首页> 资料下载 > >文章详情

产业报告2021丨供热技术路线的经济适用性评价:一、供热技术经济适用性评价之洁净煤供热、其他供热技术

发布者:CHIC | 日期:2022-01-04 | 来源:CHIC | 阅读:1017

第四篇 供热技术路线的经济适用性评价

一、供热技术经济适用性评价

3.不同供热方式评价

5洁净煤供热

技术原理。洁净煤技术是从煤炭开发到利用全过程中,旨在减少污染物排放和提高利用效率的煤炭加工、转化、燃烧及污染控制等一系列新技术的总称,是使煤炭作为一种能源达到最大限度的潜能利用,而将释放的污染控制在最低水平实现煤的高效、洁净利用的技术体系。洁净煤技术注重综合效益,实现了环境友好和经济发展的双重效益。而洁净煤供热则是利用洁净煤配专用炉具,实现供热的清洁化。

技术特点。一是节能省煤,炉膛内配氧助燃技术,使炉具燃料燃烧充分,炉具在点火、采暖、封火过程中不冒烟,全程无烟燃烧,热能利用率高,节能省煤,低碳环保。二是一次添料,长时间燃烧。燃烧室空间大,一次添加燃料可长时间燃烧,节省填料次数。三是减排无烟,安全洁净。采用上配氧技术使煤在炉内自燃燃烧,热量充分吸收,燃烧更充分,更节能且火焰集中,室内干净、无味、安全。四是环保,适用燃料为型煤,燃烧时无焦油、火力猛、升温快、不冒烟、不断火,实现节能、环保、安全。五是操作简便,燃烧充分,不需捡煤、筛煤,省事省力。

技术经济性。烤火炉的价格一般为500-700元/台,炊事水暖炉的价格一般为1100-1400元/台,型煤(主流圆形的)的价格一般为1000-1260元/吨,兰炭价格在1100-1200元/吨。其经济性分析见表4-5。

表4-5 汾渭平原某市洁净煤经济性分析

注:运行费用理论值按照热指标平均为80瓦/平方米,取暖面积为100平方米核算。运行费用实际值按照实地测试获得的取暖温度和用能情况,取暖面积为100平方米核算得出。补贴后运行费用根据实际调研情况核算。

发展现状。早在2013年,京津冀地区曾大力推广洁净型煤配套炉具,却于2016年遭遇了推广瓶颈。2017以来,“双替代”持续大力推进,洁净煤推广几近停滞,炉具市场也严重萎缩。在经历了“气荒”事件及“宜煤则煤”提出后,洁净煤在农村清洁取暖中的作用又重新得到了官方重视。事实上,地方层面对洁净煤取暖有巨大的现实需求,具体到地方层面,2019年河北省的洁净煤取暖的覆盖面要超过500万户,保供量不少于765万吨,山东省提出2019年力争推广洁净型煤350万吨的任务;山西省在11个地市开展洁净煤取暖试点;陕西省要求积极推广洁净型煤+高效环保炉具取暖模式,2017年北京怀柔、房山、延庆山区农村推广了洁净型煤+高效环保炉具取暖模式。

适用范围。适合京津冀、汾渭平原、山东省的山区农村和经济富裕地区。


6其它供热技术

①热电厂余热供热

热电厂余热主要是蒸汽发电乏汽凝结为水的潜热,温度虽然较低,但数量巨大,供应稳定。根据热力学第二定律,热量会自发的从高温物体流向低温物体,而不会自发的从低温物体流向高温物体。热电厂余热利用范围小,往往直接通过凉水塔散放到大气中去,或通过海水直流冷却带入大海。随着技术的发展,我国热电厂余热利用技术较多,较为成熟的利用方式有以下两种:第一种方案是通过机组改造提高余热温度。牺牲蒸汽的部分发电量,将余热水温提高至60℃左右,直接用于集中供热。第二种方案是利用低温余热。目前主要通过热泵(Heat Pump)技术,在部分电能或高温热媒的驱动下,将低温余热提取到更高的温度,用于电厂冷水余热或加热供热回水。第一种余热利用方案不适用于较大机组,且冬季采暖期之外运行效率较低,不适合推广。热泵的作用原理与水泵类似。水泵通过机械力作用于水,以提高水的动能,热泵利用高品质能源提高低品位热能。热泵在电力压缩或者化学能驱动下,实现制冷剂在两个换热器中气液相变,热泵送热能的效果。热泵技术源自法国,经由英国科学家完善,后又经过后续近百年的持续研究和发展。热泵技术获得了不断的发展和提高,并逐渐推广使用。热电厂余热供热原理如图4-13。

图4-13 热电厂余热供热原理示意图

热电厂余热供热价格与居民燃烧散煤供热成本相当,或者略低一些,具有良好的经济性。适用于火电厂周边有居民的北方农村地区和气候过渡带的城乡地区。

②工业余热供热

工业余热主要是指工业企业的工艺设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等低品位能源,工业余热的温度大部分在30℃~40℃,温度低、不能直接供热,利用余热回收技术将这些低品位能源加以回收利用,提供工艺热水或者为建筑供热、提供生活热水(如图4-14)。

图4-14 工业余热示意图

该技术的应用不仅减少了工业企业的污染排放,还大幅度降低了工业企业原有的能源消耗。在运用合理的情况下耗电只是常规热泵的三分之一,成本维持在较低水平,运行成本仅为10~15元/吉焦,考虑投资后的综合成本在30~50元/吉焦之间,与燃煤相当。余热回收全部采用电驱动,即电+余热,可以节省减排成本。

我国工业余热资源丰富,在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、煤炭等行业,余热资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,其中可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%。目前我国余热资源利用比例低,大型钢铁企业余热利用率约为 30%~50%,其他行业则更低,余热利用提升潜力大。余热资源是指在现有条件下有可能回收利用而尚未回收利用的能量。余热资源从其来源可分高温烟气余热和冷却介质余热等六类,其中高温烟气余热和冷却介质余热占比最高,分别达到余热总资源的50%和20%左右,是余热回收利用的主要来源。钢铁厂在炼钢过程中会产生大量炉渣,炉渣温度很高,需要冲渣水为其降温,冲渣水中的热量就可以利用工业余热型热泵提取出来。石油输送的过程中需要伴热,传统的伴热热量来源同样是靠在输油管道沿线设锅炉房烧煤供热,开采石油的过程首先是向地下大量注水,再将油水一同抽上来,再实施油水分离的过程,抽取上来并与油分离开来的水是有较高温度的,这部分水的热量同样能够凭借地源热泵被利用起来。

余热供热主要适用于人口密度较高,农村分布较为均匀的北方地区和气候过渡带城乡地区。

③天然气供热

天然气供热技术包括燃气锅炉及壁挂炉、大型燃气热电联产、天然气分布式供热、天然气热泵供热系统等。目前在农村地区用的较多的为燃气壁挂炉,其技术原理如图4-15。

图4-15 燃气壁挂炉供热示意图

100平方米的房间面积,壁挂炉一天需要燃烧12 立方米左右的天然气,以取暖季四个月计算,大约消耗1440立方米天然气,考虑到各地天然气价格不同,实际成本在4000元~5000元。如果采用散煤,实际花费约在2000~2500元。购置燃气壁挂炉需要花费4000~6000元。

适用于天然气管网覆盖的经济条件较好的农村区域,气候过渡带的城镇地区。

④电供热

电采暖是一种将电能转化成热能直接放热或通过热媒介质在采暖管道中循环来满足供暖需求的采暖方式或设备。电采暖分为直热式电暖器、电锅炉、电热膜、相变地热地板、热泵等。我国煤改电工程主要采用蓄热式电暖器、水源/地源热泵、空气源热泵、空调等技术。这里以蓄热式电暖器为例,其供热原理如图4-16。

图4-16 蓄热式电暖器供暖原理示意图

100平方米的房间面积,以取暖季四个月计算,实际供热成本在4000元~6000元。如果采用散煤,实际花费约在2000~2500元。除此之外,直热式电暖器需要花费3000~5000元。

电直热方式可以在电力负荷低谷期把多余电力转换为热量,不仅为当时供热需求提供热源,还储存热量满足电力负荷高峰期供热需求。电直热供热虽然便利,但是却属于大材小用,供暖效率较低,经济性较差。适合在一些特殊地方作为有益补充,比如在无热网和天然气管网覆盖区域,而且气候寒冷,空气源热泵无法运营的地方等。应推行高效电采暖方式,主要为各类电热泵技术(全供暖季综合COP不小于2.5),如地源热泵、空气源热泵、水源热泵等。

⑤储热蓄热技术

储热技术是以储热材料为媒介将太阳能光热、地热、工业余热、低品位废热等热能存储起来,在需要的时候释放,力图解决因时间、空间或强度上的热能供给与需求时间不匹配所带来的问题,最大限度地提高整个系统的能源利用率而逐渐发展起来的一种技术。目前,主要有三种储热方式,包括显热储热、潜热储热(又称为相变储热)和热化学反应储热。根据热时间和蓄热量,蓄热技术可以分为短期蓄热和季节性蓄热。蓄热技术为供热系统提供了灵活性,对于优化供热系统的经济性起到了重要的作用。目前短期蓄热技术在我国供热中已有应用。

季节性蓄热是指将太阳能热水系统吸收的夏季热量储存至冬季使用。跨季节蓄热应用包括蓄热钢罐、蓄热池、土壤源、地下水体等。太阳能跨季节蓄热供暖技术在我国处于发展阶段,地下水池和土壤蓄热最具可行性和推广价值。在我国,太阳能跨季节蓄热供暖主要采用与地源热泵相结合的方式,在提高供热效率的同时可兼顾提高土地资源利用率。

⑥沼气供热技术

沼气工程集中供暖是将农作物秸秆或畜禽粪污等农业废弃物通过大型沼气工程资源化处理生产沼气、生物有机肥,沼气通过管道集中供给农户用于日常炊事和冬季取暖,沼渣沼液加工生产为高效有机肥及其他高值化产品,让农民像城市居民一样足不出户即可享受管道燃气带来的方便实惠。

河北省临漳县狄邱乡北孔村有7个村民小组,502户2291人,耕地面积2170亩,以种小麦、玉米为主,年产秸秆5000吨。冬季最冷月平均气温-1.5℃。农户采暖从当年12月到次年2月,时间90天,主要用电或洁净煤。户均年生活用电1770度,液化气165千克,冬季取暖用洁净煤1.5吨。

河北润泽致民农业科技有限公司利用世行项目建设2万立方米大型沼气工程,年处理农作物秸秆2万多吨、畜禽粪污3000吨,为该村集中供气475户,已运行三年。农户取暖平均每天用气10立方米,售价2.2元/立方米,减少用电400多千瓦时、用煤1.5吨,沼气做饭还可减少用液化气11罐,年节约开支700多元,农民幸福感明显提升。

⑦多能互补供热技术

清洁取暖一方面反映了我国改善大气环境和提高人民生活质量的迫切需求,另一方面我国的清洁取暖难以依靠一两种能源来解决(能源供给与经济性压力),另外在供热管网、电网、天然气管网与调峰等基础设施方面还存着很多短板。当前情况下,发挥清洁煤、电力、天然气、地热等多种清洁能源的优势,宜煤则煤、宜气则气、宜电则电,多能互补,是我国北方地区实现清洁供暖的可行方式。在此背景下,多能互补的供热技术成为一种趋势。

多能互补供热系统,一是可再生能源与常规能源的互补供热系统,包括太阳能+天然气供热系统、太阳能+电供热系统、太阳能+工业余热供热、地热能+电供暖系统、地热能+天然气、供热系统等;二是多种可再生能源供热互补系统,包括太阳能+地热能供热系统、太阳能+生物质能供热系统、太阳能+空气源热泵供热系统、太阳能+地热能+生物质能供热系统等。

多能互补供热系统在我国北方农村地区得到了广泛应用,既节省了农民的供热成本,又提高了供热的稳定性和可靠性。



CHIC官方微信

扫码关注公众号