)據(jù)功率主汽流量中供汽量低供汽量給水溫度發(fā)電熱耗發(fā)電標(biāo)煤耗熱化發(fā)電率燃料利用名稱/kWh1/gkWh-1/kWh,1系數(shù)/角熱電比現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)38.238.7211.969028.7349.7353.81定流量56.l8299.538.2343.7211.99110.2352.8928.6652.561.253定功率295.438.2343.7211.96352.821.279表3中數(shù)據(jù)是按照熱量法計(jì)算的,從表中的數(shù)況下,經(jīng)計(jì)算需主蒸汽流量2954/h,回收低品質(zhì)余據(jù)可以看出,供熱機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況:主蒸汽流量為熱用于制冷,在保證初終參數(shù)和供熱需求為邊界條299.5/h,低壓供汽為48.7Uh,中壓供汽為件,少供497th的低壓蒸汽,以機(jī)組目前出力計(jì)38.23Uh,在此工況下,汽輪機(jī)組的發(fā)電功率為算,發(fā)電煤量增加170kg/h,而余熱回收裝置節(jié)煤量55.04MW為317kgh,企業(yè)凈節(jié)煤147kg/h,按余熱回收利用余熱回收利用后,低壓供汽量會(huì)減少,在保持主一年(按7000h計(jì)算),化纖公司將總共節(jié)煤1029t。蒸汽流量不變的條件下,經(jīng)熱力計(jì)算,機(jī)組出力將增3.2制冷機(jī)組投資加,發(fā)電熱耗與發(fā)電標(biāo)煤耗與原來相比都有所增加利用回收裝置回收廢熱,需將公司原來的蒸汽燃料利用系數(shù)由原來的53.81%下降到52.56%,表型制冷機(jī)組更換為熱水型制冷機(jī)組,對(duì)原來制冷機(jī)明燃料能量在數(shù)量的有效利用程度上有所下降。熱組冷端設(shè)備不做更換。此時(shí)需投資購買熱水型制冷化發(fā)電率由原來的2893kWh/(J下降到28.66機(jī)組設(shè)備費(fèi)用、機(jī)組調(diào)試和安裝費(fèi)用及一些相關(guān)費(fèi)kWh/GJ,表明熱功轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度有所用。根據(jù)相關(guān)部門報(bào)價(jià),購買一套150萬kcal的熱降低,機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性變差水型制冷機(jī)組需150萬元左右,機(jī)組調(diào)試、安裝費(fèi)在低壓供汽量減少的情況下,自備電廠機(jī)組實(shí)管理費(fèi)、稅費(fèi)等按相關(guān)規(guī)范來核算,調(diào)試、安裝、管理際運(yùn)行時(shí),一般保持機(jī)組的發(fā)電功率不變,經(jīng)熱力計(jì)費(fèi)用分別取設(shè)備價(jià)格的5%、10%、3%,稅費(fèi)取工程算,提供給供熱機(jī)組主蒸汽量將減少,發(fā)電熱耗與其總價(jià)的5%,同時(shí)針對(duì)化工企業(yè)生產(chǎn)裝置分散的特對(duì)應(yīng)的發(fā)電標(biāo)煤耗都增加,燃料利用系數(shù)由原來的點(diǎn),還需投資一些設(shè)備用于集中回收廢熱,保證制冷53.81%下降到52.82%,表明燃料能量在數(shù)量的有機(jī)組有充足的熱源。經(jīng)過核算,投資一整套制冷設(shè)效利用程度上也有所下降。熱化發(fā)電率由原來的備總共需200萬元左右。28.93kWh/GJ下降到2879kWh/GJ,表明熱功轉(zhuǎn)3.3環(huán)保效益1換過程的技術(shù)完善程度也有所降低,機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)低壓蒸汽提供給制冷機(jī)組,作為動(dòng)力需消耗大性也變差。量煤。煤燃燒后煙氣中含有大量的CO2、SO2等氣通過比較定流量與定功率發(fā)現(xiàn)廢熱回收利用,體。余熱回收低品質(zhì)熱源,將減少熱電廠向外界環(huán)定功率時(shí)熱化發(fā)電率和燃料利用系數(shù)都比定流量時(shí)境排放CO2、SO2等有害氣體及粉塵顆粒物等。處變化較小,機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性影響較小?？梢?為提高理這部分煙氣熱電廠需要投資固碳、脫硫、除塵等一供熱機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,需在保證機(jī)組運(yùn)行安全的前些相關(guān)設(shè)備,以保證達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。提下,盡量增加機(jī)組的供熱負(fù)荷,提高機(jī)組的熱電臨吐設(shè)設(shè)備的維護(hù)成中國(guó)煤比,提高企業(yè)效益。本、折菜化減少脫硫裝置的為了減少供汽量變化對(duì)機(jī)組的影響,縮短企業(yè)運(yùn)行CNMHG熱電廠每年節(jié)省投資回收成本本文以保持功率不變來分析低品質(zhì)煤量1029,按煤中S的質(zhì)量百分含量為1,脫硫效余熱回收利用的經(jīng)濟(jì)性。在保證機(jī)組出力不變的情率取95%,以煤完全燃燒來計(jì)算,一年將少脫硫。:節(jié)2009年第9期ENERGY CONSERVATION(總第326期Ms2=1029×0.95x0.7×6xS(100x較大。因此,在分析廢熱回收利用時(shí),需綜合考慮多22.4)=19.51方面因素對(duì)企業(yè)的影響既要看到對(duì)企業(yè)積極有利若脫硫材料選用石灰石,以市場(chǎng)價(jià)50元/t為計(jì)的一面,也要考慮不利的因素,只有這樣才能比較正算標(biāo)準(zhǔn)每年將節(jié)約石灰石成本約1000元左右。確、合理反應(yīng)回收利用的經(jīng)濟(jì)性給企業(yè)實(shí)施余熱回此外,為減緩全球氣候變暖,世界各國(guó)都在采取收方案提供合理的參考依據(jù)。有效措施減少溫室氣體CO2的排放,CO2捕捉與封4結(jié)論存是減少CO2氣體直接排放到外部環(huán)境的一門技(1)通過分析發(fā)現(xiàn)廢熱回收利用,不考慮供汽術(shù),已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到化工鋼鐵冶金等生量變化對(duì)企業(yè)自備電廠的影響,一年將節(jié)省標(biāo)煤產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒐烫技夹g(shù)應(yīng)用到我國(guó)熱電廠將是一個(gè)必2219t,考慮供汽量對(duì)企業(yè)自備電廠的影響,一年只然趨勢(shì)。因此,如果再考慮固碳運(yùn)行成本,按煤中節(jié)標(biāo)煤1029t,其兩者計(jì)算結(jié)果偏差較大。因此,通C的質(zhì)量百分含量為60,以煤完全燃燒來計(jì)算°,過化纖公司余熱回收計(jì)算結(jié)果可以看出,在分析低年將少產(chǎn)生CO2:品質(zhì)余熱回收利用,需綜合考慮多方面因素對(duì)企業(yè)MCo=1029×1.866×44Cx/(100×224)的影響。2263t(2)化纖公司回收低品質(zhì)廢熱,提供給150萬CO2的捕捉費(fèi)以00元/t來計(jì)算,每年將節(jié)省keal制冷機(jī)組,考慮回收廢熱對(duì)自備電廠的影響,加成本23萬左右,再考慮除塵費(fèi)用,熱電廠將會(huì)有更上環(huán)保效益給公司節(jié)省的脫硫除塵費(fèi)用,公司投資大的環(huán)保效益的工程費(fèi)用只需花3a的時(shí)間就可以回收,再考慮到3.4回收的經(jīng)濟(jì)性固碳費(fèi)用,只需2a就可以回收成本不考慮供汽減少對(duì)自備電廠效益的影響,分析(3)文中通過定流量與定功率方法,分析余熱低品質(zhì)熱源回收利用,可以給企業(yè)節(jié)省煤317kg/h,回收利用的經(jīng)濟(jì)性,得出不論是定功率還是定流量,年將節(jié)省煤量2219,煤炭的價(jià)格按700元/t(中機(jī)組的熱化發(fā)電率和全廠總效率都有所下降,機(jī)組國(guó)煤炭網(wǎng)提供的江蘇徐州三月份優(yōu)質(zhì)塊煤炭出廠價(jià)的經(jīng)濟(jì)性變差。同時(shí)比較定流量與定功率得出定格)來計(jì)算每年將給公司節(jié)省155萬元,則公司投功率時(shí)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性下降較小。資的工程費(fèi)用200萬元只需一年多的時(shí)間就可以回(4)通過廢熱回收利用經(jīng)濟(jì)性分析,得出熱電廠應(yīng)在保證機(jī)組安全的前提下,盡最大限度地增加考慮對(duì)自備電廠和環(huán)保效益的影響,利用廢熱供汽量,提高機(jī)組的熱電比,減少機(jī)組發(fā)電煤耗,提每年可以給企業(yè)節(jié)省1029t標(biāo)煤,以上述煤炭?jī)r(jià)格高企業(yè)效益計(jì)算,化纖公司回收廢熱用于制冷一年將節(jié)約70萬(5)低品質(zhì)廢熱回收利用減少排放到外界環(huán)境元左右加上環(huán)保效益給電廠節(jié)省的脫硫除塵費(fèi)中的CO2、SO2等有害氣體及粉塵顆粒物,是一項(xiàng)節(jié)用,余熱利用后,則公司投資的工程費(fèi)用∞00萬元需能減排、保護(hù)環(huán)境的措施,企業(yè)應(yīng)該積極推廣。花不到3年時(shí)間就可以回收如果再考慮固碳費(fèi)用,2參考文獻(xiàn)年即可收回成本兩者具體的計(jì)算結(jié)果如表4所示[1]《制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]表4考慮自備電廠與不考慮自備電廠影響結(jié)果比較北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1978[2]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安:西安交通大方法投資成本學(xué)出版社,1994/萬元效益/萬元周期/a[3]馬季禮電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析原理[M].北京:水利電不考慮對(duì)自備電廠影響200力出版社,1992[4]武學(xué)素.熱電聯(lián)產(chǎn)[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,考慮對(duì)自備電廠影響2005]孫克勤,鐘秦.火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)行按表4中不考慮自備電廠影響的情況分析,回工業(yè)出版社,2005收投資成本只需要1a,實(shí)際上分析廢熱利用問題[6中國(guó)煤化工電力出版社,1986時(shí),應(yīng)考慮供汽量變化對(duì)企業(yè)自備電廠的影響以此作者CNMH(城人,研究生研究來計(jì)算,回收投資成本需要3a。可以看出,不考慮方向火電機(jī)組性能分析故障診斷和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)自備電廠的影響數(shù)據(jù)結(jié)果偏好,與實(shí)際情況偏差收稿日期:209-07-17;修回日期:2008-02