电厂余热供暖可行性分析报告Word文档下载推荐.docx
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109千焦/时,折合标准煤为157吨/时(标煤热值29。
271兆焦/千克)。
1000MW火电汽轮机组的循环冷却水量为3×
106~4×
106m3/天,相当于10个污水处理厂的污水总量,如果冷却水温升(即超过环境水域的温度)10℃,温升所对应的热量约1。
45×
106~1。
9×
106kW,一年折合标准煤约150万吨。
核电机组循环水量是火电机组的1.2~1。
5倍,弃热量会更多。
这部分废热,如果通过冷却塔排到大气中,会造成空气局部温升;
如果是通过河水冷却,会改变局部水域的水温,溶解氧等指标,出现富营养化现象,影响藻类,鱼类生物的生长,形成热污染。
由热力学第二定律可知,这一巨大的热量损失是热机生产过程不可避免的,因此,只有通过其他途径加以利用,以期部分或全部回收,才能提高热机综合热效率,降低电厂煤耗,同时能够减少对环境的热污染。
调研人/日期:
市场调研与预测分析:
1、市场调研
1)我国单位产品的能耗水平较高,目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门一次能源消费总量的73%,发电厂便是这8个高耗能行业之一。
循环冷却水余热量所占的电厂燃煤热量比例很高,回收这部分热能对于节约能源无疑意义重大。
可以说,电厂循环冷却水余热利用问题是建设“循环型社会”战略目标中的一个重要内容,它关系到节能,资源综合利用以及生态环境保护等问题。
目前,国内开展其余热利用的电厂很少,仅占火电厂总数的16%。
其中,87%的电厂主要利用方式是水产品养殖,其利用量极少,且效率十分低下。
为降低火电厂的发电煤耗,“能源节约与资源综合利用‘十二五’规划"
所确定的重点发展技术之一便是发电厂的多联供技术,即重点发展热电联产,集中供热及热能梯级利用技术。
其中利用高温热泵新技术回收热电厂产生的冷凝废热用于集中供暖是提高能源利用率的一条可行之路。
如果在全国的热电联产系统推广新技术,可以利用目前热源和管网增加供热建筑面积11亿平方米,每年能产生超过2000万吨标煤的节能效益。
全年减排温室气体CO2超过5200万吨,将为我国乃至全世界的温室气体减排做出巨大贡献.
新技术所需的关键设备每年能创造超过150亿元的市场,对于引导相关高新技术装备制造企业走出困境有着重大意义。
同时,由于新技术是我国完全自主知识产权的创新节能技术,达到国际先进水平。
还存在进一步将新技术/新产品输出到海外市场(尤其是东欧市场)的可能,能一定程度填补我国在节能技术出口领域的空白。
目前市场应用于电厂集中供暖的企业有:
吸收式(溴化锂):
双良、盾安、远大、荏原、清华同方、希望森蓝……
螺杆式(约克、顿罕布什、开利、大金……
离心式:
只有江森自控,美的离心式热泵技术尚在试验中……
吸收压缩式热泵技术是最北看好的,介于吸收式和压缩之间的一种新技术,是由中科院广州能源研究所承担的国家863课题“低温地热压缩吸收式热泵系统及关键技术研究”取得新的进展。
在项目协作单位山东富尔达空调设备有限公司的积极配合下,建成了50kW压缩吸收式热泵试验装置,经过近一个月的测试运行,获得一批重要的实验数据,试验研究结果表明压缩吸收式热泵试验装置各项技术指标高于国内同类产品。
该试验装置针对目前排放的30-40℃的地热尾水资源,为我国低温地热资源的综合梯级利用提供技术支撑,同时也显著提高我国在地热热泵技术领域的国际竞争力。
2、政策法规调研
《节能减排“十二五”规划》于2012年8月6日正式发布,该《规划》从节能行业现状、形势出发,提出了未来节能行业发展的指导思想,明确了基本原则和主要减排目标,并制定了节能减排要完成的主要任务,尤其列出了节能减排重点工程。
这对节能行业起到非常重要的指导作用.这里对《规划》中节能减排重点工程的余热余压利用进行进一步解读。
《规划》针对余热余压利用,明确了六大节能方向:
一是能源行业实施煤矿低浓度瓦斯、油田伴生气回收利用,这将煤矿、油田行业的节能方式进行了规定。
这两部分回收国内已有成熟技术,市场潜力巨大,用能单位实力强,非常看好。
二是钢铁行业推广干熄焦、干式炉顶压差发电、高炉和转炉煤气回收发电、烧结机余热发电.钢铁企业使用的焦炉、高炉及炼钢工序均有相当数量的余热未能回收利用.余热的温度最高可达1600℃,热能的形态有固体、气体、液体,其中很多为间隙排放,因之给余热回收带来了一定的难度。
由于热管的众多特点,特别适用于上述场合的余热回收利用。
高温热管及高温热管空气预热器、高温热管蒸汽发生器开发运用成功,给冶金企业的高品位余能利用带来了新的希望。
三是有色金属行业推广冶金炉窑余热回收。
冶金工业是耗能大户,不论是有色冶金或黑色冶金工业都存在大量的节能问题。
本次将有色金属行业与钢铁行业分开规划,说明对有色金属行业的重视.
四是建材行业推行新型干法水泥纯低温余热发电、玻璃熔窑余热发电。
建材作为高耗能行业,其节能设备改造将迎来快速发展时期.水泥行业余热发电普及率较高,2012年起市场空间将明显下降。
水泥行业属产能过剩行业,自2009年9月起严格限制新生产线审批,预计2011年余热发电市场空间为102.85亿元,2012年和2013年分别下降至85.85亿元和38。
35亿元,2012年起水泥行业余热发电市场需求将快速萎缩。
余热发电的推广将利好余热锅炉生产企业。
五是化工行业推行炭黑余热利用、硫酸生产低品位热能利用。
对炭黑生产尾气中CO、H_2及CH_4等可燃气态污染物的净化及其余热的回收和利用进行了研究,结果表明,采用直接燃烧法是目前我国炭黑尾气净化和亲热回收利用的最佳方法。
直接燃烧法,不仅可将炭黑尾气中可燃气态污染物变为无害的物质CO_2和h_20,并可回收和利用燃烧热,可使炭黑生产余热利用率提高50%以上,其经济效益和环境效益十分可观。
硫酸工业余热利用是将硫酸生产过程中产生大量热能,热能品位从高到低均可回收加以利用。
高品位热能最好的利用方式是发电,可以大大降低生产成本。
六是极利用工业低品位余热作为城市供热热源.目前我国能源紧缺,一次能源及各种余热资源利用水平较低,大量低品位的工业余热资源被白白地浪费掉了,而且还造成了环境的污染。
用高温水源热泵机组对各类中低品位的余热资源进行余热回收,这种供暖系统将是城市热网热电联产供暖的有效补充。
《规划》指出,到2015年将新增余热余压发电能力2000万千瓦,“十二五”时期形成5700万吨标准煤的节能能力。
我们可以看到,余热余压利用将迎来一次大的发展机会,节约资源和保护环境是我国的基本国策,推进节能减排工作,加快建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济社会发展的重大战略任务.我们期待行业里的各个企业把握住这次机会,获得发展。
采用热泵技术属于节能(改造)项目,可以享受国家和地方的各项优惠政策,现将有关政策摘录如下:
1)国务院办公厅2010年4月2日转发发展改革委等部门关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展意见的通知(国办发[2010]25号),在完善促进节能服务产业发展的政策措施中提出加大资金支持力度和实行税收扶持政策.
意见将合同能源管理项目纳入中央预算内投资和中央财政节能减排专项资金支持范围,对节能服务公司采用合同能源管理方式实施的节能改造项目,符合相关规定的,给予资金补助或奖励.有条件的地方也要安排一定资金,支持和引导节能服务产业发展。
并在加强税收征管的前提下,对节能服务产业采取适当的税收扶持政策,涉及营业税、增值税、企业所得税的征收。
2)财政部、国家发展和改革委员会2011年6月21日关于印发《节能技术改造财政奖励资金管理办法》的通知(财建[2011]367号),对于符合奖励条件的节能技术改造项目的奖励标准为:
东部地区节能技术改造项目根据项目完工后实现的年节能量按240元/吨标准煤给予一次性奖励,中西部地区按300元/吨标准煤给予一次性奖励。
3)财政部2007年10月24日关于印发《国家机关办公建筑和大型公共建筑节能专项资金管理暂行办法》的通知(财建[2007]558号),为切实推进国家机关办公建筑和大型公共建筑节能工作,对于国家机关办公建筑和大型公共建筑可以申请中央财政安排的节能专项资金.节能专项资金用于建立建筑节能监管体系支出、建筑节能改造贴息支出和财政部批准的国家机关办公建筑和大型公共建筑节能相关的其它支出。
4)财政部国家发展改革委于2010年6月3日关于印发《合同能源管理项目财政奖励资金管理暂行办法》的通知财建[2010]24号,对于符合条件的合同能源管理项目,中央财政安排奖励资金,支持推行合同能源管理,促进节能服务产业发展,明确其奖励标准及负担办法:
“奖励资金由中央财政和省级财政共同负担,其中:
中央财政奖励标准为240元/吨标准煤,省级财政奖励标准不低于60元/吨标准煤。
有条件的地方,可视情况适当提高奖励标准。
”。
5)上海市在节能技术改造项目专项扶持实施办法规定,奖励金额根据节能技改项目实施后直接产生的节能量计算,年节约每吨标准煤奖励300元。
单个项目奖励金额原则上最高不超过300万元;
在上海市合同能源管理项目专项扶持实施办法规定:
对符合条件的合同能源管理项目,其发生的项目前期诊断费用,由专项资金给予一次性资助,其中:
对合同金额高于200万元、项目实施后年节能量超过500吨标准煤的项目,给予一次性资助5万元;
对其他项目给予一次性资助2万元;
对由合同能源服务公司进行全额投资运行的合同能源管理项目,根据项目实施后年实际节能量,按照每吨标准煤300元的标准对合同能源服务公司进行专项奖励;
对由合同能源服务公司与项目实施单位共同投资的合同能源管理项目,根据项目实施后年实际节能量和合同能源服务公司的投资比例,按照每吨标准煤300元的标准对合同能源服务公司进行专项奖励。
对单个项目的奖励金额最高不超过200万元。
3、同类产品调研
1)活塞式
活塞式压缩机使用历史悠久,是目前国内用得最多的制压缩机。
由于其压力范围广,能够适应较宽的能量范围,有高速、多缸、能量可调、热效率高、适用于多种制冷等优点;
其缺点是结构复杂,易损件多,检修周期短,对湿行程敏感,有脉冲振动,运行平稳性差。
中国对此机种的加工制造已有几十年的经验,加工较容易,价格也较便宜应用较广.随着能源紧张,公害严重,因而对制冷机的要求更高,在这种形势下,活塞式制冷机的使用范围有逐渐缩小的趋势。
2)螺杆式
螺杆压缩机是一种新的压缩装置,它与往复式相比;
优点是:
①机器结构紧凑,体积小,占地面积少,重量轻.
②热效率高,加工件少,压缩机的零件总数只有活塞式的1/10。
机器易损件少,运行安全可靠,操作维护简单.
③气体没有脉动,运转平稳,机组对基础不高不需要专门基础
④运行中向转子腔喷油,因此排气温度低,氨制冷剂一般不超过90℃。
⑤对湿行程不敏感,湿蒸汽或少量液体进入机内,没有液击危险。
⑥可在较高压比下运行,单级压缩时,氨蒸汽温度可达-40℃。
⑦可借助滑阀改变压缩有效行程,可进行10~100%的无级冷量调节.
缺点是:
需要复杂的油处理设备,要求分离效果很好的油分离器及油冷却器等设备,噪声较大,一般都在85分贝以上,需要隔声措施。
3)离心式与活塞式相比,有转速高,制冷量大,机械磨损小,易损件少,维护简单,连续工作时间长,振动小,运行平稳,对基础要求低,在大制冷量时,单位功率机组的质量轻、体积小,占地面积少,制冷量可在30%~100%的范围内无级调节,易于多级压缩和节流,可在各发器内得到各种温度以满足某些化工流程的要求,易于实现自动化,对于大型制冷机,可以采用经济性较高的工业汽轮机直接拖动,这对有废热泪盈眶蒸汽的企业有经济的优势.缺点是:
效率较低于活塞式制冷机,噪声频率较高,冷却水消耗大,操作不当时会产生喘振.
4)吸收式,它可利用热源直接驱动,尤其是可以利用在石油化工生产过程中产生的大量废热来驱动。
它与压缩制冷相比,都是利用制冷剂在低压时蒸发吸热和在高压时冷凝放热,所不同的是压缩制冷采用机械压缩的方法来提高蒸汽压力,而吸引制冷则采用低压吸收和高压解吸(热压缩)的方法来提高蒸气压力,因此在吸收制冷循环中除蒸发器和冷凝器外,还有再生器、吸收器等。
如溴化锂制冷机。
优点是:
结构简单,运行平稳,振动小,噪音低,安全等。
溴化锂对钢材的腐蚀较强;
冷却水消耗太大,约为压缩式的2倍,如得不到廉价的热源选用这种制冷机就不如压缩式经济。
综上所述,几种热泵技术应用在电厂都是可行的,如何设计,这取决于项目所在地的具体情况。
1、如果当地电力紧张,电价较高,则适用压缩式热泵技术,活塞式容量小,在电厂不会经常使用,压缩式热泵技术和离心式热泵技术均适用电厂余热利用集中供热,他们之间的选择取决于项目的需要,名义制冷量较小时我们采用活塞式压缩机制冷机组,在名义制冷量较大时我们采用离心式压缩机制冷机组,两者之间我们则采用螺杆式压缩机制冷机组
2、针对于溴化锂余热回收机组与蒸汽压缩机组在电厂中的应用,从上述各自的优缺点中我们不难发现.蒸汽压缩机组适用于电厂有较多中高压蒸汽,利用0.7MPa以上蒸汽回收余热,蒸汽量限制了机组回收余热量的多少。
而溴化锂吸收热泵机组则需要有适合的低品位热源,基本上做到余热最大回收.
3、对于溴化锂余热回收机组与蒸汽压缩机组这类新型电厂凝汽余热回收技术,我们需要充分了解其各自的优缺点,利用各自的优势,应用于不同条件的电厂。
值得注意的是:
在一些特定场合(如高温环境)大型集中供热设计中,选用溴化锂吸收式机组是利大于弊的;
而在现有的条件下:
电力取消电力增容费、螺杆式压缩机CNC加工技术的提高、螺杆机能量调节技术的成熟及配备先进的自动化控制技术等,其螺杆式机组的优越性显现出来,其螺杆式机组逐步在取代溴化锂吸收式制冷机,从一些溴化锂吸收式制冷机生产厂家逐步在开发、推广螺杆式机组的实际情况可以得到说明.
4、竞争对手调研
目前产品市场处于开拓阶段,主要以盾安双良及江森自控为主(吸收式和压缩式的代表),采用合同能源管理的商务模式运作,效益分项期为8—10年,经济效益非常可观。
5、用户调研
2013年以来,空气质量引发了公众的集体危机感.连续的雾霾天气笼罩下,使国内燃煤火电厂、工矿企业自备火电厂及工业企业成为众矢之的,而相比之下,天然气发电及工业企业的余热利用成为了解决大气污染的重要途径,鉴于国家政策的倾向,客户也需要新的利润增长点,在行之有效的商务模式的引导下,该项目的应用前景被看好。
7、交货期限:
该项目施工周期暂定90天
8、预测产品寿命周期:
15—20年
9、产品开发的必要性
公司有必要开发吸收压缩式的热泵技术,争取拿到更多的国家专项资金,可以与空调厂家合作开发以最大程度节约成本。
调研人/日期:
可行性分析:
1、可引用的历史技术(只抓典型)
1)江森自控(离心式):
沈阳市政污水余热回收集中供暖
沈阳市政污水余热回收集中供暖工程,通过“工业级余热回收型热泵技术"
回收利用污水处理厂污水中的低品位热量,制取高温热水用于城市集中供暖。
江森自控为该项目提供1套制热量为50MW的蒸汽驱动型多级离心式热泵系统,实现100万平米的供热能力.热泵系统从12℃的废水中提取热量,制取的热量将市政管网热水加热至90℃。
整个采暖期实现节约标煤9200吨,节约能耗费用736万元。
山东某热电厂冷却水余热回收集中供暖
山东某热电厂余热回收集中供暖工程,通过回收利用发电汽轮机凝汽器冷却水中的低品位热量,制取高温热水用于城市集中供暖。
江森自控为该项目提供1套制热量为50MW的蒸汽驱动型多级离心式热泵系统,从25℃的凝汽器冷却水中提取热量,制取的热量将市政管网热水加热至100℃。
和直接抽汽供暖保持相同抽汽量的情况下,增加供热能力12.3MW,单个供暖季增加供热收益546万元。
2)双良
华电能源黑龙江佳木斯热电厂
国内首家300MW发电机组中国纬度最高的电厂--8×
38.38MW吸收式热泵电厂余热回收集中供热系统
辽宁抚顺矿业集团热电厂
5×
52。
3MW吸收式热泵余热回收集中供热系
辽宁沈煤集团红阳热电厂
世界总容量最大10×
43。
24MW吸收式热泵余热回收集中供热系统
3)荏原
·
天津大港发电厂
宁夏石嘴山发电有限公司
中国机械进出口公司印度文达特电厂
深圳市必科信实业有限公司
胜利油田胜利电厂
恒运电厂
济南新东升实业发展有限公司
邢台国泰发电厂
山东聊城高唐电厂
天津泰达热电公司
徐州华美坑口环保热电有限公司
江苏森达建湖热电有限公司
山东寿光新城热电厂
山东晨鸣热电厂
徐州热电厂
华电国际滕州热电厂
内蒙古临河发电有限公司
沈阳新北热电有限责任公司
国电电力邯郸热电厂
4)清华同方
鸡西煤矸石热电厂吸收式热泵机组EMC专项
唐山钢铁集团吸收式热泵机组钢铁、冶金行业
天津大港油田吸收式热泵机组石油行业
冀中能源葛泉矿FS-Z空气源热泵机组吸收式热泵机组煤炭行业
赤峰热电厂工业节能项目吸收式热泵机组热电行业
开滦精煤集团螺杆型水源热泵机组水源热泵解决方案
徐州矿务局张双楼螺杆型水源热泵机组煤炭行业
新汶矿业协庄煤矿环保高温型水源热泵机组煤炭行业
辽宁铁煤集团电热厂满液式水冷冷水机组热电行业
5)希望森蓝
深圳南山电厂
印度APL电厂
2、市场可行性分析
热泵的发展史
20世纪70年代以来,热泵工业进入了黄金时期,世界各国对热泵的研究工作都十分重视,诸如国际能源机构和欧洲共同体,都制定了大型热泵发展计划,热泵新技术层出不穷,热泵的用途也在不断的开拓,广泛应用于空调和工业领域,在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。
相对世界热泵的发展,中国热泵的研究工作起步约晚20—30年。
热泵的理论起源于十九世纪早期法国科学家萨迪。
卡诺(Sadikarnot),卡诺在1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论,30年后,英国科学家开尔文(L。
Kelvin)于1850年初提出:
冷冻装置可以用于加热,之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究,研究持续80年之久.
1912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖,这是早期的水源热泵系统,也是世界上第一套热泵系统。
热泵工业在20世纪40年代到50年代早期得到迅速发展,家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场,热泵进入了早期发展阶段。
21世纪,随着“能源危机"
出现,燃油价格忽升,经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能,节能环保的特点,重新登上历史舞台,成为当前最有价值的新能源科技。
前国际热能署专门成立国际热泵中心,设立热泵推广工程(HeatPumpProgramme),向世界上各国推广协调热泵技术的应用和发展。
美、加、瑞典、德、日、韩等国政府均发出专门官方指引,促进热泵技术的社会应用。
0年左右。
新中国成立后,随着工业建设新高潮的到来,热泵技术才开始引入中国。
进入21世纪后,由于中国沿海地区的快速城市化、人均GDP的增长、2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国空调市场的发展,促进了热泵在中国的应用越来越广泛,热泵的发展十分迅速,热泵技术的研究不断创新。
从2001年热泵起步开始,经过5年的培育,中国热泵行业开始从导入期转入成长期。
热泵行业快速发展,一方面得益于能源紧张使得热泵节能优势越来越明显,另一方面与多方力量的加入推动行业技术创新有很大关系。
.
(2)经济性分析
1)建筑行业利用热泵实施的节能改造项目
建筑行业利用热泵实施的节能改造项目从大量的成功案例可知,大部分都是通过节能服务公司采用EPC和合同能源管理模式实施,项目利用了国家和地方的节能改造的优惠政策,经济上达到双赢,足以证明在建筑行业中利用热泵实施的节能改造项目经济上可行。
2)电力行业利用热泵实施的循环水热能回收项目
对于已实施的项目,同建筑行业一样,其成功的案例也表明,大部分都是通过节能服务公司采用EPC和合同能源管理模式实施,项目利用了国家和地方的节能改造的优惠政策,经济上达到了双赢,项目经济上可行。
以下提供三个完成前期工作的项目主要技术数据,这些数据证明项目经济上是可行的。
三个工程的可研的财务分析结果
工程名称
华电佳木斯热电
华能九台电厂
通辽发电厂三期
建设模式
业主投资
EPC合同能源管理
电厂装机(MW)
2X300
2×
660
1X600
热泵容量(MW)
38.38
27。
5
110
热泵台数
8
15
4
实施后年均全厂热效率
87。
45
57。
69
54。
7
增加供热面积(万m2)
225.16
640
静态投资(万元)
12322(水平年2010)
37911(水平年2012)
22763(水平年2012)
投资方内部收益率(%)
10
10.2(税后)
总投资收益率(%)
16.71
7。
62
项目资本金的内部收益率(%)
26.27
9.7
投资回收期(年)
5.6
7.67(税后)
9.26
备注
+热泵(循环水)已投产
凝汽改供热+热泵(循环水)可研阶段
凝汽改供热+热泵(乏汽)初步设计
从上表可知,三个项目财务评价的各项指标均能满足电力行业基本要求,经济评价说明项目投产后的盈利能力是可行的,且具有较强抗风险能力。
需要说明的上述工程的经济评价并未考虑可以享受的优惠政策因素.
(3)市场份额
根据研究报告显示,2020年前,全国每年平均新增的热电联产机组装
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