山西興能發(fā)電有限責任公司應(yīng)用復合相變換熱器煙氣余熱回收利用項目

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一、案例名稱

山西興能發(fā)電有限責任公司應(yīng)用復合相變換熱器煙氣余熱回收利用項目

二、案例業(yè)主

山西興能發(fā)電有限責任公司位于古交市興園路(古交礦區(qū)內(nèi))，規(guī)劃裝機容量3000MW，其中一期工程建設(shè)2x300MW燃洗 中煤空 冷發(fā) 電機組;二期工程建設(shè)2x600MW超臨界、直接空冷、燃洗中煤發(fā)電機組，是山西省重點工程;三期籌劃建設(shè)2x600MW超臨界燃用煤矸石、煤泥的循環(huán)流化床直接空冷機組擬同步配套建設(shè)600萬噸的粉煤灰水泥廠，年利用粉煤灰200萬噸，形成煤-電一建材的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。

2011年公司產(chǎn)值23.21億元，利稅-2.15億元，固定資產(chǎn)原值67.08億元，固定資產(chǎn)凈值57.26億元。

主要設(shè)備及用能情況：

容 量一期:電動給水泵(4臺)，5500kW;凝結(jié)水泵(4臺)，容量1120kW;一次風機(4臺)，容量1600kW;引風機(4臺)，容量3000kW;送風機(4臺)，容量1120kW;煤機(10臺)，容量450kW。

二期:電動給水泵(6臺)，容 量11000kW;凝結(jié)水泵(4臺)，容量2000kW;一次風機(4臺)，容量2500kW;引風機(4臺)，容量4200kW;送風機(4臺)，容量1500kW;煤機(10臺)，容量650kW。

2011年，發(fā)電廠用電量71870萬kW·h。

三、案例內(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

復合相變換熱器從根本上解決了低溫腐蝕的難題，可大幅度回收鍋爐余熱，它的相變段是整個技術(shù)得以實施的核心部件之一。它將原熱管換熱器中互相獨立的部分，通過優(yōu)化設(shè)計構(gòu)造成一個相互關(guān)聯(lián)的整體。復合相變換熱器是在多根并聯(lián)的密閉管束構(gòu)件外側(cè)放熱段，加熱了進入空氣預熱器末級入口的冷風溫度,提高了進去空預器的壁面溫度從而保證該設(shè)備免受低溫腐蝕。在多根并聯(lián)的密閉管束構(gòu)件外側(cè)吸熱段，將排煙溫度與酸露點間的低溫煙氣余熱熱量進行吸收而使后續(xù)除塵器等免遭低溫腐蝕，從而客觀上節(jié)約了燃料和減少了污染物的排放。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

該次改造，在山西興能發(fā)電有限責任公司3號、4號鍋爐的電除塵入口煙道上，每條煙道加裝2套復合相變換熱器，系統(tǒng)按單元制設(shè)計。在采暖期，復合相變換熱器回收的熱量用來加熱暖通熱網(wǎng)首站的熱網(wǎng)循環(huán)水。一路DN250的管道從暖通熱網(wǎng)循環(huán)水泵出口的母管接出，將大約378t/h流量70°C的熱網(wǎng)循環(huán)水分流送到復合相變換熱器吸熱升溫到100°C后，再送回暖通熱網(wǎng)加熱器入口前的熱網(wǎng)循環(huán)水母管。在非采暖期，復合相變換熱器回收的熱量用來加熱主機凝結(jié)水。一路DN300的管道，從7號低壓加熱器入口、主機凝結(jié)水管道調(diào)節(jié)閥前接出，將大約699t/h流量70°C的主機凝結(jié)水分流送到復合相變換熱器吸熱升溫到100°C后，再送回7號低壓加熱器入口的凝結(jié)水管道。

3.項目實施情況

3號機組安裝工程于2012年8月5日正式開工，至2012年11月15日竣工。4號機組安裝工程于2012年11月3日正式開工，2013年3月12日竣工。

目前，客戶相變換熱器吸收的煙氣熱量采暖期加熱網(wǎng)水,非采暖期用來加熱凝結(jié)水采暖期增加汽輪機發(fā)電能力約2.2MW。非采暖期增加汽輪機發(fā)電能力約1.5MW。在各工況下通過自控系統(tǒng)保證相變換熱器壁面溫度定在設(shè)計值，從而保證了系統(tǒng)的正常運行。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

(1)改造前后系統(tǒng)(設(shè)備)用能情況及主要參數(shù)。

客戶3號、4號鍋爐運行數(shù)據(jù)，其全年非采暖期滿發(fā)工況機組實際排煙溫度平均約148°C，采暖期滿發(fā)工況機組實際排煙溫度平均約135°C左右，年均排煙溫度約141.5°C，高于鍋爐額定工況設(shè)計參數(shù)的121°C，改造實施后，排煙溫度可以降低16~29C，回收煙氣余熱非采暖期約24172kW，采暖期約13336kW，3號、4號機組每臺最大可增加發(fā)電能力非采暖期約1.723kW，采暖期約2.577kW，兩臺機組改造后每年凈增發(fā)電量2280萬kW·h。

(2)節(jié)能量計算方法。

吸熱量轉(zhuǎn)換成發(fā)電量的計算方法依據(jù)山西電力勘測設(shè)計院可研報告核算，具體計算公式如下:

a.凝結(jié)水或熱網(wǎng)循環(huán)水的吸熱量的理論計算公式(額定工況)

q-Qwx(hw.-h )

這里，qi-凝結(jié)水或熱網(wǎng)循環(huán)水的吸熱量;

O--凝結(jié)水或熱網(wǎng)循環(huán)水通過相變換熱器的流量，kg/s;

-相變換熱器入口處凝結(jié)水的焓1wo即凝結(jié)水在汽封冷卻器出口的焓值kJ/kg，或者相變換熱器入口處熱網(wǎng)循環(huán)水的焓值，即熱網(wǎng)循環(huán)水在循環(huán)水泵出口的焓值，kI/kg;

--相變換熱器出口處凝結(jié)水或熱hwi網(wǎng)循環(huán)水的焓值，kJ/kg;

節(jié)省汽輪機抽汽量的理論計算公式：

AQc=q/[(h.-h)xnp]

這里，AQc--汽輪機減少的回熱抽氣量，kg/s;

h。--汽輪機抽汽的焓值，kJg;

h--汽輪機抽汽的疏水焓值，kJ/kg;

nrp--換熱器的換熱效率，低加取99%;熱網(wǎng)加熱器取98%;

汽輪機增加發(fā)電能力的理論計算公：
AP,=ΔQcx(h.-h,)xn

這里，△P--汽輪機增加的發(fā)電能力，kW;

h,--汽輪機排汽的焓值，kJ/kg;

n:--汽輪機低壓缸的效率，按汽機性能試驗報告取值91.7%;

d.改造實施后，機組增加的能耗AP2主要包括三部分:

煙道系統(tǒng)阻力增加，引風機電耗增加:每臺機組兩臺引風機，非采暖期滿發(fā)工況增加電耗約44kW，采暖期滿發(fā)工況增加電耗約262kW。

汽輪機排汽量增加，空冷島電耗增加:根據(jù)空冷廠原有的風機轉(zhuǎn)速計背壓曲線，非采暖期按TRL工況考慮，空冷島耗電增加約90kW;采暖期按TMCR工況考慮，空冷島耗電增加約45kW。

新設(shè)的管道升壓泵的耗電量:非采暖期滿發(fā)工況，管道泵電耗約40kW;采暖期滿發(fā)工況，管道泵電耗約20kW。

(3)項目年節(jié)能量。

改造實施后，兩臺機組全年凈增發(fā)電量約為2280萬kW·h。經(jīng)換算為年節(jié)約標準煤6382噸。

2.年節(jié)能效益

AR=APxhxr

這里，AR--年效益，元;

AP--扣除增加的耗電量后凈增加發(fā)電量，kW;

h--機組年等效利用小時數(shù);

r--電廠上網(wǎng)電價，元/W·h;

按電價0.3857元/kW·h計，兩臺機組全年節(jié)能收益為879.4萬元。

五、商業(yè)模式

該項目采用節(jié)能效益分享型商業(yè)模式節(jié)能效益分享期從節(jié)能設(shè)備投運并經(jīng)雙方驗收后次日開始，效益分享期為10年，前5年客戶分享20%的節(jié)能收益，節(jié)能服務(wù)公司分享80%的節(jié)能收益。后5年客戶分享80%的節(jié)能收益，節(jié)能服務(wù)公司分享20%的節(jié)能收益。

收益分享期滿后，節(jié)能項目設(shè)備所有權(quán)歸客戶所有。節(jié)能收益每個月結(jié)算一次。節(jié)能收益分享結(jié)束以后，客戶付清全部款項節(jié)能項目設(shè)備所有權(quán)及節(jié)能系統(tǒng)所有權(quán)歸客戶所有，設(shè)備移交清單以雙方簽字認可的設(shè)備現(xiàn)場到貨清單為準。

六、融資渠道

該項目總投資為2230萬元，該項目主要資金由節(jié)能服務(wù)公司股東籌資、政府補貼、公司自營資金組成，主要用于項目施工建設(shè)，如土建工程、采購設(shè)備、材料、主體安裝等施工費用。