燃气热电联产烟气余热回收工程案例1.doc

《燃气热电联产烟气余热回收工程案例》[编辑：李锋付林赵玺灵|时间：2013-8-1|浏览：185|来源：区域供热]燃气热电联产烟气余热回收工程案例清华大学建筑节能研究中心李锋付林赵玺灵【摘要】常规燃气热电联产集中供热系统，烟气的排烟温度一般高达90℃以上，能源浪费极为严重。本文针对存在的问题，介绍了基于吸收式换热的热电联产烟气余热回收技术，并通过北京市某燃气热电厂利用该项技术进行供热改造的工程实例，介绍了技术的工艺流程，并从节能效益、环保效益和经济效益上分析了该技术的优势。【关键词】烟气余热热电联产吸收式换热大温差供热1燃气热电联产系统应用现状天然气的主要成分是甲烷(CH4)，含硫量微乎其微，在燃烧中几乎不含SO2和烟尘。同时，由于天然气的可燃成分中含有大量的氢，因而燃烧生成产物中含有的CO2也会明显减少，只有焦炭的60%、石油的80%。对一些重点城市而言，其节能减排的要求比较严格，在调研了多种发电供热技术的前提下，燃气热电联产技术成为了各大热电中心的首选。燃气热电联产装置具有发电效率高、占地面积少、节约用水、建设周期短、运行灵活等突出优点，在供热制冷的同时，还可产生高品位的电能，实现能源的梯级利用，具有相当大的节能减排意义。尽管具有一定优点，常规燃气热电联产系统还存在着函待解决的问题:1)一、二次网在热力站以及热源处汽水之间的换热温差很大，造成很大的不可逆热损失[1]。2)燃气热电厂烟气余热浪费严重。烟气中含有大量的水蒸气汽化潜热，而对应于不同的过量空气系数，当排烟温度低于40℃-60℃时，烟气的冷凝热才能被回收，且排烟温度在30℃-40℃时才能取得较好的余热回收效果。而在常规的燃气热电冷联供系统中，排烟温度一般均在90℃以上，若能回收烟气的热量，将大大提高能源利用效率。但是在区域供热领域内，热网回水温度一般在50-60℃以上，高于烟气冷凝的露点，无法实现有效的烟气冷凝热回收。3)另外，目前热电联产热电比低，一般为0.6-0.8。为满足热负荷，同燃气锅炉相比，需要消耗2-3倍的燃气量。天然气是宝贵的资源，对于天然气供应紧张的城市，无疑增加了压力，供热安全性也受到影响。针对上述问题，提出了基于吸收式循环的新型热电联产集中供热技术[1-3]。该技术在保证二次网运行参数不变的情况下，一次网供回水由传统的130℃和70℃变为130℃和20℃，供回水温差约由60℃提高至110℃,可以使既有热网的输配能力提升80%，大幅降低管网投资，免除回水管网的保温措施;一次网回水温度降至20℃左右，明显低于烟气的冷凝温度，低温度的回水为高效回收燃气热电厂的烟气余热创造了良好的条件。在热力站采用吸收式换热的基础上，对常规燃气热电厂内的热网加热设施进行改造。在常规燃气热电厂中，一般均采用热网加热器直接利用热网抽汽加热热网回水，该种供热方式的缺点上节中已经描述。在此，根据“温度对口，梯级利用”的原则，热网回水一般经过三个环节的加热。热网回水首先同低温烟气进行换热，即加热热网水的第一个环节。在第二个环节中，利用燃气热电厂的抽汽作为热源驱动吸收式热泵，进一步提取烟气的余热，同时加热热网回水。之后进人常规加热环节，利用原有的热网加热器将热网水加热至设计温度供出。该系统的热力过程比原系统更为合理，在不改变原系统抽汽参数的情况下，供热效率及能源利用效率大大提高。2基于吸收式换热的燃气热电联产烟气余热回收的工程案例2.1某燃气热电厂现状及改造方案介绍北京市某园区，建筑面积为764万平方米，结合实际情况，该园区综合热指标为53W/m2，因此总热负荷为405MW。该园区供热方案采取燃气热电联产+燃气锅炉房调峰的方式，燃气热电联产承担园区的基础热负荷，燃气锅炉房承担调峰作用。其中，燃气热电厂工程建设规模为200MW级天然气联合循环供热机组。装机方案为:一套“E”型燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组。该系统的蒸汽轮机组抽汽进入汽水换热器加热热网回水至供热设计温度。该燃气热电厂的系统图如图1所示，各主要参数如表1所示。表1燃气热电厂主要技术参数参数单位数量燃气耗量Nm3/h54856发电量MW220发电效率%44.1供热量MW202供热效率%40.5能源总利用效率%84.6抽汽压力MPa0.3抽汽温度℃168排烟温度℃90热网供/回水温度℃/℃130/70该热电厂存在着前述常规燃气热电厂中所提到的如供热效率低、烟气排放温度高、换热环节不可逆损失大等缺点。燃气热电厂供热量为202MW(考虑了3%的热损失)，则调峰燃气锅炉房供热量为203MW。在采暖季的初