【摘要】利用自备电厂冷却水为热源,采用热泵技术提升水温,汲取以往被排掉的工业废热对居民进行供暖,低品位能源供热节能减排优势明显,符合低碳供热发展形势。

  【关键词】低品位能源供热  节能减排


  前    言

  随着城市建设的快速发展,城市用热需求也相应呈现出了爆发性增长,传统的热电联产已远远不能满足城市发展的需要,热源不足已成为城市供热发展的瓶颈。国家“十三五”规划纲要提出,深入推进能源革命,着力推动能源生产利用方式变革,优化能源供给结构,提高能源利用效率,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。据不完全统计,我国北方地区冬季供暖能源消耗约折合1.7亿吨标煤,我国近年来冬季频繁大面积雾霾天气,供热燃煤是重要因素之一。

  为加快唐山市可再生能源的发展,破解城市在用热需求发展中的难题,2009年,唐山市热力总公司成立了“唐山华烨热力可再生能源有限公司”,实现了唐山热力以 “集中供热与新能源供热(制冷) 双轮驱动并驾发展的战略”,承担起了新能源供热和传统集中供热发展重任,以此掀开了唐山热力新能源开发建设的新篇章。

  经过六年的发展壮大, 唐山华烨热力可再生能源有限公司依托唐山市热力总公司在供热技术上的雄厚实力,积极推进了可再生能源的探索和研究,并同步跟进对唐山市可再生能源项目统筹管理。通过对城市主干渠污水、污水处理厂中水、土壤源、工业余热、电厂冷却水、太阳能辅助供热等可再生能源利用,不断创新,变废为宝,满足不同用户用热需求。如今已发展成为集新能源开发、建设、运行管理为一体的综合性企业。

  低品位能源供热主要包括:工业余热、中水、烟气尾气等多种方式。

  唐钢工业余热利用供热项目是我公司开发的最大的低品位能源项目,该项目以唐钢自备电厂冷却水为热源,利用热泵,为缸窑路两侧区域新建小区全天候供热。项目总规划供热面积350万平米,已建成的项目一期供热能力达150万平米,供热范围包括和顺园、金鼎园、钢城水岸、金域蓝湾等小区。

  1、基本情况

  电厂冷却水,是指为了冷却电厂汽轮机排汽的循环介质。传统生产工艺中这部分水会进入电厂冷却水塔,通过风冷将水中的凝气热量散发到大气中。为了节约热能,同时减少蒸发水损失,本项目利用唐钢自备电厂冷却水为热源,采用热泵技术提升水温,汲取以往被排掉的工业废热对居民进行供暖。唐钢自备电厂现有3台25MW供热机组,冷却水供水设计温度为25℃,实际运行温度在20℃-30℃之间,供回水设计温差7℃,最大流量15000吨/小时。可回收利用的热量为122.5MW,项目一期最大流量6000吨/小时,可回收利用的热量为49MW。

  2、供热经济性

  唐钢工业余热利用供热项目(一期)总投资8565万元,华烨新能源投资为7465万元,热泵站设在地下室,由用热单位提供的配套设施,建设费用约为1100万元。

  2.1该项目热泵首站建设:土建费用1100万元,按照供热能力350万平米施工建设,按供热建筑面积折算,投资强度为3.14元/供热建筑平米。

  安装费用4045万元,按照一期供热能力150万平米施工建设,按供热建筑面积折算,投资强度为27元/供热建筑平米。

  首站综合费用为30.14元/供热建筑平米。如按照热源制热量进行折算为70.34万元/MW。

  2.2该项目的热网建设:3420万元,按照供热150万平米进行计算,投资强度为22.8元/供热建筑平米。

  综合以上两部分,该新能源项目供热热源、主管网建设费用为52.94元/供热建筑平米。

  2.3该项目的补贴资金:该项目批复的国家补贴资金共2278万元。其中2012年拨付1427万元,2013年拨付196万元,2014年拨付494万元。已拨付共计2117万元,未拨付161万元。

  2.4运行成本分析

  唐钢热泵首站制热成本(2014-2015采暖季): 10.24元/供热建筑平米。 按供热季122天、热指标24W/㎡、热损8%计算,项目平米耗热量为0.28GJ/㎡,推算出热源制热成本为36.57元/GJ。

与其他形式热源制热成本对比表

  热力站能源成本:

  电费:0.71元/平米;水费:0.15元/平米;人工工资:0.91元/平米;维修费用:0.27元/平米;贷款利息支出:2.02元/平米;折旧费:4.85元/平米。

  供热综合成本:

  (1-4)为实际运行成本,折合12.28元/平米,47.37元/GJ

  (1-6)为全项目运行成本,折合19.15元/平米,73.87元/GJ

  供热收入:

  14-15年该项目由于热用户减供,实际热费收入折合19.64元/平米。

  综合分析:

唐钢工业余热供热项目(一期)14-15采暖季供热运行分析

  由上表可以看出,造成项目微利的主要原因是折旧费用及利息支出的金额较大,占到运行总成本的36%。随着供热面积的增加及利息支出的减少,今后经营状况会有很大的改善。

  3、供热稳定性

  城市供热担当着重要的社会责任,是重要的民生问题。供热科学稳定、效果良好是新能源供热需考虑的首要问题。通过几年的供热实践表明,低品位能源供热技术成熟、效果稳定,完全可以满足城市供热需求。

  以唐钢工业余热项目为例,该项目自2011年投运以来,一直能够稳定运行。2015-2016采暖季,唐钢自备电厂共检修三次,时长分别为10小时、14小时、48小时,前两次检修时间均在白天,对用户室温影响不大,而后一次我们采取了应急措施,打开唐钢热网与集中供热管网连通阀门,采用集中供热并网运行。其余时段供热稳定,供热稳定率不低于集中供热的水平。供热温度也比较令人满意,地板供热的小区用户平均室温在21℃以上,散热器供热的小区平均温度也在19℃以上,用户基本满意。

  4、低品位能源供热的发展优势

  4.1政策鼓励:低品位能源利用是国家政策鼓励发展的供热形式,项目应用可享受节能补贴资金。

  4.2节能减排:在目前节能减排的社会背景下,低品位能源供热节能减排的优势较为明显。以唐钢项目为例,目前供热规模同比锅炉房供热,每年减少煤炭消耗约1.9万吨,即便按最新的环保标准计算,每年也可减排二氧化硫35吨,氮氧化物53吨,节约冷却水20万吨。

  4.3经济效益:从上面分析可以看出,低品位能源供热项目运行费用均较低,除电厂集中供热外,比其他形式综合成本存在较大优势。

  5、低品位能源供热的制约因素

  5.1低品位能源供热自身局限性较大:需供热小区周边要有稳定低品位能源,如工业水、中水等。因热泵出水温度较低(以不牺牲热泵COP为前提),只适合节能住宅,地板采暖方式。

  5.2 因热泵耗电量大,所需电容量较大,用电负荷申请较为困难。

  5.3热泵站占地面积较大,热泵运行有一定噪音。热泵及高压配电系统的维护、保养技术含量较高,需专业人员组织实施,费用较高。

  6、低品位能源供热的发展建议

  6.1坚定不移地坚持发展低品位能源供热。低品位能源供热节能减排、利国利民,是国家大力倡导的可再生能源利用形式,符合时代潮流,是供热发展的方向。我公司在同行业中起步较早,在几年发展的过程中积累了较多的经验,为今后低品位能源供热的发展打下了良好的基础。

  6.2在制定城市供热总体规划时,将低品位能源供热与集中供热统筹安排,在具备余热利用地域,优先使用低品位能源供热。

  6.3积极破解发展过程中的问题。低品位能源供热初投资较大,资金问题一直是困扰发展的难题。我们应创新思路,积极募集社会资金参与低品位能源建设,实现共赢。

  6.4积极向周边县、市拓展低品位能源项目。努力和当地余热资源拥有者及经营者合作,按照PPP模式探索成立股份公司,发展低品位能源供热项目。

  6.5积极争取国家奖励政策,降低项目初始投资,改善经济效益。

  6.6在专业性强、技术复杂或危险性大的岗位,适当聘请专业人员或专业技术队伍从事相关工作,确保设备能够安全、高效的工作。