“我國(guó)城鎮(zhèn)供熱面積目前達(dá)140億平方米，但其中僅30億平方米為熱電聯(lián)產(chǎn)供熱，占比不足四分之一。”日前，清華大學(xué)教授付林在“燃煤電廠冷熱電三聯(lián)供、供熱技改論壇”上指出，我國(guó)燃煤機(jī)組在供熱領(lǐng)域的潛能尚未得到充分挖掘，在提高能效、降低煤耗等方面仍有較大提升空間。
合理改造 節(jié)能潛力巨大
付林告訴記者，目前我國(guó)北方地區(qū)一半左右的煤電裝機(jī)已改造為供熱機(jī)組，如果北方地區(qū)城鎮(zhèn)供熱全部由熱電聯(lián)產(chǎn)負(fù)擔(dān)，需要熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組容量約6.5億千瓦，每年可以節(jié)約1.5億噸標(biāo)煤，相當(dāng)于供電煤耗整體下降30克/千瓦時(shí)。“熱電聯(lián)產(chǎn)是煤電最高效的運(yùn)行方式。我國(guó)有大量沒有供熱的純凝機(jī)組，很多都具備改造條件，節(jié)能潛力巨大。”
純凝發(fā)電廠的熱量損失，主要存在于煙氣和乏汽余熱中，熱電廠對(duì)于乏汽余熱的回收效率，直接決定了其節(jié)能能力。“目前一部分電廠的供熱改造僅局限在低壓缸轉(zhuǎn)子互換、光軸改造等方面，實(shí)際上只是權(quán)宜之計(jì)。”付林指出，我國(guó)很多熱電機(jī)組的供熱能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到發(fā)揮，“這種改造方式能耗仍然較高，余熱不宜全部回收，運(yùn)行調(diào)節(jié)上也存在困難。”
此外，記者了解到，除改造汽輪機(jī)外，一些熱電廠還選擇直接在電廠內(nèi)部安裝吸收式熱泵。但這種方式投資高、占地面積大，經(jīng)濟(jì)性較差。不僅如此，在抽汽參數(shù)低、熱網(wǎng)回水溫度較高的情況下，這種技術(shù)路線余熱回收效果會(huì)進(jìn)一步被限制。
付林指出，將電廠和熱網(wǎng)構(gòu)建成一個(gè)統(tǒng)一的供熱系統(tǒng)，從降低系統(tǒng)整體能耗的角度出發(fā)，是最為合理的思路。“考慮到輸送能力問題，供熱一次網(wǎng)的溫度往往超過110攝氏度。可以在熱力站將傳統(tǒng)的直接換熱改造為吸收式換熱，利用吸收式換熱機(jī)組，將回水溫度由原先的60攝氏度降至20攝氏度左右。”付林稱，采用這種吸收式換熱的熱電聯(lián)產(chǎn)模式后，可以提升熱網(wǎng)輸送能力60%，降低電廠供熱能耗約50%。
對(duì)此，清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院教授級(jí)高工李永紅表示，通過降低熱網(wǎng)回水溫度，電廠可以大幅度利用乏汽余熱，使余熱占到整個(gè)電廠輸出熱量的55%以上。“電廠供熱成本可以相應(yīng)降低一半左右。”
長(zhǎng)距離輸送 降低供熱成本
近年來，隨著環(huán)保要求的不斷提高，燃煤電廠多位于遠(yuǎn)離城市中心的區(qū)域。付林表示：“原先熱電廠都在城市里面，現(xiàn)在遠(yuǎn)離城市，需要高效、低成本地把熱量送出去，才能保證熱電廠的競(jìng)爭(zhēng)力。”
“由于城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程加快，北方地區(qū)尤其一些大中型城市普遍存在供熱缺口。” 李永紅告訴記者，“換個(gè)角度來說，火電廠與熱負(fù)荷在空間分布上也并不匹配。長(zhǎng)距離輸送可以在很大程度上解決空間分布上的矛盾，以此實(shí)現(xiàn)城市密集區(qū)的無煤化。”
李永紅指出，將大溫差供熱與長(zhǎng)距離熱力管網(wǎng)相結(jié)合，形成大溫差長(zhǎng)距離輸送熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱新模式，相比常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)可節(jié)能30%-50%。“將熱網(wǎng)供回水溫度由傳統(tǒng)的130/70攝氏度變?yōu)?30/20 攝氏度后，熱網(wǎng)的供回水溫差增大，可以提高長(zhǎng)距離供熱管線的輸送能力70%以上，使得長(zhǎng)途管線能輸送更多的熱量，從而降低單位熱量的投資折舊成本。”
據(jù)介紹，大溫差技術(shù)使供回水溫差高達(dá)100攝氏度以上，配合較大的管徑，管道溫降差值也明顯降低。“根據(jù)某項(xiàng)目反饋的結(jié)果，40公里的供熱管網(wǎng)，管網(wǎng)熱損對(duì)溫度的降低影響僅1-2攝氏度。”付林表示。
“根據(jù)計(jì)算，雖然長(zhǎng)距離輸送技術(shù)在管道上的投資增加了，但總體成本與大型燃煤鍋爐供熱相當(dāng)，是天然氣供熱成本的一半。”李永紅稱，“以此為基礎(chǔ)，可以把燃煤電廠余熱作為主要熱源，同時(shí)配置分布式的天然氣調(diào)峰熱源作為靈活性補(bǔ)充。條件允許的話，甚至可以通過建設(shè)超大規(guī)模供熱網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城市熱網(wǎng)之間的互聯(lián)。”
談及這套系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，李永紅表示，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離經(jīng)濟(jì)性輸送的關(guān)鍵是在于降低回水溫度，相應(yīng)的技術(shù)及裝置已經(jīng)成熟。“目前的瓶頸問題，仍然是熱量的結(jié)算方式，系統(tǒng)的應(yīng)用也需要政策和機(jī)制的進(jìn)一步支持和完善。”
