发布时间 : 星期四 文章实现天然气的热能全部利用更新完毕开始阅读
以上。
（3）消峰填谷冬季是北京市天然气用气高峰，本技术可以消减10-15%天然气消耗量，起到消峰的作用。本技术可利用低谷电和平峰电供热，充分利用谷电资源，提高电能的利用效率。
（4）节水5吨锅炉每天回收冷凝水4-6吨，经过处理可代替软化水，节约自来水。
（5）减排烟气中氮氧化物溶到冷凝水中，减少对大气的污染，起到减排的作用。经测试，氮氧化物的减排率为10%左右。
（6）投资回报率高用于冬季采暖时，设备静态投资回收期为3-3.5年。用于冬季采暖+全年供热水时，烟气源热泵在非采暖季节为空气源工况，可加热生活、生产热水，比燃气锅炉加热成本降低50%以上，静态投资回收期为1.5-2年。
三、烟气源热泵供热节能技术分析 1、为什么将最终排烟温度定为15℃
首先，要明确烟气余热的“全热回收”的概念和基准条件。“全热”是针对天然气的高位热值而言，天然气的高位热值是指“每标准立方米燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量”，相应的，“每标准立方米燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量”是低位热值。二者之差就是烟气中的汽化潜热。由于各地的天然气的成分不同其热值也略有差异。以北京使用的陕北天然气为例，其高位发热量为
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38.876MJ/Nm,低位发热量为35.055MJ/Nm，两者相差3.821MJ/Nm，就是天然气的汽化潜热，约占总发热量的10%左右。由于天然气燃烧产生的水蒸气必须以过热蒸汽的形态通过烟筒排出锅炉，如果烟气温度降低产生酸性冷凝水会腐蚀炉体，成为安全隐患。也就是说，锅炉设计时就没有考虑利用这部分汽化潜热。因此，我国制定锅炉热效率的标准是以低热值为基数来计算的，即使锅炉的热效率达到100%，仍有10%以上的热能没有利用。
鉴此，真正意义上的“全热回收”需要满足两个条件，一是烟气被冷却至原始温度，二是其中的水蒸气以凝结水状态排出。
那么如何确定烟气被冷却到原始温度？我们可以从国际标准化组织制定的燃气轮机ISO标准工况的规定中找到依据，这就是：环境温度15℃、大气压力0．10135 MPa、大气相对湿度60％。也就是说，当烟气温度降到15℃时才能实现燃气锅炉烟气余热的“全热回收”，否则，只能称其为“深度回收”。至于水蒸气以凝结水的状态排出的条件，由于烟道中的烟气始终处于饱和状态，只要将烟气降到一定温度，其水蒸气必然凝结成水排出。
2、为什么烟气源热泵能实现排烟温度15℃
烟气源热泵供热节能技术采用的热泵是按照烟气余热回收的运行条件专门设计的一款专用热泵机组，具有烟气源和空气源的特性。采暖季节是在烟气工况运行，由于烟气温度较高所含热能较多，设计蒸发器的运行环境温度为30±5℃，烟气侧进出口温差为15℃。因此，在标准工况运行时，热泵的能效比较高，COP可达到4.5-5，最终排烟温度为15℃。当热泵在非采暖季节运行时处于空气源工况，春夏秋季运行环境温度在15-40℃，当空调季环境温度在30℃时，热泵空气侧出风温度为15℃，可作为空调的冷源。
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因此，烟气源热泵在空调季可实现冷热联供，一机二用。
3、烟气源热泵供热节能技术在燃气-蒸汽联合循环热电联供系统的应用 长期以来，北京市本地电力支撑和热力供应以４个燃煤热电厂为主，随着煤改气的推进，4个燃煤热电厂全部拆除，取而代之的是4座大型燃气热电中心，而且大大增加了燃气供热面积。到“十二五”末期，全市燃气电厂装机规模达到960万千瓦，预计2020年热电联供的面积将达到10亿平方米。然而，煤改气之后新的矛盾又出现了：
1、热电比的变化
由于燃煤电厂的热电比是1.5-2，燃气电厂的热电比是0.7-0.8，两者相差1倍以上，随着热电联产的发展，热电需求不匹配的矛盾逐渐显现，在采暖季，燃气热电厂是以热定电，为满足供热需求，热电联产机组产生的电力，在某些时段已经超出了用电负荷，预计到2020年将更加突出。在这种情况下，烟气源热泵供热节能技术的优势就体现出来，该系统的能效比可达到6以上，也就是说，消耗一度电可以节约0.7立米的天然气。如果采用该项技术回收燃气电厂的烟气余热回收来解决电厂周边的供热问题，可节约天然气消耗量的10%以上（以电厂燃气消耗量为基数），既缓解了采暖期燃气消耗的供需矛盾（目前采暖高峰期燃气供需缺口为20%），也消纳了电厂多余的电力，大幅度的降低了供热成本。
2、天然气热能利用率的提高
燃煤电厂改为燃气-蒸汽联合循环热电联供系统后，虽然烟气排放温度较低，一般为90℃左右，但是，由于燃气发电机组的过量空气系数较大，排烟量比燃气锅炉要高几倍，所以，在与燃气锅炉相同排烟90℃的情况下，
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其排烟热损失要高出5个百分点，天然气的热能利用率低于80%（包括潜热）。也就是说，一套2*35万千瓦的燃气-蒸汽热电联供合系统每年消耗天然气9亿立方米，其中就有1.8亿立方米的天然气产生的热能通过烟筒排到大气中，造成大量的热能浪费。采用烟气源热泵供热节能技术回收燃气电厂的烟气余热，可以将排烟温度降到15℃左右，实现天然气热能的全部利用。目前，一套35万千瓦的燃气-蒸汽热电联供合系统的供热面积为600万平米，采用烟气余热泵节能供热系统可以从运气中回收天然气总热能的15%的热能回供到供暖系统，可以增加200万平米的供热面积。占现状供热面积的30%以上，同时，还可以大幅度的降低供热成本。
3、氮氧化物排放问题
北京实施煤改气后，有段时间大气中的氮氧化物的降低并没有达到预期的效果，其原因就是燃气锅炉排放的氮氧化物加重了大气的污染。从去年起，北京市斥巨资对所有的燃气锅炉进行低氮改造。虽然燃气电厂的氮氧化物排放浓度达标，但是，是建立在排烟量较大的基础上，排放总量仍然很大。采用烟气源热泵供热节能技术回收烟气热能的过程中，烟气中的硫化物和氮氧化物会溶解到冷凝水中起到减排的作用。据检测，硫化物可以减排50%以上，氮氧化物可以减排10%以上，在没有减排投资的情况下实现了减排的环境效益。
目前，烟气源热泵供热节能技术在中小锅炉的应用已经较为成熟，有运行3年以上工程案例，取得了良好的节能减排效果。在大型工业锅炉和燃气电厂的应用已经起步，通过研发大功率热泵单机和撬装设备完善工艺流程并进行样板工程的建设，实现燃气电厂天然气热能的全部回收利用。
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