2019第十五屆建筑節(jié)能學(xué)術(shù)論壇:煙氣全熱回收技術(shù)及應(yīng)用(28頁(yè)).pdf
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2021-01-19
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1、天然氣煙氣全熱回收技術(shù)及應(yīng)用 趙璽靈 清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心 15801207266, 主要內(nèi)容 余熱回收工藝及關(guān)鍵技術(shù) 推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 技術(shù)背景 提高天然氣的供熱效率 技術(shù)背景提高天然氣的供熱效率意義重大 嚴(yán)寒期氣源保障困難氣荒問(wèn)題 經(jīng)濟(jì)成本高政府財(cái)政補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)重 天然氣供熱需要解決的問(wèn)題 天然氣供熱的比重越來(lái)越大 關(guān)鍵 3 *2017北京市用氣比率 技術(shù)背景 全熱=顯熱+潛熱 現(xiàn)狀系統(tǒng)排煙溫度約8090度 燃?xì)馊紵磻?yīng)方程式 CH4+2O2=CO2+2H2O 降低排煙溫度,充分回收煙氣熱量。 1Nm3 天然氣燃燒后產(chǎn)生1.65kg水蒸氣。 降到20,可使效率提升15%-20%。 以2、北京為例,每年可節(jié)省立方米。 010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 80.0 84.0 88.0 92.0 96.0 100.0 104.0 108.0 112.0 過(guò)量空氣系數(shù) 排煙溫度() 天然氣低位熱值效率(%) 提高天然氣供熱效率的途徑 露點(diǎn)溫度區(qū)間 如何提高天然氣的供熱效率? 提升 15%-20% 20億 4 技術(shù)背景 國(guó)內(nèi)外技術(shù)路線 技術(shù)路線1:省煤器技術(shù)路線2:空氣預(yù)熱器 *基于熱網(wǎng)回水溫度50度左右條件下。 熱網(wǎng)50 回水 省 煤 器 燃?xì)忮仩t 天然氣 空氣 0 熱網(wǎng)回水 65 熱網(wǎng)供水 120 空 氣 預(yù) 熱 3、器 天然氣 空氣 40 熱網(wǎng)供水 120 熱網(wǎng)回水 50 空氣 0 燃?xì)忮仩t 煙氣 100 排煙 50 煙氣 100 排煙 50 上述兩種技術(shù),效率提高值僅在5%以內(nèi)。 常規(guī)技術(shù)僅能將排煙 溫度降至約50 5 技術(shù)背景 若要進(jìn)一步回收煙氣全熱,有兩個(gè)難題: 如何將煙氣中露點(diǎn)溫度以下的低品位全熱(20-50)取出, 用來(lái)加熱50以上的熱網(wǎng)水? 煙氣冷凝水呈酸性,嚴(yán)重腐蝕換熱面。 6 技術(shù)發(fā)明背景 創(chuàng)新思路利用高溫?zé)煔獾娘@熱驅(qū)動(dòng)回收低溫?zé)煔馊珶?總體思路 熱網(wǎng)回水 熱網(wǎng)供水高溫?zé)煔?排煙20 高溫顯熱Q1熱網(wǎng)熱量Q3 Q1+Q2=Q3 50 20-50 低品位煙氣全熱 吸收式 熱泵 低溫全熱Q2 4、7 間壁式 換熱器 不額外消耗 技術(shù)發(fā)展歷程 2000年 開(kāi)始研究煙氣余熱回收技術(shù) 2010 天津西站項(xiàng)目 2011年 東壩鍋爐房煙氣余熱回收項(xiàng)目 2012-2013年 北京市科委兩大示范工程 2000年,在清華提出 2005年,在清華大學(xué)超低能耗示范樓建立熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)(間壁式換熱器) 2008年,北京南站熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)(間壁式換熱器) 開(kāi)發(fā)出專用于煙氣余熱深度回收項(xiàng)目的吸收式熱泵 采用間壁式換熱器 該技術(shù)首次應(yīng)用于燃?xì)忮仩t煙氣余熱回收 采用直接接觸式換熱器 2015年 巴黎氣候大會(huì) 該技術(shù)首次應(yīng)用于燃?xì)怆姀S煙氣余熱回收項(xiàng)目 巴黎氣候大會(huì)中國(guó)三大推薦技術(shù)之一 通州竹木場(chǎng)鍋爐煙氣余熱回收 5、北京總后63號(hào)院鍋爐煙氣余熱回收 2017年 北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 獲該領(lǐng)域唯一獎(jiǎng)項(xiàng)“首都藍(lán)天科技示范工程”獎(jiǎng) 北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 技術(shù)背景 冷凝水 技術(shù)背景 創(chuàng)新思路利用高溫?zé)煔獾娘@熱驅(qū)動(dòng)回收低溫?zé)煔馊珶?總體思路 熱網(wǎng)回水 熱網(wǎng)供水高溫?zé)煔?排煙20 高溫顯熱Q1熱網(wǎng)熱量Q3 Q1+Q2=Q3 直接 接觸 式換 熱塔 60 中和 自動(dòng)加堿 裝置 20-50 低品位煙氣全熱 吸收式 熱泵 低溫全熱Q2 9 實(shí)現(xiàn)余熱回收、減排 與節(jié)水的一體化 不額外消耗 避免了傳熱面的腐蝕問(wèn)題 換熱效果增強(qiáng),端差不到2 阻力大幅減小 體積為間壁式的20%50% 減排NOx 技術(shù)發(fā)明背景 排煙溫度20 總6、體思路 燃?xì)忮仩t供熱新流程 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn) 供熱新流程 燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn) 供熱新流程 產(chǎn)業(yè)化并 推廣應(yīng)用 1 2 3 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 熱電聯(lián)產(chǎn)供熱 燃?xì)廨啓C(jī) 熱電聯(lián)產(chǎn)供熱 燃?xì)忮仩t 供熱系統(tǒng) 余 熱 回 收 機(jī) 組 與 直 接 接 觸 式 換 熱 塔 10 主要內(nèi)容 技術(shù)背景 推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 余熱回收工藝及關(guān)鍵技術(shù) 新流程1燃?xì)忮仩t供熱新流程及裝備 排煙80 一次網(wǎng)回水 鍋爐 受熱面 燃?xì)?一次網(wǎng)供水 鍋爐 燃燒室 常規(guī)系統(tǒng) 12 新流程1燃?xì)忮仩t供熱新流程及裝備 鍋爐 受熱面 燃?xì)?一次網(wǎng)回水 一次網(wǎng)供水 高溫 煙氣 燃燒室 吸收式 熱泵機(jī)組 排煙20 回收冷凝水 換 熱 塔 授權(quán)發(fā)7、明專利9項(xiàng) 鍋爐 供熱效率提高10%以上 11 20-50 新流程1 裝備研發(fā)2:直接接觸式換熱塔 燃?xì)忮仩t供熱新流程及裝備 噴嘴試驗(yàn)臺(tái)不同噴嘴壓力-流量特性曲線 氣動(dòng)力 表面張力 液滴 粒徑 噴嘴 霧化角 貫穿距 實(shí)心錐 空心錐 螺旋噴嘴霧化全息照片 機(jī)理研究實(shí)驗(yàn)研究 直接接觸式換熱 掌握粒度、水汽比、霧化壓力等諸多規(guī)律 解決了低壓頭霧化、最優(yōu)水氣比選擇、 流場(chǎng)優(yōu)化、高效除霧、防腐等技術(shù)難題 旋流除霧器流場(chǎng)模擬 兩級(jí)旋流除霧器實(shí)測(cè)性能 噴嘴霧化 14 新流程1燃?xì)忮仩t供熱新流程及裝備 新系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行技術(shù)支撐體系 揭示冷凝換熱器和熱泵之間的參數(shù)匹配規(guī)律 余熱回收系統(tǒng)與原供熱系統(tǒng)之間的優(yōu)8、化匹配方法 提出系統(tǒng)啟停、調(diào)節(jié)、安全運(yùn)行方法及控制策略 用戶側(cè)負(fù)荷需求用戶側(cè)負(fù)荷需求 系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型 系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置 優(yōu)化運(yùn)行優(yōu)化運(yùn)行 年凈收益或年凈收益或 投資回收期投資回收期 最優(yōu)最優(yōu) 最優(yōu)配置最優(yōu)配置 結(jié)束結(jié)束 是是 否否 改變配改變配 置參數(shù)置參數(shù) 初投資年等值費(fèi)用初投資年等值費(fèi)用 年減少運(yùn)行能耗費(fèi)用年減少運(yùn)行能耗費(fèi)用 天然氣 煙氣 吸收機(jī) 冷凝換熱器 冷卻水 冷凍水 T T T T 控制器 伺服放 大器 伺服放 大器 AO RS485通訊 計(jì)算 機(jī) AO 煙閥A 煙閥B 內(nèi)燃機(jī) AIAI AIAI 實(shí)時(shí)冷卻水溫 度 熱泵煙閥開(kāi)度 實(shí)時(shí)冷凍水溫 度 煙氣冷凝換熱 器煙閥開(kāi)度 吸收機(jī)9、主控板 供熱溫度 目標(biāo)值 冷凍水溫度 范圍 RS485報(bào)警 Break 執(zhí)行關(guān)機(jī)程序 發(fā)電 功率 手動(dòng) 調(diào)節(jié) 檢查冷凍水冷 卻水流量 有 開(kāi)熱泵煙閥 冷水出水降至 設(shè)定溫度 開(kāi)煙氣冷凝換 熱器煙閥 RS485報(bào)警 報(bào)警并關(guān)閉 熱泵煙閥 開(kāi)機(jī) 否 是 是 BREAK 進(jìn)入調(diào)節(jié)命令 換熱面積對(duì)排煙溫度的影響 鍋爐房費(fèi)用隨排煙溫度的變化優(yōu)化配置流程系統(tǒng)變工況控制原理新流程控制系統(tǒng)原理圖 供熱工況系統(tǒng)開(kāi)機(jī)流程 15 新流程2燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新流程及裝備 煙氣 80 發(fā)電 常規(guī)流程 用戶供熱 中冷水 換熱器 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 煙氣 換熱器 高溫?zé)煔?缸套水 換熱器 缸套水 16 新流程2 發(fā)電 用戶供熱10、 中冷水 換熱器 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 排煙20 輸出熱量提高30%以上 換 熱 塔 高溫?zé)煔?缸套水 熱 泵 機(jī) 組 吸 收 式 新流程 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新流程及裝備 新流程 獲得系統(tǒng)及核心設(shè)備的發(fā)明專利9項(xiàng) 17 新流程3燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新流程及裝備 排煙約80 汽輪機(jī) 空氣 天然氣 大型燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng) 煙氣余熱占電廠 原供熱量的40% S 汽水 換熱器 蒸汽 熱網(wǎng)回水 熱網(wǎng)供水 排汽 余熱 鍋爐 露點(diǎn)約40 過(guò)量空氣系數(shù)大 煙氣量大,排煙熱損失大 露點(diǎn)溫度低,余熱品位低 18 新流程3燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱新流程及裝備 汽輪機(jī) 空氣 天然氣 S 蒸汽 對(duì)燃11、氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),發(fā)明了源網(wǎng)一體化煙氣乏汽協(xié)同回收新流程 熱網(wǎng)供水 熱網(wǎng)回水 大 型 換 熱 塔 排煙20 排汽 解決了困擾燃?xì)怆姀S供熱能力不足(熱電比小)、燃?xì)庀牧看蟮膯?wèn)題,輸出熱量提高40%以上 板式 換熱器 吸收式 熱泵機(jī)組 授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利7項(xiàng) 國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng) 余熱 鍋爐 19 與常規(guī)技術(shù)比較 提高供熱效率 10%-15% 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián) 產(chǎn)供熱系統(tǒng) 省煤器本技術(shù) 排煙溫度 提高供熱效率,%3.4%30% 排煙溫度均降到20度 排煙溫度和供熱效率方面 燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng) (比較基準(zhǔn)熱網(wǎng)回水50度) 省煤器空氣預(yù)熱器省煤器+空氣預(yù)熱器本技術(shù) 排煙溫度 提高供熱效率,%3.412、%3.4%5.3%14.4% 燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn) 供熱系統(tǒng) 擴(kuò)大省煤器本技術(shù) 排煙溫度 提高供熱效率,%9.8%40% 提高供熱效率 30%以上 提高供熱效率 40%以上 投資回收期4年以內(nèi)無(wú)腐蝕問(wèn)題本技術(shù)性能全面優(yōu)于其他技術(shù) 20 20 20 51 55 55 80 80 20 主要內(nèi)容 技術(shù)背景 余熱回收工藝及關(guān)鍵技術(shù) 推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況 序號(hào)名稱專利證授權(quán)號(hào) 1發(fā)明專利利用吸收式熱泵回收煙氣余熱的集中供熱系統(tǒng)201110110470.X 2發(fā)明專利一種以高溫?zé)煔夂蜔崴疄轵?qū)動(dòng)熱源的地溫能供熱制冷機(jī)組201019114092.5 3發(fā)明專利一種以燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)為主的13、能源供應(yīng)系統(tǒng)201010141597.3 4發(fā)明專利熱泵型燃?xì)忮仩t余熱回收機(jī)組200910238452.7 5發(fā)明專利一種新型吸收式氣-水換熱機(jī)組200910089209.9 6發(fā)明專利一種增熱型熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)201010116782.7 7發(fā)明專利以高溫氣體為熱源的吸收式供熱制冷一體機(jī)200910087691.2 8發(fā)明專利一種能夠?qū)崿F(xiàn)液位自動(dòng)穩(wěn)定的蒸發(fā)裝置201410029503.1 9發(fā)明專利用于煙氣余熱回收的填料塔201410397371.8 10發(fā)明專利基于溶液吸收循環(huán)的煙氣余熱回收系統(tǒng)201010238743.5 11發(fā)明專利回收燃?xì)庹羝h(huán)熱電廠煙氣余熱的吸收式熱泵供暖裝置11314、9760.8 12發(fā)明專利利用燃?xì)庹羝h(huán)熱電廠煙氣余熱的吸收式熱泵供暖裝置1139761.6 13發(fā)明專利一種適于大溫差、可充分利用能源的溴化鋰吸收式制冷機(jī)1115340.7 14發(fā)明專利一種直燃型吸收式冷熱水機(jī)組1144419.3 15發(fā)明專利一種以燃?xì)廨啓C(jī)為動(dòng)力的雙聯(lián)熱泵式熱電聯(lián)供系統(tǒng)3109716.2 16發(fā)明專利一種以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的熱泵式熱電聯(lián)供系統(tǒng)3109718.9 17發(fā)明專利一種以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的雙聯(lián)熱泵式熱電聯(lián)供系統(tǒng)3109719.7 18發(fā)明專利以固體氧化物燃料電池為發(fā)電裝置的熱泵型熱電聯(lián)供系統(tǒng)200910081746.9 19發(fā)明專利一種開(kāi)式吸收式熱泵2011102008615、4.4 20實(shí)用新型煙氣余熱回收的系統(tǒng)201420456128.4 21實(shí)用新型用于鍋爐煙氣余熱回收的分布式監(jiān)控系統(tǒng)201520466200.6 22實(shí)用新型用于收集煙氣中冷凝水的系統(tǒng)201520437918.2 23實(shí)用新型余熱回收塔201520437919.7 24實(shí)用新型燃機(jī)背壓保護(hù)裝置201520437936.0 25實(shí)用新型基于熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐煙氣余熱回收裝置201420681923.3 26實(shí)用新型煙氣余熱回收裝置201420469712.3 27實(shí)用新型天然氣煙氣余熱余熱回收利用及凈化系統(tǒng)201520688121.3 28實(shí)用新型用于煙氣余熱回收的填料塔201420456128.4 16、29實(shí)用新型一種燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)200820079067.9 30國(guó)際發(fā)明專利 Gas-Steam Combined Cycle Centralized Heat Supply Device and Heat Supply Method PCT/CN2015/089348 31國(guó)際發(fā)明專利一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置PCT/CN2015/096996 32國(guó)際發(fā)明專利適于主動(dòng)配電網(wǎng)的蓄能型熱電冷聯(lián)供裝置及其運(yùn)行方法PCT/CN2015/096997 授權(quán)中國(guó)及國(guó)際發(fā)明專利26項(xiàng),實(shí)用新型專利15項(xiàng),研究論文95篇。 22 推廣應(yīng)用燃?xì)忮仩t供熱系統(tǒng) 總后煙氣全熱回收項(xiàng)目 降低供熱成本217、86萬(wàn)元/年 余熱回收量3.18萬(wàn)GJ/年 竹木廠煙氣全熱回收項(xiàng)目 降低供熱成本290萬(wàn)元/年 余熱回收量3.3萬(wàn)GJ/年 北京永安熱力有限公司南環(huán)供熱廠 煙氣全熱回收項(xiàng)目 降低供熱成本763萬(wàn)元/年 余熱回收量8.48萬(wàn)GJ/年 燕山石化星城鍋爐房煙氣全熱回收 項(xiàng)目 降低供熱成本280萬(wàn)元/年 余熱回收量3.0萬(wàn)GJ/年 大龍熱力裕祥鍋爐房煙氣全熱回收 項(xiàng)目 降低供熱成本76萬(wàn)元/年 余熱回收量0.85萬(wàn)GJ/年 昌平永安熱力有限公司沙河鍋爐房 煙氣全熱回收項(xiàng)目 降低供熱成本48萬(wàn)元/年 余熱回收量0.53萬(wàn)GJ/年 23 推廣應(yīng)用大型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng) 在未來(lái)城熱電廠中應(yīng)用已立項(xiàng)或啟18、動(dòng)的項(xiàng)目 北京高安屯燃?xì)鉄犭姀S 海淀北部燃?xì)鉄犭姀S 通州能源中心 高井燃?xì)鉄犭姀S 24 推廣應(yīng)用應(yīng)用效果 0 10 20 30 40 50 60 煙氣溫度() 煙氣進(jìn)口溫度 煙氣出口溫度 已有項(xiàng)目連續(xù)運(yùn)行7年以上 總后案例:排煙溫度至20開(kāi)機(jī)前排煙情況開(kāi)機(jī)后排煙情況 減少 白煙 項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定可靠 25 推廣應(yīng)用已實(shí)施工程 在北京、天津、山西、山東、河北、內(nèi)蒙古等11個(gè)省市獲得大規(guī)模應(yīng)用。 應(yīng)用項(xiàng)目名稱狀態(tài) 涉及供熱面積 (萬(wàn)) 額定余熱回收功率 (MW) 新增供熱面積 (萬(wàn)) 北京市昌平區(qū)京能未來(lái)城科技城電廠煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施7002453 北京市昌平區(qū)永安熱力有限公司南環(huán)供熱廠煙氣全熱回19、收項(xiàng)目已實(shí)施375818 北京市昌平區(qū)永安熱力有限公司北環(huán)供熱廠煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施265613 北京市朝陽(yáng)區(qū)望京藍(lán)天鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施14037 北京市豐臺(tái)區(qū)總后鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施7037 北京市通州區(qū)竹木廠鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施20037 北京市房山區(qū)燕山石化星城鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施9637 北京市順義區(qū)大龍熱力裕祥鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施320.82 北京市昌平區(qū)永安熱力有限公司沙河鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施210.51 北京市朝陽(yáng)區(qū)東壩鍋爐房煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施850.20 山西省太原市供熱站煙氣余熱回收項(xiàng)目已實(shí)施-2556 天津西站煙氣全熱20、回收項(xiàng)目已實(shí)施351.43 山東省濟(jì)南西苑換熱站煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施731.53 山東省濟(jì)南北郊電廠煙氣全熱回收項(xiàng)目已實(shí)施351636 26 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排 年節(jié)約天然氣1.2億m3 減排19.4萬(wàn)tCO2/年 減NOx排放210t/年 已實(shí)現(xiàn)的社會(huì)效益 節(jié)能減排與低碳技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣清單(第二批)(2015) 國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄(2015) 列入科技部和發(fā)改委節(jié)能減排推廣目錄 2015年,代表中國(guó)節(jié)能減排自主技術(shù), 在巴黎氣候大會(huì)上向世界展出 已實(shí)施項(xiàng)目 促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展 吸收式制冷企業(yè)參與制造,帶動(dòng) 行業(yè)發(fā)展 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí),增加就業(yè) 崗位,拉動(dòng)經(jīng)濟(jì) 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益 27 預(yù)計(jì)在北方地區(qū)推廣后,節(jié)能-每年節(jié)氣60億m3 致 謝 趙璽靈 清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心 15801207266,
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上傳時(shí)間:2024-11-13
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建筑施工
上傳時(shí)間:2024-11-19
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