火电厂循环水余热利用项目节能效益测算方法分析.pdf

第 3 6卷 第7期 2 0 1 4年 7月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 6 No ． 7 J u 1 ． 2 0 1 4 火 电厂循环水余 热利用项 目节能效益 测算方法分析 周崇波 ， 程雪山 ， 任怀民 1 ． 华电电力科学研究院， 杭州3 1 0 0 3 0 ； 2 ． 杭州华电能源工程有限公司， 杭州3 1 0 0 3 0 ； 3 ． 华电能源股份有限公司佳木斯热电厂 ， 黑龙江 佳木斯1 5 4 0 0 0 摘要 节能效益测算是合同能源管理模式节能改造项 目的重要环节， 以火电厂循环水余热利用项 目为研究对象， 探索 了直接算法和全厂能量 2种节能效益测算方法的具体计算过程， 分析了2种算法的学理一致性， 为火电厂循环水余热利 用节能效益测算提供参考。 关键词 节能效益测算； 热泵技术； 余热利用项 目； 合同能源管理 中图分类号 T K 1 1 5 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 4 0 7 0 0 6 20 3 O 引言 国家十二五能源规划强调 ， 在节能增效等 “ 减 量” 上 下功夫 ， 做好节 约能源、 提 高能源效率 两大 事。火力发电厂为当前社会主要 的能源消耗者和环 境污染源， 其输入燃料总热量的 6 0 ％ 以上能量通过 锅炉排烟和凝汽器循环水散失到环境 中⋯ ， 同时带 来环境污染。近年来 ， 大型吸收式热泵机组 回收和 火电厂乏汽废热用于市政供热等节能改造项 目方兴 未艾 。以某电厂 3 0 0 MW 机组为例 ， 回收乏汽废热 可增加电厂对外供热能力 1 3 0 ． 5 9 M W， 相当于电厂 每年可节约7 ． O 5 万 t 标准煤， 可减排相应的大气污 染物和粉煤灰 ， 具有 良好 的节能减排效益 J 。这 类大型的节能改造项 目往往是以当前兴起的合同能 源管理模式进行运 营管理 ， 整个节能改造过程由节 能服务公司统一完成 ， 节能服务公 司的投资 回收和 合理利润 由产生的节能效益来支付 j ， 因此节能效 益的测算是合 同能源管理运营管理 的重要基础数 据 ， 事关合同双方的经济收益 ， 然而有关这方面的节 能效益测算方式鲜有报道， 本文以火电厂循环水余 热利用项 目为研究对象 ， 探索 了两种节能效益测算 方式 ， 并对两种方式 的学理一致性进行分析。 1 测算方法 1 ． 1 直接测算方法 1 ． 1 ． 1 毛收入 以提取循环水的余热量作为节能效益毛收入是 当前 国内火电厂循环水余热利用项 目最为常见 的一 收稿 日期 2 0 1 31 1 1 9 ； 修回 日期 2 0 1 4 0 4 1 3 种节能测算方法。年节能效益毛收入为一个采暖季 热泵系统提取循环水余热量用于供热趸售或直供所 产生的经济收入 ， 即 JG R， 1 式 中 ． ， 为年节能收入 ， 万元 ； G为年节能量 ， G J ； 由 经鉴定合格的热能累积仪表经过一个采暖季累计示 数， 其原理为循环水进出热泵系统温差与流量的积 分值 ； 尺为趸售或直供热价 ， 万元／ G J 。 1 ． 1 ． 2 支出 火电厂循环水余热利用项目支出由投入热泵系 统后全厂较投热泵系统前整个采暖季新增的厂用电 费用、 主机背压费用和运行检修费用组成。厂用 电 费用 热泵系统投入余热利用项 目新 增的各种水泵 及热泵本体耗用的厂用 电量 ， 由经鉴定合格 的电度 表实时计量。主机背压费用 热泵系统余热水需要 维持较高的进水温度， 通过提高接带热泵系统主机 的背压实现 ， 由于真空度下降， 原供热工况与热泵供 热工况在同样锅炉蒸发量 的条件下 ， 势必降低机组 负荷， 或在同样的发电负荷下， 势必增加煤耗， 这就 是主机背压提高所造成的成本 。运行检修费用 按 照相关定额约定取费。节能效益直接测算法主要参 数见表 1 。 1 ． 1 ． 3 节能效益 年节能效益应为节能毛收入减去各项成本 ， 即 YJ 1一t 一 CB，， 2 式中 Y为年节能收益 ， 万元 ； f 为供热趸售或直供税 率 ， 应考虑供热减税或免税政策 ， ％ ； C为厂用 电费 用， 万元； 为主机背压成本， 万元； F为运行检修费 用 ， 万 元 。 第 7期 周崇波， 等 火电厂循环水余热利用项 目节能效益测算方法分析 6 3 表 1 节能效益直接测算 法主要参数 1 ． 2 全厂能量测算方式 1 ． 2 ． 1 毛收入 从全厂能源利用的角度 出发 ， 比较投入热泵系 统前后循环水 向外排 出的热量 ， 以此差值作为火电 厂循环水余热利用项目的节能毛收入 ， 即 J Q 一Q ， 3 式中 J为年节能收人 ， 万元 ； Q． 为未投入热泵系统 前循环水排放 的总热量 ， 即凝汽器热负荷 ； Q 为投 入热泵系统后循环水排放 的总热量 ， 即凝汽器热负 荷与被热泵系统提取的循环水余热量的差值； R为 趸售或直供热价 ， G J 。 1 ． 2 ． 2 支 出 项 目支出由投入热泵系统后全厂较投热泵系统 前整个采暖季新增的厂用电费用和运行检修费用组 成。厂用 电费用 热泵系统投入后 ， 各种水泵及热泵 本体耗用 的厂用电量 ， 由经鉴定合格 的电度表实时 计量 。运行检修费用 按 照相关定额约定取费。节 能效益全厂能量测算法主要参数见表 2 。 表 2 节能效益全厂能量测算法主要参数 1 ． 2 ． 3 节能效益 年节能效益为节能收入减去各项成本 ， 即 YJ 1一t 一 CF， 4 式中 y为年节能收益 ， 万元 ； t 为供热趸售或直供税 率 ， 应考虑供热减税或免税政策 ， ％ ； C为厂用 电费 用， 万元； F为运行检修费用， 万元。 这种测算方式不用考虑背压影响 ， 但未 投入热 泵系统前凝汽器热负荷是完全未知的， 随着外界供 热面积的变化和多台主机之间运行调整等影响 ， 其 凝汽器热负荷变化较大， 没有实际运行数据可供计 算 ， 但可通过经验值进行理论推算 。 2 算法学理分析 通过以上2种节能效益测算方法的论述， 2种 算法的毛收益都可归结为提取循环水的余热总量用 于供热所产生的经济效益 ， 其 主要不同之处在于成 本构成 ， 直接算法 中把提高背压造成主机 能耗增大 作为主要成本之一 ； 而全厂能量算法把投人热泵前 、 后主机排放热量差 即凝汽器热负荷差 作为主要 成本之一 ， 应该说明的是 ， 这里是主机向外排放热量 值 ， 并非是包括热泵系统全厂循环水 向江中排放 的 热量值 ， 其他成本计算都是一致的。 以下通过能量守恒定理对 2种算法在学理上的 一 致性进行分析说明。 根据燃煤机组供热电厂的能量分布， 燃煤热量 通过锅炉系统加热给水至高压高温蒸汽进入汽轮机 组 ， 这些能量一部分用于发电， 一部分用于供热 ， 而 剩余部分通过凝汽器经 由循环水排放到外界散失 。 投入热泵前， 全厂能量分布示意如图1 所示。 图 1投入热泵 系统前全厂能量分布示意 图 1中 Q为燃煤输入的总热量 ； Q ， 为发 电负 荷 ； Q 为供热负荷 ； Q 为全厂系统向外散失的热量。 根据能量守恒定理 Q Q Q Q 3 。 5 投入热泵系统后 ， 全厂 包括热泵机组 能量分 布示意如图 2所示。 图 2投入 热泵系统后全厂能量分布示意 在图 2中 A Q 为由于投入热泵系统后背压影 响主机负荷； Q 为热泵系统提取的余热量进入热网 的能量 ； Q 为全厂系统 包括热泵机组 向外散失 的热量 。根据能量守恒定理 Q Q 一A Q 。 Q Q Q 。 6 6 4 华 电技 术 第 3 6卷 投入热泵系统前后 ， 全厂燃煤输入热量一致 ， 根 据式 5 、 式 6 可以得到 Q 3 Q 3 一Q a Ql 。 7 由此 ， 投入热泵系统前后全厂 包括热泵机组 向外散失 的热量差值为 aQ Q ，一Q Q 一a Q 。 。 8 由式 8 可 以看出， 投入热泵系统前后全 厂对 外散失的热量差值与热泵系统提取 的循环水余热量 与主机背压提高影响发 电负荷能量差值是一致的， 这说明了2种算法在计算方式上不同， 但在学理上 是统一 的。 3 结 论 火电厂循环水余热利用项目节能效益测算主要 包括直接算法与全厂能量算法， 2种算法的学理是 一 致的， 具体计算方式不同。直接算法 比较常见 ， 其 中主机背压所增加的成本计算由一个采暖季 的历史 运行数据作为技术支撑 ， 可靠性强， 较易计算 。全厂 能量算法需要 比较投入热泵前后主机对外排放的热 量差 ， 即主机凝汽器的热负荷差 ， 而不用考虑背压影 响 ， 直观上容易理解 ， 不过， 投入热泵前凝 汽器 的热 负荷是未知的， 且随着外界供热 面积 的变化及多 台 主机之间的运行调整等影响， 其凝汽器热负荷变化 较大 ， 没有实际运行数据可供计算 ， 合同双方可约定 一 个经验基数作为测算依据 。 参考文献 [ 1 ] 郭小丹 ， 胡三高， 杨昆， 等． 热泵回收电厂循环水余热利 用问题研究 [ J ] ． 现代电力 ， 2 0 1 0 ， 2 7 2 5 8 6 1 ． [ 2 ] 张世钢， 付林 ， 李世一， 等． 赤峰市基于吸收式换热 的热 电联产集中供 热师示范工程 [ J ] ． 暖通空调 ， 2 0 1 0， 4 0 1 1 7 1 7 5 ． [ 3 ] 周崇波， 俞聪， 郭栋， 等． 大型吸收式热泵应用于火电厂 回收余热供热的试验研究[ J ] ． 现代电力， 2 0 1 3 ， 3 0 2 374 O． [ 4 ] 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v__／t 时， 入炉 原煤单 价为 5 1 0 ． 8 0 t ， 到厂 标煤单价 为 7 0 4 ． 1 0 f v _ ／ t ， 入炉标煤单价为 7 0 7 ． 6 1 f r Jt ； 此时的发 电煤耗 为 3 1 7 ． 8 3 g ／ k W h ， 单 位 发 电 燃 煤 成 本 为 0 ． 2 2 4 9 k W h ， 年 发 电燃 煤 成 本 为 1 5 ．1 1 亿元。 若 M发电企业采购发热量为 1 8 8 2 8 k J的原煤来 发电， 发电煤耗可以达到最低点 3 0 4 ． 0 0 k W h ， 即能 耗最 低 ， 但 是单 位 发 电燃 煤 成 本 为 0 ． 2 2 5 6 元／ k W h ， 年发电燃煤成本为 1 5 ． 1 6 亿元 。 5 结束语 通过 比较 ， 综合考虑发电煤耗和单位发 电燃煤 成本 ， 为了达到最佳效果 ， 作为 M发电企业来说 ， 煤 炭热值最好为 1 8 8 2 8～ 2 1 1 4 1 ． 9 6k J 。也就是说燃煤 热值最好介于煤耗最低点和单位发 电燃煤成本最低 点之间， 以实现燃煤发电企业经济效益的最大化。 本文责编 刘芳 作者简介 沈宏 1 9 7 2 一 ， 女， 浙江杭州人， 经济师， 工程师， 管理 学硕士 ， 从事企业管 理、 法律事务 、 企业运 营经济分析 等方面 的工作 E m a i l h o n g s h e n s h 1 6 3 ． c o rn 。