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1、天然氣煙氣全熱回收技術及應用主要內容余熱回收工藝及關鍵技術推廣應用及經濟社會效益技術背景提高天然氣的供熱效率技術背景提高天然氣的供熱效率意義重大嚴寒期氣源保障困難氣荒問題經濟成本高政府財政補貼負擔重天然氣供熱需要解決的問題天然氣供熱的比重越來越大關鍵3*2017北京市用氣比率技術背景全熱=顯熱+潛熱現狀系統排煙溫度約8090度燃氣燃燒反應方程式 CH4+2O2=CO2+2H2O降低排煙溫度，充分回收煙氣熱量。1Nm3 天然氣燃燒后產生1.65kg水蒸氣。降到20，可使效率提升15%-20%。以北京為例，每年可節省立方米。010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 12、20 130 140 15080.084.088.092.096.0100.0104.0108.0112.0 過量空氣系數排煙溫度（）天然氣低位熱值效率（%）提高天然氣供熱效率的途徑露點溫度區間如何提高天然氣的供熱效率？提升15%-20%20億4技術背景國內外技術路線技術路線1：省煤器技術路線2：空氣預熱器*基于熱網回水溫度50度左右條件下。熱網50回水省煤器燃氣鍋爐天然氣空氣0熱網回水65熱網供水120空氣預熱器天然氣空氣40熱網供水120熱網回水50空氣0燃氣鍋爐煙氣100排煙50煙氣100排煙50上述兩種技術，效率提高值僅在5%以內。常規技術僅能將排煙溫度降至約505技術背景若要進一步回3、收煙氣全熱，有兩個難題：如何將煙氣中露點溫度以下的低品位全熱（20-50）取出，用來加熱50以上的熱網水？煙氣冷凝水呈酸性，嚴重腐蝕換熱面。6技術發明背景創新思路利用高溫煙氣的顯熱驅動回收低溫煙氣全熱總體思路熱網回水熱網供水高溫煙氣排煙20高溫顯熱Q1熱網熱量Q3Q1+Q2=Q35020-50低品位煙氣全熱吸收式熱泵低溫全熱Q27間壁式換熱器不額外消耗技術發展歷程2000年開始研究煙氣余熱回收技術2010天津西站項目2011年東壩鍋爐房煙氣余熱回收項目2012-2013年北京市科委兩大示范工程2000年，在清華提出2005年，在清華大學超低能耗示范樓建立熱電冷三聯供系統（間壁式換熱器）20084、年，北京南站熱電冷三聯供系統（間壁式換熱器）開發出專用于煙氣余熱深度回收項目的吸收式熱泵采用間壁式換熱器該技術首次應用于燃氣鍋爐煙氣余熱回收采用直接接觸式換熱器2015年巴黎氣候大會 該技術首次應用于燃氣電廠煙氣余熱回收項目 巴黎氣候大會中國三大推薦技術之一通州竹木場鍋爐煙氣余熱回收北京總后63號院鍋爐煙氣余熱回收2017年北京市科學技術獎一等獎 獲該領域唯一獎項“首都藍天科技示范工程”獎 北京市科學技術獎一等獎技術背景冷凝水技術背景創新思路利用高溫煙氣的顯熱驅動回收低溫煙氣全熱總體思路熱網回水熱網供水高溫煙氣排煙20高溫顯熱Q1熱網熱量Q3Q1+Q2=Q3直接接觸式換熱塔60中和自動加堿裝置5、20-50低品位煙氣全熱吸收式熱泵低溫全熱Q29實現余熱回收、減排與節水的一體化不額外消耗 避免了傳熱面的腐蝕問題 換熱效果增強，端差不到2 阻力大幅減小 體積為間壁式的20%50%減排NOx技術發明背景排煙溫度20總體思路燃氣鍋爐供熱新流程燃氣內燃機熱電聯產供熱新流程燃氣輪機熱電聯產供熱新流程產業化并推廣應用123燃氣內燃機熱電聯產供熱燃氣輪機熱電聯產供熱燃氣鍋爐供熱系統余熱回收機組與直接接觸式換熱塔10主要內容技術背景推廣應用及經濟社會效益余熱回收工藝及關鍵技術新流程1燃氣鍋爐供熱新流程及裝備排煙80一次網回水鍋爐受熱面燃氣一次網供水鍋爐燃燒室常規系統12新流程1燃氣鍋爐供熱新流程及裝備鍋6、爐受熱面燃氣一次網回水一次網供水高溫煙氣燃燒室吸收式熱泵機組排煙20回收冷凝水換熱塔授權發明專利9項鍋爐供熱效率提高10%以上1120-50新流程1裝備研發2：直接接觸式換熱塔燃氣鍋爐供熱新流程及裝備噴嘴試驗臺不同噴嘴壓力-流量特性曲線氣動力表面張力液滴粒徑噴嘴霧化角貫穿距 實心錐 空心錐 螺旋噴嘴霧化全息照片機理研究實驗研究直接接觸式換熱掌握粒度、水汽比、霧化壓力等諸多規律解決了低壓頭霧化、最優水氣比選擇、流場優化、高效除霧、防腐等技術難題旋流除霧器流場模擬兩級旋流除霧器實測性能噴嘴霧化14新流程1燃氣鍋爐供熱新流程及裝備新系統的優化設計與運行技術支撐體系揭示冷凝換熱器和熱泵之間的參數匹配規7、律余熱回收系統與原供熱系統之間的優化匹配方法提出系統啟停、調節、安全運行方法及控制策略用戶側負荷需求用戶側負荷需求系統模型系統模型系統配置系統配置優化運行優化運行年凈收益或年凈收益或投資回收期投資回收期最優最優最優配置最優配置結束結束是是否否改變配改變配置參數置參數初投資年等值費用初投資年等值費用年減少運行能耗費用年減少運行能耗費用天然氣煙氣吸收機冷凝換熱器冷卻水冷凍水TTTT控制器伺服放大器伺服放大器AORS485通訊計算機AO煙閥A煙閥B內燃機AIAIAIAI實時冷卻水溫度熱泵煙閥開度實時冷凍水溫度煙氣冷凝換熱器煙閥開度吸收機主控板供熱溫度目標值冷凍水溫度范圍RS485報警Break執行關8、機程序發電功率手動調節檢查冷凍水冷卻水流量有開熱泵煙閥冷水出水降至設定溫度開煙氣冷凝換熱器煙閥RS485報警報警并關閉熱泵煙閥開機否是是BREAK進入調節命令換熱面積對排煙溫度的影響鍋爐房費用隨排煙溫度的變化優化配置流程系統變工況控制原理新流程控制系統原理圖供熱工況系統開機流程15新流程2燃氣內燃機熱電聯產供熱新流程及裝備煙氣80發電常規流程用戶供熱中冷水換熱器燃氣內燃機煙氣換熱器高溫煙氣缸套水換熱器缸套水16新流程2發電用戶供熱中冷水換熱器燃氣內燃機排煙20輸出熱量提高30%以上換熱塔高溫煙氣缸套水熱泵機組吸收式新流程燃氣內燃機熱電聯產供熱新流程及裝備新流程獲得系統及核心設備的發明專利9項19、7新流程3燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產供熱新流程及裝備排煙約80汽輪機空氣天然氣大型燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產供熱系統煙氣余熱占電廠原供熱量的40%S汽水換熱器蒸汽熱網回水熱網供水排汽余熱鍋爐露點約40過量空氣系數大煙氣量大，排煙熱損失大露點溫度低，余熱品位低18新流程3燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產供熱新流程及裝備汽輪機空氣天然氣S蒸汽對燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產系統，發明了源網一體化煙氣乏汽協同回收新流程熱網供水熱網回水大型換熱塔排煙20排汽解決了困擾燃氣電廠供熱能力不足（熱電比小）、燃氣消耗量大的問題，輸出熱量提高40%以上板式換熱器吸收式熱泵機組授權中國發明專利7項國際發明專利1項余熱鍋爐19與常規10、技術比較提高供熱效率10%-15%燃氣內燃機熱電聯產供熱系統省煤器本技術排煙溫度提高供熱效率，%3.4%30%排煙溫度均降到20度排煙溫度和供熱效率方面燃氣鍋爐供熱系統（比較基準熱網回水50度）省煤器空氣預熱器省煤器+空氣預熱器本技術排煙溫度提高供熱效率，%3.4%3.4%5.3%14.4%燃氣輪機熱電聯產供熱系統擴大省煤器本技術排煙溫度提高供熱效率，%9.8%40%提高供熱效率30%以上提高供熱效率40%以上投資回收期4年以內無腐蝕問題本技術性能全面優于其他技術2020 20 51 55 55 80 80 20主要內容技術背景余熱回收工藝及關鍵技術推廣應用及經濟社會效益知識產權情況序號名稱專11、利證授權號1發明專利利用吸收式熱泵回收煙氣余熱的集中供熱系統201110110470.X2發明專利一種以高溫煙氣和熱水為驅動熱源的地溫能供熱制冷機組201019114092.5 3發明專利一種以燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產為主的能源供應系統201010141597.3 4發明專利熱泵型燃氣鍋爐余熱回收機組200910238452.7 5發明專利一種新型吸收式氣-水換熱機組200910089209.9 6發明專利一種增熱型熱電冷聯供系統201010116782.7 7發明專利以高溫氣體為熱源的吸收式供熱制冷一體機200910087691.2 8發明專利一種能夠實現液位自動穩定的蒸發裝置201410012、29503.1 9發明專利用于煙氣余熱回收的填料塔201410397371.8 10發明專利基于溶液吸收循環的煙氣余熱回收系統201010238743.5 11發明專利回收燃氣蒸汽循環熱電廠煙氣余熱的吸收式熱泵供暖裝置1139760.812發明專利利用燃氣蒸汽循環熱電廠煙氣余熱的吸收式熱泵供暖裝置1139761.613發明專利一種適于大溫差、可充分利用能源的溴化鋰吸收式制冷機1115340.714發明專利一種直燃型吸收式冷熱水機組1144419.315發明專利一種以燃氣輪機為動力的雙聯熱泵式熱電聯供系統3109716.216發明專利一種以內燃機為動力的熱泵式熱電聯供系統3109718.917發13、明專利一種以內燃機為動力的雙聯熱泵式熱電聯供系統3109719.718發明專利以固體氧化物燃料電池為發電裝置的熱泵型熱電聯供系統200910081746.9 19發明專利一種開式吸收式熱泵201110200864.4 20實用新型煙氣余熱回收的系統201420456128.4 21實用新型用于鍋爐煙氣余熱回收的分布式監控系統201520466200.6 22實用新型用于收集煙氣中冷凝水的系統201520437918.2 23實用新型余熱回收塔201520437919.7 24實用新型燃機背壓保護裝置201520437936.0 25實用新型基于熱電聯產鍋爐煙氣余熱回收裝置2014206819214、3.3 26實用新型煙氣余熱回收裝置201420469712.3 27實用新型天然氣煙氣余熱余熱回收利用及凈化系統201520688121.3 28實用新型用于煙氣余熱回收的填料塔201420456128.4 29實用新型一種燃氣內燃機熱電冷聯供系統200820079067.9 30國際發明專利Gas-Steam Combined Cycle Centralized Heat Supply Device and Heat Supply MethodPCT/CN2015/08934831國際發明專利一種低氮高效的煙氣余熱回收裝置PCT/CN2015/09699632國際發明專利適于主動配電網的蓄15、能型熱電冷聯供裝置及其運行方法PCT/CN2015/096997授權中國及國際發明專利26項，實用新型專利15項，研究論文95篇。22推廣應用燃氣鍋爐供熱系統總后煙氣全熱回收項目 降低供熱成本286萬元/年 余熱回收量3.18萬GJ/年竹木廠煙氣全熱回收項目 降低供熱成本290萬元/年 余熱回收量3.3萬GJ/年北京永安熱力有限公司南環供熱廠煙氣全熱回收項目 降低供熱成本763萬元/年 余熱回收量8.48萬GJ/年燕山石化星城鍋爐房煙氣全熱回收項目 降低供熱成本280萬元/年 余熱回收量3.0萬GJ/年大龍熱力裕祥鍋爐房煙氣全熱回收項目 降低供熱成本76萬元/年 余熱回收量0.85萬GJ/年昌16、平永安熱力有限公司沙河鍋爐房煙氣全熱回收項目 降低供熱成本48萬元/年 余熱回收量0.53萬GJ/年23推廣應用大型燃氣輪機熱電聯產供熱系統在未來城熱電廠中應用已立項或啟動的項目北京高安屯燃氣熱電廠海淀北部燃氣熱電廠通州能源中心高井燃氣熱電廠24推廣應用應用效果0102030405060煙氣溫度（）煙氣進口溫度煙氣出口溫度已有項目連續運行7年以上總后案例：排煙溫度至20開機前排煙情況開機后排煙情況減少白煙項目運行穩定可靠25推廣應用已實施工程在北京、天津、山西、山東、河北、內蒙古等11個省市獲得大規模應用。應用項目名稱狀態涉及供熱面積（萬）額定余熱回收功率（MW）新增供熱面積（萬）北京市昌平區17、京能未來城科技城電廠煙氣全熱回收項目已實施7002453 北京市昌平區永安熱力有限公司南環供熱廠煙氣全熱回收項目已實施375818 北京市昌平區永安熱力有限公司北環供熱廠煙氣全熱回收項目已實施265613 北京市朝陽區望京藍天鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施14037 北京市豐臺區總后鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施7037 北京市通州區竹木廠鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施20037 北京市房山區燕山石化星城鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施9637 北京市順義區大龍熱力裕祥鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施320.82 北京市昌平區永安熱力有限公司沙河鍋爐房煙氣全熱回收項目已實施210.51 北京市朝陽區東壩鍋爐18、房煙氣全熱回收項目已實施850.20 山西省太原市供熱站煙氣余熱回收項目已實施-2556 天津西站煙氣全熱回收項目已實施351.43 山東省濟南西苑換熱站煙氣全熱回收項目已實施731.53 山東省濟南北郊電廠煙氣全熱回收項目已實施351636 26實現節能減排年節約天然氣1.2億m3減排19.4萬tCO2/年減NOx排放210t/年已實現的社會效益節能減排與低碳技術成果轉化推廣清單（第二批）（2015）國家重點節能技術推廣目錄（2015）列入科技部和發改委節能減排推廣目錄2015年，代表中國節能減排自主技術，在巴黎氣候大會上向世界展出已實施項目促進節能環保產業發展吸收式制冷企業參與制造，帶動行業發展促進產業結構優化升級，增加就業崗位，拉動經濟經濟社會效益27預計在北方地區推廣后，節能-每年節氣60億m3致 謝