火電廠冷凝熱回收利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

翟汝濤

摘 要：在能源需求總量的不斷增長(zhǎng)以及能源不斷減少的雙重刺激下，我國(guó)越來(lái)越注重節(jié)能途徑的應(yīng)用。長(zhǎng)期粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式導(dǎo)致能源的利用率一直較低。由于熱電機(jī)組本身的特點(diǎn)，致使火電廠燃料利用率最高水平在42%～45%之間，低品位熱能存在著嚴(yán)重浪費(fèi)。而電廠采用水冷或空冷方式對(duì)火電廠的凝汽器進(jìn)行冷卻，直接排放到空氣中?；痣姀S冷凝熱目前的處理方式使得大量熱能被浪費(fèi)。針對(duì)國(guó)內(nèi)目前能源稀缺的現(xiàn)狀，如果能把這部分低品位熱能利用起來(lái)將會(huì)提高熱利用率，節(jié)省大量的成本，產(chǎn)生巨大的效益。因此，本文主要對(duì)火電廠冷凝熱回收利用進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，首先探討火電廠冷凝熱回收利用存在的問(wèn)題，并對(duì)火電廠冷凝熱回收利用的三種主要方向進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，探討最佳的方案，給出回收火電廠冷凝熱的具體思路。

關(guān)鍵詞：冷凝熱回收；火電廠；技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

中圖分類號(hào)：TK219 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

世界范圍內(nèi)能源的日趨緊張、隨著能源的減少，以及需求增長(zhǎng)促使人們不斷探索節(jié)能的途徑，提高能源的有效利用率。作為一個(gè)粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)能源利用水平是比較低的。有調(diào)查顯示43%～70%的能源主要以廢熱的形式丟失。因目前對(duì)于火電廠冷凝熱回收系統(tǒng)方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析并不多，國(guó)內(nèi)外在該方面針對(duì)一些地區(qū)有一定的研究。因此，對(duì)回收利用方式的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，將為今后產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面向?qū)ο蟮拇_定打下基礎(chǔ)。本文根據(jù)火電廠的自身特征，對(duì)回收利用冷凝熱的方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，為火電廠冷凝熱的回收利用提供參考。

二、目前火電廠冷凝熱回收利用的存在的問(wèn)題

（一）熱能浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成不良影響。火電廠冷凝熱直接排放到環(huán)境中不僅是一種資源的浪費(fèi)還會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境帶來(lái)巨大的影響。一方面，對(duì)于水冷機(jī)組需要大量的循環(huán)冷卻水，尤其對(duì)于一些水資源缺乏的地區(qū)，對(duì)冷凝熱回收利用可以直接節(jié)約當(dāng)?shù)氐乃Y源并產(chǎn)生能量。另一方面，低溫的水排放到周邊水域中會(huì)對(duì)水域的生物產(chǎn)生影響，有時(shí)候會(huì)造成魚(yú)類及微生物的死亡。絕大部分的冷凝熱是無(wú)法進(jìn)行回收利用，而對(duì)于外界造成的不利影響也很少計(jì)入國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中去。因?yàn)樵诳紤]效益成本時(shí)并沒(méi)有對(duì)這些危害去計(jì)算成本，也沒(méi)有對(duì)這部分浪費(fèi)的熱能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的計(jì)算。

（二）冷卻水溫度較低、回收成本較大。由于冷卻水的溫度并不是很高，一般情情況下，電廠冷卻水進(jìn)口溫度在22℃～25℃之間，夏季不會(huì)超過(guò)30℃回水溫度不超過(guò)45℃，由于這部分熱能的品味較低，因此利用起來(lái)比較困難。而利用的設(shè)備成本較高，折舊較快，經(jīng)濟(jì)效益不高導(dǎo)致極少?gòu)S家會(huì)注重對(duì)這塊熱能的回收利用。因此我國(guó)在回收利用冷凝熱這塊的裝置非常少。這也是目前絕大部分企業(yè)并不會(huì)對(duì)火電廠冷凝熱這一塊進(jìn)行回收利用的重要的原因之一。此外，在回收過(guò)程中，計(jì)算成本時(shí)還要考慮到能否馬上對(duì)收集的熱能進(jìn)行利用，因?yàn)槿绻麜r(shí)間過(guò)長(zhǎng)的話，由于和自然界的溫度差，又會(huì)散發(fā)到周圍環(huán)境中。此外，在計(jì)算成本的時(shí)候，要考慮到對(duì)初期設(shè)備的投資，如果對(duì)于火電廠冷凝熱的回收裝置價(jià)格太高，在考慮資金時(shí)間價(jià)值以及資金的沉沒(méi)成本的情況下，回收成本較難。

（三）回收方式存在弊端，回收范圍較窄。對(duì)于火電廠冷凝熱回收利用的方式有許多，但都有弊端，回收范圍較窄，無(wú)法集中利用。第一種方式是通過(guò)把冷卻水的廢熱采用熱泵回收后又用于設(shè)備的預(yù)熱，這種方式最方便也最常見(jiàn)，但這種內(nèi)部循環(huán)的方式卻未被廣泛采用，因?yàn)槠淇赡軙?huì)影響到電廠的熱力系統(tǒng)穩(wěn)定性，并不能提供相對(duì)穩(wěn)定的溫度，因此不易控制。第二種方式是將火電廠冷凝熱用于制冷過(guò)程的冷卻水，這種方式最大的弊端是會(huì)影響到電廠發(fā)電的能力，利用的效果并不高。第三種方式是靜電回收的方式，但由于成本較高也沒(méi)有廣泛應(yīng)用。也有一種方式是用于水產(chǎn)品的養(yǎng)殖，但目前還沒(méi)有直接供給居民使用。

三、火電廠冷凝熱回收利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

在選擇用何種方式對(duì)火電廠冷凝熱進(jìn)行回收利用時(shí)，主要考慮的是便捷性以及成本。以上種種回收利用冷凝熱的方式還均需要經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的考驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，任何一種廢熱要有利用價(jià)值都要考慮成本與收益，影響回收系統(tǒng)性能的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)因素包括：冷凝熱的溫度，設(shè)備的成本以及折舊，還有燃料價(jià)格與地方的電價(jià)水平，還有地區(qū)的氣候特點(diǎn)等等。火電廠冷凝熱回收利用的基礎(chǔ)是因?yàn)槠渑欧帕肯鄬?duì)較大、排放量較為集中、且排放量在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定。但是只有這些利用的條件還不行，此外還要能就近找到大量使用這種低品位熱能的外部場(chǎng)所、對(duì)于產(chǎn)生廢熱在回收利用時(shí)不能時(shí)間太長(zhǎng)，否則還是會(huì)很快流失到周邊環(huán)境中。最后，要使設(shè)備成為產(chǎn)品，能被廠家及用戶所接受，其重要的因素就是初期投資不能太大，更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能，比傳統(tǒng)產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力?；痣姀S冷凝熱回收利用的方式有許多選擇，如電驅(qū)動(dòng)的熱泵、吸收式熱泵、吸附式熱泵等等。本文對(duì)這三種回收利用方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，用來(lái)探討最佳的使用方法。

（一）電驅(qū)動(dòng)的熱泵方式。由于系統(tǒng)在回收冷凝熱供應(yīng)生活熱水時(shí)，只能小流量連續(xù)地制備熱水，不能像燃?xì)鉄崴畽C(jī)組或空氣源熱泵熱水機(jī)組那樣可以在短時(shí)間內(nèi)提供大量熱水，且電驅(qū)動(dòng)的熱泵方式的工作高峰期與生活熱水的需求高峰期不相一致，因此，系統(tǒng)要配備足夠容量的熱水箱，才能保證生活熱水的穩(wěn)定供應(yīng)。該方式對(duì)熱回收冷凝器的性能要求較高，熱回收器須是專用的高性能換熱器。在高壓和高溫過(guò)熱狀態(tài)時(shí)對(duì)換熱器的材質(zhì)和制造工藝都有特殊要求，如有不當(dāng)，不但達(dá)不到節(jié)能效果，反而會(huì)影響制冷機(jī)原有工作狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞制冷機(jī)組。

（二）吸收式熱泵。吸收式熱泵的初期投資較高，設(shè)備投資的回收期較長(zhǎng)。吸收式熱泵由于采用了較低品質(zhì)的熱源故能源利用效率比較好，有一定節(jié)能效果。吸收式熱泵作為回收設(shè)備經(jīng)濟(jì)性好于電驅(qū)動(dòng)熱泵，但回收期仍然太長(zhǎng)，需要進(jìn)一步提高其性能系數(shù)。對(duì)于吸收式熱泵，在一般情況下，采暖期越長(zhǎng)，度日數(shù)越大，熱泵供熱利用率越高，回收期限越短。一般低溫地區(qū)更適合采用吸收式熱泵對(duì)電廠的冷凝進(jìn)行回收利用。

（三）吸附式熱泵。吸附式熱泵在火電廠余熱回收中的優(yōu)勢(shì)已得到廣泛認(rèn)可，但目前商品化程度較低，還需要大力推廣，最大可能挖掘天然氣熱能動(dòng)力設(shè)備的節(jié)能潛力，并根據(jù)所選熱回收裝置和實(shí)際工程特點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)用方案。根據(jù)火電廠系統(tǒng)特點(diǎn)優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)方案，才能經(jīng)濟(jì)有效地發(fā)揮煙氣冷凝熱回收利用裝置的節(jié)能作用，降低回收年限和費(fèi)用年值是冷凝熱能被回收的技術(shù)瓶頸。吸附式熱泵在未來(lái)的發(fā)展中是最有投資價(jià)值的，要不斷去克服其技術(shù)瓶頸。

結(jié)語(yǔ)

隨著能源供應(yīng)緊張、能源價(jià)格的提升、熱回收技術(shù)的提高以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，節(jié)能和環(huán)保已成為當(dāng)今世界待解決的兩大課題。我國(guó)長(zhǎng)期粗放式經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式導(dǎo)致對(duì)于能源的利用率一直較低。同樣我國(guó)火電廠的能量利用率也非常低，大量的熱能被浪費(fèi)。許多地方采用冷卻水對(duì)火電廠的殘余能量進(jìn)行降溫，排放到環(huán)境中。目前火電廠冷凝熱回收利用的存在的問(wèn)題：熱能浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境照成不良影響；冷卻水溫度較低、回收成本較大；回收方式存在弊端，回收范圍較窄。本文對(duì)火電廠冷凝熱回收利用的三種方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，對(duì)于火電廠冷凝熱熱回收方法方面還需要很多改進(jìn)的地方。對(duì)于電驅(qū)動(dòng)的熱泵方式，要對(duì)其配備的設(shè)備的性能進(jìn)行提升與改進(jìn)。對(duì)于吸收式熱泵，由于初期投資較高，因此需要提高其性能系數(shù)，不斷降低其初期投入成本。對(duì)于吸附式熱泵還需要大力推廣商品化。

參考文獻(xiàn)

[1]江輝民.帶熱水供應(yīng)的節(jié)能型空調(diào)器的實(shí)驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2003.