电厂中热泵余热利用工程的技术经济性分析

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随着经济发展及工业化的加快,环境污染问题越发突出。目前我国电力行业已涌现出不少新型能源利用技术来实现节能减排,热泵余热回收技术便是其中之一。火电厂通过循环水及排气乏热被带走的热量约占总能量的30%。热泵技术凭借其适用范围广、对主机影响小、总体改造难度小、大幅降低机组煤耗等优点,成为当下最适宜电厂运用的低温余热回收技术。

1、热泵技术

热泵以高品位能为驱动力,从低温热源中获取能量用以供热,实现低品位能的提取利用,该技术能提高电厂能源利用率并减少环境污染。下面简要介绍几种电厂余热利用系统中常见的热泵。

(1)蒸汽型吸收式热泵

它是在高温热源驱动下,提取低温热源的热能,输出中温的工艺或采暖热水的一种技术。

(2)直燃型吸收式热泵

以天然气为燃料,在直燃机内燃烧产生的火焰和烟气作为驱动热源,回收机组的循环水余热用于供热。

(3)电压缩式热泵

以电能作为驱动,通过工质不断蒸发、压缩、冷凝、节流、再蒸发等热力过程不断把循环水中的余热转移到热网供水中。

实际工程中,通过新建热泵厂房,新增循环水、蒸汽及热网水管道,用合适的热源来驱动热泵,将循环水中的余热提取出来加热热网水而使供水温度提高并用以供热。

2、工程项目经济性比较

目前为止,热泵循环水余热回收项目均属于技改项目,具有投资少、工期短、见效快等特点。项目的经济性可通过投资估算和财务评价两个方面进行分析。

2.1投资估算

工程投资费用,主要可以分为以下几个方面:

(1)建安工程费:

本类工程主要有新建热泵厂房、地面开挖回填、管道支架制作、设备安装、管道焊接及保温、电缆敷设及防火等施工和安装的费用。另外,性材料价格、机械使用费、人工费都要按照相应标准进行补差。

(2)购置设备费:

主要有热泵,及电气热控盘柜等其他设备费和运输费支出。

(3)其他费用:

主要有场地清理费、项目建设管理费用、现场的技术服务费、调试费、生产准备费、基本预备费等。

2.2运行成本

项目运营后还会产生一定的运行维护成本,主要有设备运行的厂用电费、修理保险费、固定资产折旧费、人员工资福利费、贷款利息等。

2.3财务评价

(1)财务评价参数

项目达产之后年息税前利润与总投资的比值。投资收益比远远高于其他方案的应首先排除,较接近的几个进行详细财务分析。

式中,ROI:项目总投资收益率;EBIT:达产后息税前利润;TI:投资总额。

3、三个典型方案技术经济比较

现以某燃气电厂余热回收工程为例,比较当采用上述三种不同型式的热泵时,各方案的经济性。节约的燃料费可作为收入处理。

直燃型吸收式热泵方案,投资估算约6000万。需消耗大量天然气来驱动热泵,经计算运行成本约2440万。同时节约的天然量大大减少,由此带来的收益仅667万。投资收益比为667/6000=11.12%。

电压缩式热泵的方案,总投资估算约为5650万元。电驱动方式增加了厂用电率,产生约1427万元的运行成本。收益约为1235万元,投资收益比为1235/5650=21.86%。

蒸汽型吸收式热泵方案收益良好且运行维护费用低。经计算,该方案投资估算约5700万元,收益为1533万元,运行成本约624万元,投资收益比为1533/5700=26.89%。

可见,在相同设计条件下,三个方案投资差异不大。直燃型吸收式热泵的运行成本最高,投资收益率最低,在经济上是不可行的,首先排除。蒸汽型吸收式热泵和电压缩式热泵各项指标接近,需进一步进行财务评价,具体财务评价指标如表1所示:

经比较,吸收式热泵方案的内部收益率和净现值都比压缩式方案高,而投资回收期较短,因此该方案是最优的。这样便成功选出了一个最经济可行的方案。

4、结论

利用热泵回收电厂循环水余热,具有良好的经济环境效益。设计时应结合具体工程的特点,从工程投资估算和财务评价两个方面对项目进行定量分析,合理的选择方案。相关设备、材料价格,工程施工难度,费率等的选取都应参照工程所在地的实际情况以及相关规范来确定,确保数据来源的可靠性。通过技术经济的方法来比选方案,可使方案选择更加科学、可靠,具有重大的指导作用。

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