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过去小学课本写道:中国地大物博。长大后觉得不是,今天更是感到中国能源储备的短缺。中国人口众多,能源消耗量大,也是生产制造大国,产品的单位消耗更是惊人,所以国家层面充分认识到问题的严重性,更进一步限制高耗能的生产,减轻对环保的压力。但如何深度节能,更好地利用现有的能源条件,将高耗能的下游低品位能量利用,至今没有更深度的方式去要求和实施。比如说有成功的成果,有些仅限于奖励的层面,而推广更是应该成为主流,有的推广很慢(像发电厂的循环水供暖问题),不能依法要求实施,也没有定量考核控制,即法定的考核单位定量考核或执法,更广泛的行业能源利用问题也是节能潜力很大的一部分,都值得管理单位思考和关注。以下几方面的认识,希望能促进发电厂余热的利用以及其他方面的思考,在最大程度上减轻雾霾泛滥。
一、充分极大地利用火力蒸汽动力发电余热供暖
虽然过去发改委一直提倡上大压小,政策上没错,但局部地区上不了大(30万千瓦机),应该提倡因地制宜,不论机组大小,关键考虑考核其能源利用率。
首先,超临界火电发电效率不大于43%,一般30万KW机组发电效率35%左右;60万KW效率40%左右,从理论上讲有65%左右的凝汽损失在发电同时,抛给了大气,这块低品位能量按热力学定律是必须排掉的,这一理论单从发电说是正确的,但要利用凝汽余热供暖(上世纪七八十年代供暖条件不具备),直到上世纪90年代才有人提出该排掉的余热再利用问题同时付诸实践,并获成功。
利用6000KW汽轮机组凝汽冷却循环水供暖,先从小热电开始并得到推广,其功不可没。当时国有企业特别是大机组企业,没有也不可能有人去承担或去冒这个改造风险。由于小热电被当成小火电在关停的打压下生存,逼着自己走出这成功之路。这条路为中国火电汽轮机发电余热利用,做了大胆地探索尝试与铺垫。先从东北及承德开始,后延至山东,山东从2000年陆续改造利用。目前山东大部分热电自发进行了汽轮机循环水余热供暖项目的改造,山东某热电从2000年开始改造至今,并进行了低温大流量供暖创新,改造成功效果显著。山东某热电2003年曾提报当时省经委要求推广该项改造成果,所以山东热电改造为循环水供暖的较多,2007年该热电提报国家发改委要求大面积推广,并建议由关停小火电改成建设性利用小火电而实施冬季供暖,大大提高能量利用率,同时为地方供暖服务。2010年后也有30万KW机组作了改造尝试并已成功(汽轮机不用每年更换后级叶片叶轮)。
30万KW机组汽轮发电冷却塔排放损失65%,中温中压6000KW机组损失76%(所以国家关停其纯发电是正确的),单从30万KW机组算起,按65%排放,30万KW×0.65/(1-0.65),为55.7万KW的能量在抛掉,按40W/m2-60W/m2供暖要求计,可供928万-1392万m2的居民供暖,暂抛除垃圾及矸石发电(由于腐蚀磨损的不稳定性),山东大火力发电1977万KW(不含地方小热电)1977×0.65/(1-0.65)排放3671万KW,冬季(按120天计,1吨标煤热值相当于8127KW-H电能)节标煤1300万吨标煤,山东县级城市大部分已由地方热电实施循环水供暖,节约热量很大很可观。
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