山西興能發電有限責任公司應用復合相變換熱器煙氣余熱回收利用項目

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一、案例名稱

山西興能發電有限責任公司應用復合相變換熱器煙氣余熱回收利用項目

二、案例業主

山西興能發電有限責任公司位于古交市興園路(古交礦區內)，規劃裝機容量3000MW，其中一期工程建設2x300MW燃洗 中煤空 冷發 電機組;二期工程建設2x600MW超臨界、直接空冷、燃洗中煤發電機組，是山西省重點工程;三期籌劃建設2x600MW超臨界燃用煤矸石、煤泥的循環流化床直接空冷機組擬同步配套建設600萬噸的粉煤灰水泥廠，年利用粉煤灰200萬噸，形成煤-電一建材的循環經濟產業鏈。

2011年公司產值23.21億元，利稅-2.15億元，固定資產原值67.08億元，固定資產凈值57.26億元。

主要設備及用能情況：

容 量一期:電動給水泵(4臺)，5500kW;凝結水泵(4臺)，容量1120kW;一次風機(4臺)，容量1600kW;引風機(4臺)，容量3000kW;送風機(4臺)，容量1120kW;煤機(10臺)，容量450kW。

二期:電動給水泵(6臺)，容 量11000kW;凝結水泵(4臺)，容量2000kW;一次風機(4臺)，容量2500kW;引風機(4臺)，容量4200kW;送風機(4臺)，容量1500kW;煤機(10臺)，容量650kW。

2011年，發電廠用電量71870萬kW·h。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

復合相變換熱器從根本上解決了低溫腐蝕的難題，可大幅度回收鍋爐余熱，它的相變段是整個技術得以實施的核心部件之一。它將原熱管換熱器中互相獨立的部分，通過優化設計構造成一個相互關聯的整體。復合相變換熱器是在多根并聯的密閉管束構件外側放熱段，加熱了進入空氣預熱器末級入口的冷風溫度,提高了進去空預器的壁面溫度從而保證該設備免受低溫腐蝕。在多根并聯的密閉管束構件外側吸熱段，將排煙溫度與酸露點間的低溫煙氣余熱熱量進行吸收而使后續除塵器等免遭低溫腐蝕，從而客觀上節約了燃料和減少了污染物的排放。

2.節能改造具體內容

該次改造，在山西興能發電有限責任公司3號、4號鍋爐的電除塵入口煙道上，每條煙道加裝2套復合相變換熱器，系統按單元制設計。在采暖期，復合相變換熱器回收的熱量用來加熱暖通熱網首站的熱網循環水。一路DN250的管道從暖通熱網循環水泵出口的母管接出，將大約378t/h流量70°C的熱網循環水分流送到復合相變換熱器吸熱升溫到100°C后，再送回暖通熱網加熱器入口前的熱網循環水母管。在非采暖期，復合相變換熱器回收的熱量用來加熱主機凝結水。一路DN300的管道，從7號低壓加熱器入口、主機凝結水管道調節閥前接出，將大約699t/h流量70°C的主機凝結水分流送到復合相變換熱器吸熱升溫到100°C后，再送回7號低壓加熱器入口的凝結水管道。

3.項目實施情況

3號機組安裝工程于2012年8月5日正式開工，至2012年11月15日竣工。4號機組安裝工程于2012年11月3日正式開工，2013年3月12日竣工。

目前，客戶相變換熱器吸收的煙氣熱量采暖期加熱網水,非采暖期用來加熱凝結水采暖期增加汽輪機發電能力約2.2MW。非采暖期增加汽輪機發電能力約1.5MW。在各工況下通過自控系統保證相變換熱器壁面溫度定在設計值，從而保證了系統的正常運行。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

(1)改造前后系統(設備)用能情況及主要參數。

客戶3號、4號鍋爐運行數據，其全年非采暖期滿發工況機組實際排煙溫度平均約148°C，采暖期滿發工況機組實際排煙溫度平均約135°C左右，年均排煙溫度約141.5°C，高于鍋爐額定工況設計參數的121°C，改造實施后，排煙溫度可以降低16~29C，回收煙氣余熱非采暖期約24172kW，采暖期約13336kW，3號、4號機組每臺最大可增加發電能力非采暖期約1.723kW，采暖期約2.577kW，兩臺機組改造后每年凈增發電量2280萬kW·h。

(2)節能量計算方法。

吸熱量轉換成發電量的計算方法依據山西電力勘測設計院可研報告核算，具體計算公式如下:

a.凝結水或熱網循環水的吸熱量的理論計算公式(額定工況)

q-Qwx(hw.-h )

這里，qi-凝結水或熱網循環水的吸熱量;

O--凝結水或熱網循環水通過相變換熱器的流量，kg/s;

-相變換熱器入口處凝結水的焓1wo即凝結水在汽封冷卻器出口的焓值kJ/kg，或者相變換熱器入口處熱網循環水的焓值，即熱網循環水在循環水泵出口的焓值，kI/kg;

--相變換熱器出口處凝結水或熱hwi網循環水的焓值，kJ/kg;

節省汽輪機抽汽量的理論計算公式：

AQc=q/[(h.-h)xnp]

這里，AQc--汽輪機減少的回熱抽氣量，kg/s;

h。--汽輪機抽汽的焓值，kJg;

h--汽輪機抽汽的疏水焓值，kJ/kg;

nrp--換熱器的換熱效率，低加取99%;熱網加熱器取98%;

汽輪機增加發電能力的理論計算公：
AP,=ΔQcx(h.-h,)xn

這里，△P--汽輪機增加的發電能力，kW;

h,--汽輪機排汽的焓值，kJ/kg;

n:--汽輪機低壓缸的效率，按汽機性能試驗報告取值91.7%;

d.改造實施后，機組增加的能耗AP2主要包括三部分:

煙道系統阻力增加，引風機電耗增加:每臺機組兩臺引風機，非采暖期滿發工況增加電耗約44kW，采暖期滿發工況增加電耗約262kW。

汽輪機排汽量增加，空冷島電耗增加:根據空冷廠原有的風機轉速計背壓曲線，非采暖期按TRL工況考慮，空冷島耗電增加約90kW;采暖期按TMCR工況考慮，空冷島耗電增加約45kW。

新設的管道升壓泵的耗電量:非采暖期滿發工況，管道泵電耗約40kW;采暖期滿發工況，管道泵電耗約20kW。

(3)項目年節能量。

改造實施后，兩臺機組全年凈增發電量約為2280萬kW·h。經換算為年節約標準煤6382噸。

2.年節能效益

AR=APxhxr

這里，AR--年效益，元;

AP--扣除增加的耗電量后凈增加發電量，kW;

h--機組年等效利用小時數;

r--電廠上網電價，元/W·h;

按電價0.3857元/kW·h計，兩臺機組全年節能收益為879.4萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益分享型商業模式節能效益分享期從節能設備投運并經雙方驗收后次日開始，效益分享期為10年，前5年客戶分享20%的節能收益，節能服務公司分享80%的節能收益。后5年客戶分享80%的節能收益，節能服務公司分享20%的節能收益。

收益分享期滿后，節能項目設備所有權歸客戶所有。節能收益每個月結算一次。節能收益分享結束以后，客戶付清全部款項節能項目設備所有權及節能系統所有權歸客戶所有，設備移交清單以雙方簽字認可的設備現場到貨清單為準。

六、融資渠道

該項目總投資為2230萬元，該項目主要資金由節能服務公司股東籌資、政府補貼、公司自營資金組成，主要用于項目施工建設，如土建工程、采購設備、材料、主體安裝等施工費用。