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        利用ORC發(fā)電提高地?zé)崴寐始凹夹g(shù)經(jīng)濟(jì)性

        2022-08-31 02:31:40張亮亮
        煤氣與熱力 2022年8期
        關(guān)鍵詞:調(diào)峰發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性

        1 概述

        國(guó)家制定了《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017—2021年)》,將改善民生與環(huán)境治理相結(jié)合,堅(jiān)持宜氣則氣、宜電則電、宜煤則煤、宜熱則熱,大力推進(jìn)清潔供暖。截至2019年底,北方地區(qū)清潔供暖率達(dá)55%,比2016年提高21個(gè)百分點(diǎn)。截至2019年底,北方地區(qū)清潔供暖取得明顯進(jìn)展,改善了城鄉(xiāng)居民用能條件和居住環(huán)境。

        由于非供暖期沒有供熱需求,大量地?zé)峋芭涮自O(shè)備存在一定程度的閑置問題。對(duì)于地面輻射供暖系統(tǒng),供水溫度一般為45 ℃,易導(dǎo)致較高品位地?zé)崴母哔|(zhì)低用。利用有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)發(fā)電技術(shù),在非供暖期將地?zé)崴糜诎l(fā)電,在供暖期將較高品位的地?zé)崴糜诎l(fā)電,對(duì)提高地?zé)豳Y源利用程度和經(jīng)濟(jì)性均有益。

        從文獻(xiàn)的年份分布圖(圖1)看,核心期刊和碩博論文中的發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)一個(gè)波動(dòng)過程.具體地,期刊發(fā)文量在2001—2005年呈上升趨勢(shì),2005年達(dá)到高峰.2005—2009年發(fā)文量逐年減少,2009—2012年又反彈上升,2012年達(dá)到最高峰,且多于2005年.兩次上升都是在兩個(gè)版本的義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)頒布之后,這說明課標(biāo)中提出統(tǒng)計(jì)觀念、數(shù)據(jù)分析觀念后引起了大家的關(guān)注.但是,之后的下降趨勢(shì)說明統(tǒng)計(jì)觀念、數(shù)據(jù)分析觀念未引起大家的持續(xù)關(guān)注.

        本文以太原某地?zé)崴犴?xiàng)目為研究對(duì)象,對(duì)利用ORC發(fā)電提高地?zé)崴寐始凹夹g(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討。

        2 項(xiàng)目概況

        太原市某小區(qū)地?zé)崴┡?xiàng)目已平穩(wěn)運(yùn)行5個(gè)供暖期。供熱面積13×10

        m

        ,設(shè)計(jì)熱負(fù)荷6 MW。室內(nèi)采用地面輻射供暖系統(tǒng),設(shè)計(jì)供、回水溫度為45、35 ℃。供暖期為11月1日至次年3月31日,共150 d。供暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為18 ℃,供暖室外計(jì)算溫度為-10.1 ℃。

        質(zhì)量流量為71 t/h的二級(jí)換熱器低溫側(cè)出水依次經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)熱泵機(jī)組蒸發(fā)器放熱,溫度由35.0 ℃降至13.0 ℃,然后回到二級(jí)換熱器吸收地?zé)崴疅崃?。一?jí)熱泵機(jī)組出水溫度為45.0 ℃,質(zhì)量流量為85 t/h。二級(jí)熱泵機(jī)組出水溫度為45.0 ℃,質(zhì)量流量為102 t/h。

        一進(jìn)多功能會(huì)議廳,高潮就看到空空蕩蕩的主席臺(tái)上,只坐著一位長(zhǎng)相俊美氣質(zhì)不凡的中年女人,高潮想,她應(yīng)該是美之廈房地產(chǎn)公司的公關(guān)部經(jīng)理齊眉吧?再看嘉賓席,已有二三十人坐在那里,或看文稿,或打手機(jī),或喝茶,或把玩鉛筆,高潮想,這些人應(yīng)該是各路媒體的英豪們。見高潮和田卓走進(jìn)來,臺(tái)上的那女人立馬走下臺(tái)來,笑吟吟地迎過來,老遠(yuǎn)就招呼道,歡迎大駕光臨,我是美之廈公司的齊眉,請(qǐng)問你們是——

        3 現(xiàn)狀方案

        基于Gephi的高校畢業(yè)生就業(yè)壓力與社會(huì)適應(yīng)關(guān)系的研究述評(píng)………………………………………金 怡(108)

        開采井、回灌井各1口,開采井設(shè)計(jì)出水溫度為65 ℃,回灌井設(shè)計(jì)回灌溫度為15 ℃,設(shè)計(jì)開采、回灌質(zhì)量流量均為70 t/h。采用換熱器、電驅(qū)動(dòng)水源熱泵機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱熱泵機(jī)組)梯級(jí)利用地?zé)崴疅崃?,以燃?xì)忮仩t作為調(diào)峰熱源。熱泵機(jī)組制熱性能系數(shù)為6.0,一級(jí)熱泵機(jī)組額定制熱功率為1 247 kW,二級(jí)熱泵機(jī)組額定制熱功率為1 438 kW。燃?xì)忮仩t額定熱功率為2 100 kW,熱效率為0.95。

        改造后,ORC發(fā)電機(jī)組冷卻器、一級(jí)熱泵機(jī)組、二級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)用戶基本熱負(fù)荷,調(diào)峰鍋爐承擔(dān)用戶尖峰熱負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算,ORC發(fā)電機(jī)組冷卻器承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 732.54 kW,一級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 162.78 kW,二級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 395.33 kW,調(diào)峰鍋爐承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 709.35 kW。

        一級(jí)換熱器、一級(jí)熱泵機(jī)組、二級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)用戶基本熱負(fù)荷,調(diào)峰鍋爐承擔(dān)用戶尖峰熱負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算,一級(jí)換熱器承擔(dān)的熱負(fù)荷為2 197.65 kW,一級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷為988.36 kW,二級(jí)熱泵機(jī)組承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 186.03 kW,調(diào)峰鍋爐承擔(dān)的熱負(fù)荷為1 627.96 kW。

        4 改造方案

        4.1 供暖期

        除在現(xiàn)狀供熱系統(tǒng)基礎(chǔ)上配置1臺(tái)額定發(fā)電功率為167 kW的ORC發(fā)電機(jī)組用于供暖期發(fā)電外,還配置1臺(tái)額定發(fā)電功率為613 kW的ORC發(fā)電機(jī)組用于非供暖期發(fā)電。非供暖期,開采井出水溫度為65 ℃,回灌井回灌溫度為28 ℃,地?zé)崴|(zhì)量流量為70 t/h。

        治療組在治療之前JOA評(píng)分,P>0.05,差異不具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;在治療之后,治療組的JOA評(píng)分要好于對(duì)照組,P<0.05,說明差異具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        現(xiàn)狀供熱系統(tǒng)流程見圖1。質(zhì)量流量為70 t/h的開采井出水經(jīng)旋流除砂器后依次經(jīng)過一級(jí)、二級(jí)換熱器高溫側(cè),溫度由65.0 ℃降至15.7 ℃,在回灌加壓泵作用下回灌至回灌井。一級(jí)換熱器低溫側(cè)出水溫度為45.0 ℃,質(zhì)量流量為189 t/h。

        大力推動(dòng)美國(guó)學(xué)學(xué)科建設(shè)有何理論與現(xiàn)實(shí)意義?中國(guó)的美國(guó)學(xué)學(xué)者應(yīng)有怎樣的學(xué)術(shù)情懷、時(shí)代責(zé)任、價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)和研究視角?如何確定研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)、理論與方法?目前,美國(guó)學(xué)概念尚未得到普遍認(rèn)可,國(guó)內(nèi)美國(guó)學(xué)相關(guān)研究,分散在外語、歷史、文學(xué)、政治等各學(xué)科,相互之間缺乏融合與交叉,沒有形成嚴(yán)密的學(xué)科體系。因此,借助國(guó)別與區(qū)域研究熱潮,外語學(xué)科應(yīng)倡導(dǎo)美國(guó)學(xué)學(xué)科建設(shè)。利用外語優(yōu)勢(shì),運(yùn)用跨學(xué)科理論與方法,加強(qiáng)對(duì)美國(guó)文化的深層次分析,把握美國(guó)文明的歷史脈絡(luò),成為美國(guó)學(xué)教研團(tuán)隊(duì)的生力軍。同時(shí),加強(qiáng)與其他學(xué)科的交流合作,共同承擔(dān)中國(guó)美國(guó)學(xué)學(xué)科建設(shè)的職責(zé)。

        4.2 非供暖期

        改造后供熱系統(tǒng)流程見圖2。在現(xiàn)狀供熱系統(tǒng)基礎(chǔ)上,配置1臺(tái)額定發(fā)電功率為167 kW的ORC發(fā)電機(jī)組與一級(jí)換熱器并聯(lián)。改造后,供暖期一級(jí)換熱器停用。質(zhì)量流量為70 t/h的開采井出水經(jīng)旋流除砂器后進(jìn)入ORC發(fā)電機(jī)組加熱有機(jī)工質(zhì)后溫度由65.0 ℃降至41.0 ℃。質(zhì)量流量為149 t/h的供暖回水在ORC發(fā)電機(jī)組冷卻器中吸收有機(jī)工質(zhì)余熱后溫度由35.0 ℃升至45.0 ℃。

        改造內(nèi)容包括采用ORC發(fā)電機(jī)組利用供暖期地?zé)崴^高品位熱能發(fā)電,非供暖期利用地?zé)峋e置期發(fā)電。

        5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

        5.1 技術(shù)性分析

        由上述分析可知,改造后供暖期可滿足熱負(fù)荷需求,一級(jí)熱泵機(jī)組、二級(jí)熱泵機(jī)組、調(diào)峰鍋爐均在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。這說明,改造達(dá)到了預(yù)期效果,方案技術(shù)可行。

        5.2 經(jīng)濟(jì)性分析

        根據(jù)文獻(xiàn)[1]提供的計(jì)算方法,可計(jì)算得到太原供暖期最大負(fù)荷利用時(shí)間為2 258 h。據(jù)此,測(cè)算改造后熱泵機(jī)組(一級(jí)、二級(jí))耗電量增量、調(diào)峰鍋爐耗氣量增量以及ORC發(fā)電機(jī)組發(fā)電量(供暖期、非供暖期),從而計(jì)算ORC發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)投資回收期。電價(jià)為0.488 元/(kW·h),天然氣價(jià)格為2.8 元/m

        ,天然氣低熱值取36 MJ/m

        。

        由已知參數(shù),可計(jì)算得到改造后一級(jí)、二級(jí)熱泵機(jī)組耗電量增量為14.44×10

        kW·h,調(diào)峰鍋爐耗氣量增量為19.35×10

        m

        。由此可計(jì)算得到,改造后年運(yùn)行費(fèi)用增量為61.23×10

        元/a。

        經(jīng)計(jì)算,ORC發(fā)電機(jī)組供暖期發(fā)電量為60.12×10

        kW·h。非供暖期為215 d,每日發(fā)電時(shí)間按19.2 h計(jì)算,ORC發(fā)電機(jī)組非供暖期發(fā)電量為253.05×10

        kW·h。上網(wǎng)電價(jià)按0.488 元/(kW·h)測(cè)算,改造后年發(fā)電收益為152.83×10

        元/a。與改造前相比,改造后年收益為91.60×10

        元/a。ORC發(fā)電機(jī)組投資按490×10

        元計(jì)算,ORC發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)投資回收期為5.4 a,項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性理想。

        6 結(jié)論

        ① 改造后供暖期可滿足熱負(fù)荷需求,一級(jí)熱泵機(jī)組、二級(jí)熱泵機(jī)組、調(diào)峰鍋爐均在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。改造達(dá)到了預(yù)期效果,方案技術(shù)可行。

        ② 與改造前相比,改造后年收益為91.60×10

        元/a,ORC發(fā)電機(jī)組投資的靜態(tài)投資回收期為5.4 a,項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性理想。

        [1] 王雪惠,師文龍,張 杰. 動(dòng)力集中式與動(dòng)力分布式供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)[J]. 煤氣與熱力,2018(11):A14-A18.

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