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火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目節(jié)能效益測(cè)算方法分析

文檔作者：周崇波程雪山任懷民文檔來(lái)源： 1．華電電力科學(xué)研究院 2．杭州華電能源工程有限公司 3．華電能源股份有限公司佳木斯熱電		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月25日
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第36卷第7期
2014年7月
華電技術(shù)
Huadian Technology
Vo1．36 No．7
Ju1．2014
火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目節(jié)能效益
測(cè)算方法分析
周崇波 ，程雪山 ，任懷民
(1．華電電力科學(xué)研究院，杭州310030；2．杭州華電能源工程有限公司，杭州310030；
3．華電能源股份有限公司佳木斯熱電廠，黑龍江佳木斯154000)
摘要：節(jié)能效益測(cè)算是合同能源管理模式節(jié)能改造項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)，以火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目為研究對(duì)象，探索
了直接算法和全廠能量2種節(jié)能效益測(cè)算方法的具體計(jì)算過(guò)程，分析了2種算法的學(xué)理一致性，為火電廠循環(huán)水余熱利
用節(jié)能效益測(cè)算提供參考。
關(guān)鍵詞：節(jié)能效益測(cè)算；熱泵技術(shù)；余熱利用項(xiàng)目；合同能源管理
中圖分類(lèi)號(hào)：TK 11 5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674—1951(2014)07—0062—03
O 引言
國(guó)家十二五能源規(guī)劃強(qiáng)調(diào)，在節(jié)能增效等“減
量”上下功夫，做好節(jié)約能源、提高能源效率兩大
事?；鹆Πl(fā)電廠為當(dāng)前社會(huì)主要的能源消耗者和環(huán)
境污染源，其輸入燃料總熱量的60％ 以上能量通過(guò)
鍋爐排煙和凝汽器循環(huán)水散失到環(huán)境中? ，同時(shí)帶
來(lái)環(huán)境污染。近年來(lái)，大型吸收式熱泵機(jī)組回收和
火電廠乏汽廢熱用于市政供熱等節(jié)能改造項(xiàng)目方興
未艾。以某電廠300 MW 機(jī)組為例，回收乏汽廢熱
可增加電廠對(duì)外供熱能力130．59 MW，相當(dāng)于電廠
每年可節(jié)約7．O5萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，可減排相應(yīng)的大氣污
染物和粉煤灰，具有良好的節(jié)能減排效益 J。這
類(lèi)大型的節(jié)能改造項(xiàng)目往往是以當(dāng)前興起的合同能
源管理模式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理，整個(gè)節(jié)能改造過(guò)程由節(jié)
能服務(wù)公司統(tǒng)一完成，節(jié)能服務(wù)公司的投資回收和
合理利潤(rùn)由產(chǎn)生的節(jié)能效益來(lái)支付 j，因此節(jié)能效
益的測(cè)算是合同能源管理運(yùn)營(yíng)管理的重要基礎(chǔ)數(shù)
據(jù)，事關(guān)合同雙方的經(jīng)濟(jì)收益，然而有關(guān)這方面的節(jié)
能效益測(cè)算方式鮮有報(bào)道，本文以火電廠循環(huán)水余
熱利用項(xiàng)目為研究對(duì)象，探索了兩種節(jié)能效益測(cè)算
方式，并對(duì)兩種方式的學(xué)理一致性進(jìn)行分析。
1 測(cè)算方法
1．1 直接測(cè)算方法
1．1．1 毛收入
以提取循環(huán)水的余熱量作為節(jié)能效益毛收入是
當(dāng)前國(guó)內(nèi)火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目最為常見(jiàn)的一
收稿日期：2013—11—19；修回日期：2014—04—13
種節(jié)能測(cè)算方法。年節(jié)能效益毛收入為一個(gè)采暖季
熱泵系統(tǒng)提取循環(huán)水余熱量用于供熱躉售或直供所
產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收入，即
J=GR， (1)
式中：．，為年節(jié)能收入，萬(wàn)元；G為年節(jié)能量，GJ；由
經(jīng)鑒定合格的熱能累積儀表經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖季累計(jì)示
數(shù)，其原理為循環(huán)水進(jìn)出熱泵系統(tǒng)溫差與流量的積
分值；尺為躉售或直供熱價(jià)，萬(wàn)元／GJ。
1．1．2 支出
火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目支出由投入熱泵系
統(tǒng)后全廠較投熱泵系統(tǒng)前整個(gè)采暖季新增的廠用電
費(fèi)用、主機(jī)背壓費(fèi)用和運(yùn)行檢修費(fèi)用組成。廠用電
費(fèi)用：熱泵系統(tǒng)投入余熱利用項(xiàng)目新增的各種水泵
及熱泵本體耗用的廠用電量，由經(jīng)鑒定合格的電度
表實(shí)時(shí)計(jì)量。主機(jī)背壓費(fèi)用：熱泵系統(tǒng)余熱水需要
維持較高的進(jìn)水溫度，通過(guò)提高接帶熱泵系統(tǒng)主機(jī)
的背壓實(shí)現(xiàn)，由于真空度下降，原供熱工況與熱泵供
熱工況在同樣鍋爐蒸發(fā)量的條件下，勢(shì)必降低機(jī)組
負(fù)荷，或在同樣的發(fā)電負(fù)荷下，勢(shì)必增加煤耗，這就
是主機(jī)背壓提高所造成的成本。運(yùn)行檢修費(fèi)用：按
照相關(guān)定額約定取費(fèi)。節(jié)能效益直接測(cè)算法主要參
數(shù)見(jiàn)表1。
1．1．3 節(jié)能效益
年節(jié)能效益應(yīng)為節(jié)能毛收入減去各項(xiàng)成本，即
Y=J(1一t)一(C+B+，)， (2)
式中：Y為年節(jié)能收益，萬(wàn)元；f為供熱躉售或直供稅
率，應(yīng)考慮供熱減稅或免稅政策，％ ；C為廠用電費(fèi)
用，萬(wàn)元； 為主機(jī)背壓成本，萬(wàn)元；F為運(yùn)行檢修費(fèi)
用，萬(wàn)元。
第7期 周崇波，等：火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目節(jié)能效益測(cè)算方法分析 ·63·
表1 節(jié)能效益直接測(cè)算法主要參數(shù)
1．2 全廠能量測(cè)算方式
1．2．1 毛收入
從全廠能源利用的角度出發(fā)，比較投入熱泵系
統(tǒng)前后循環(huán)水向外排出的熱量，以此差值作為火電
廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目的節(jié)能毛收入，即
J=(Q 一Q ) ， (3)
式中：J為年節(jié)能收人，萬(wàn)元；Q．為未投入熱泵系統(tǒng)
前循環(huán)水排放的總熱量，即凝汽器熱負(fù)荷；Q 為投
入熱泵系統(tǒng)后循環(huán)水排放的總熱量，即凝汽器熱負(fù)
荷與被熱泵系統(tǒng)提取的循環(huán)水余熱量的差值；R為
躉售或直供熱價(jià)，GJ。
1．2．2 支出
項(xiàng)目支出由投入熱泵系統(tǒng)后全廠較投熱泵系統(tǒng)
前整個(gè)采暖季新增的廠用電費(fèi)用和運(yùn)行檢修費(fèi)用組
成。廠用電費(fèi)用：熱泵系統(tǒng)投入后，各種水泵及熱泵
本體耗用的廠用電量，由經(jīng)鑒定合格的電度表實(shí)時(shí)
計(jì)量。運(yùn)行檢修費(fèi)用：按照相關(guān)定額約定取費(fèi)。節(jié)
能效益全廠能量測(cè)算法主要參數(shù)見(jiàn)表2。
表2 節(jié)能效益全廠能量測(cè)算法主要參數(shù)
1．2．3 節(jié)能效益
年節(jié)能效益為節(jié)能收入減去各項(xiàng)成本，即
Y=J(1一t)一(C+F)， (4)
式中：y為年節(jié)能收益，萬(wàn)元；t為供熱躉售或直供稅
率，應(yīng)考慮供熱減稅或免稅政策，％ ；C為廠用電費(fèi)
用，萬(wàn)元；F為運(yùn)行檢修費(fèi)用，萬(wàn)元。
這種測(cè)算方式不用考慮背壓影響，但未投入熱
泵系統(tǒng)前凝汽器熱負(fù)荷是完全未知的，隨著外界供
熱面積的變化和多臺(tái)主機(jī)之間運(yùn)行調(diào)整等影響，其
凝汽器熱負(fù)荷變化較大，沒(méi)有實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)可供計(jì)
算，但可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行理論推算。
2 算法學(xué)理分析
通過(guò)以上2種節(jié)能效益測(cè)算方法的論述，2種
算法的毛收益都可歸結(jié)為提取循環(huán)水的余熱總量用
于供熱所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，其主要不同之處在于成
本構(gòu)成，直接算法中把提高背壓造成主機(jī)能耗增大
作為主要成本之一；而全廠能量算法把投人熱泵前、
后主機(jī)排放熱量差(即凝汽器熱負(fù)荷差)作為主要
成本之一，應(yīng)該說(shuō)明的是，這里是主機(jī)向外排放熱量
值，并非是包括熱泵系統(tǒng)全廠循環(huán)水向江中排放的
熱量值，其他成本計(jì)算都是一致的。
以下通過(guò)能量守恒定理對(duì)2種算法在學(xué)理上的
一致性進(jìn)行分析說(shuō)明。
根據(jù)燃煤機(jī)組供熱電廠的能量分布，燃煤熱量
通過(guò)鍋爐系統(tǒng)加熱給水至高壓高溫蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)
組，這些能量一部分用于發(fā)電，一部分用于供熱，而
剩余部分通過(guò)凝汽器經(jīng)由循環(huán)水排放到外界散失。
投入熱泵前，全廠能量分布示意如圖1所示。
圖1 投入熱泵系統(tǒng)前全廠能量分布示意
圖1中：Q為燃煤輸入的總熱量；Q，為發(fā)電負(fù)
荷；Q 為供熱負(fù)荷；Q 為全廠系統(tǒng)向外散失的熱量。
根據(jù)能量守恒定理
Q =Q +Q +Q3。 (5)
投入熱泵系統(tǒng)后，全廠(包括熱泵機(jī)組)能量分
布示意如圖2所示。
圖2 投入熱泵系統(tǒng)后全廠能量分布示意
在圖2中：AQ 為由于投入熱泵系統(tǒng)后背壓影
響主機(jī)負(fù)荷；Q 為熱泵系統(tǒng)提取的余熱量進(jìn)入熱網(wǎng)
的能量；Q 為全廠系統(tǒng)(包括熱泵機(jī)組)向外散失
的熱量。根據(jù)能量守恒定理
Q=(Q 一AQ。)+(Q：+Q +Q )。(6)
· 64· 華電技術(shù) 第36卷
投入熱泵系統(tǒng)前后，全廠燃煤輸入熱量一致，根
據(jù)式(5)、式(6)可以得到
Q3 =Q3一Q +aQl。 (7)
由此，投入熱泵系統(tǒng)前后全廠(包括熱泵機(jī)組)
向外散失的熱量差值為
aQ=Q，一Q =Q 一aQ。。 (8)
由式(8)可以看出，投入熱泵系統(tǒng)前后全廠對(duì)
外散失的熱量差值與熱泵系統(tǒng)提取的循環(huán)水余熱量
與主機(jī)背壓提高影響發(fā)電負(fù)荷能量差值是一致的，
這說(shuō)明了2種算法在計(jì)算方式上不同，但在學(xué)理上
是統(tǒng)一的。
3 結(jié)論
火電廠循環(huán)水余熱利用項(xiàng)目節(jié)能效益測(cè)算主要
包括直接算法與全廠能量算法，2種算法的學(xué)理是
一致的，具體計(jì)算方式不同。直接算法比較常見(jiàn)，其
中主機(jī)背壓所增加的成本計(jì)算由一個(gè)采暖季的歷史
運(yùn)行數(shù)據(jù)作為技術(shù)支撐，可靠性強(qiáng)，較易計(jì)算。全廠
能量算法需要比較投入熱泵前后主機(jī)對(duì)外排放的熱
量差，即主機(jī)凝汽器的熱負(fù)荷差，而不用考慮背壓影
響，直觀上容易理解，不過(guò)，投入熱泵前凝汽器的熱
負(fù)荷是未知的，且隨著外界供熱面積的變化及多臺(tái)
主機(jī)之間的運(yùn)行調(diào)整等影響，其凝汽器熱負(fù)荷變化
較大，沒(méi)有實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)可供計(jì)算，合同雙方可約定
一個(gè)經(jīng)驗(yàn)基數(shù)作為測(cè)算依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
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用問(wèn)題研究[J]．現(xiàn)代電力，2010，27(2)：58—61．
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電聯(lián)產(chǎn)集中供熱師示范工程[J]．暖通空調(diào)，2010，40
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回收余熱供熱的試驗(yàn)研究[J]．現(xiàn)代電力，2013，30(2)：
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[6]郭江龍，常澍平，郗孟杰，等．采用吸收式熱泵回收循環(huán)
水余熱收益估算[J]．熱力發(fā)電，2012(11)：6—8．
(本文責(zé)編：崔文卓)
作者簡(jiǎn)介：
周崇波(1984一)，男，浙江溫州人，工程師，從事電廠余
熱利用、熱泵研究方面的工作(E—mail：zhouchongbo122@126．
com)。
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(上接第61頁(yè))
單位發(fā)電燃煤成本／
【元·(kW ·h) ]
‘kg一 )
圖3 燃煤熱值與單位發(fā)電燃煤成本的關(guān)系
導(dǎo)數(shù)為零，求出的熱值指標(biāo)就是最佳(最低)單位發(fā)
電燃煤成本時(shí)的熱值指標(biāo)。
設(shè)單位發(fā)電燃煤成本為y(元／(kW·h))，單位
發(fā)電標(biāo)煤耗最低時(shí)的煤炭熱值為Q。(kJ)，實(shí)際采購(gòu)
原煤的熱值為Q(Q≥Q。)，那么
Y=Y×10一。×29 288 RL(P1／Qo+P2／Q)。
仍以M發(fā)電企業(yè)為例，在 ，L，P ，P ，Q。均為
定值、Q為變量的情況下
Y=29288RL×10一 ×(P1Q／167．36Q0+
191．5P2／Q+P2／167．36+191．5P1／Qo)，
令y的一階導(dǎo)數(shù)Y =0，則
29288RL×10一 ×(P1／167．36Qo一
191．5P，／Q )=0，
Q =(32049．44P2Q0／P ) =21 141．96(kJ)。
當(dāng)原煤熱值為21 141．96 kJ時(shí)，出礦價(jià)為
303．18 frJt，原煤到廠單價(jià)為508．26 fv／t時(shí)，入爐
原煤?jiǎn)蝺r(jià)為510．80 t，到廠標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)為704．10
fv_／t，入爐標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)為707．61 frJt；此時(shí)的發(fā)電煤耗
為317．83 g／(kW ·h)，單位發(fā)電燃煤成本為
0．2249 (kW ·h)，年發(fā)電燃煤成本為15．11
億元。
若M發(fā)電企業(yè)采購(gòu)發(fā)熱量為18 828 kJ的原煤來(lái)
發(fā)電，發(fā)電煤耗可以達(dá)到最低點(diǎn)304．00 (kW ·h)，
即能耗最低，但是單位發(fā)電燃煤成本為0．225 6
元／(kW ·h)，年發(fā)電燃煤成本為15．16億元。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)比較，綜合考慮發(fā)電煤耗和單位發(fā)電燃煤
成本，為了達(dá)到最佳效果，作為M發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)，煤
炭熱值最好為18 828～21 141．96kJ。也就是說(shuō)燃煤
熱值最好介于煤耗最低點(diǎn)和單位發(fā)電燃煤成本最低
點(diǎn)之間，以實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
(本文責(zé)編：劉芳)
作者簡(jiǎn)介：
沈宏(1972一)，女，浙江杭州人，經(jīng)濟(jì)師，工程師，管理
學(xué)碩士，從事企業(yè)管理、法律事務(wù)、企業(yè)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)分析等方面
的工作(E—mail：hongshensh@163．corn)。

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