1、天然气烟气全热回收技术及应用主要内容余热回收工艺及关键技术推广应用及经济社会效益技术背景提高天然气的供热效率技术背景提高天然气的供热效率意义重大严寒期气源保障困难气荒问题经济成本高政府财政补贴负担重天然气供热需要解决的问题天然气供热的比重越来越大关键3*2017北京市用气比率技术背景全热=显热+潜热现状系统排烟温度约8090度燃气燃烧反应方程式 CH4+2O2=CO2+2H2O降低排烟温度，充分回收烟气热量。1Nm3 天然气燃烧后产生1.65kg水蒸气。降到20，可使效率提升15%-20%。以北京为例，每年可节省立方米。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 过量空气系数排烟温度（）天然气低位热值效率（%）提高天然气供热效率的途径露点温度区间如何提高天然气的供热效率？提升15%-20%20亿4技术背景国内外技术路线技术路线1：省煤器技术路线2：空气预热器*基于热网回水温度50度左右条件下。热网50回水省煤器燃气锅炉天然气空气0热网回水65热网供水120空气预热器天然气空气40热网供水120热网回水50空气0燃气锅炉烟气100排烟50烟气100排烟50上述两种技术，效率提高值仅在5%以内。常规技术仅能将排烟温度降至约505技术背景若要进一步回3、收烟气全热，有两个难题：如何将烟气中露点温度以下的低品位全热（20-50）取出，用来加热50以上的热网水？烟气冷凝水呈酸性，严重腐蚀换热面。6技术发明背景创新思路利用高温烟气的显热驱动回收低温烟气全热总体思路热网回水热网供水高温烟气排烟20高温显热Q1热网热量Q3Q1+Q2=Q35020-50低品位烟气全热吸收式热泵低温全热Q27间壁式换热器不额外消耗技术发展历程2000年开始研究烟气余热回收技术2010天津西站项目2011年东坝锅炉房烟气余热回收项目2012-2013年北京市科委两大示范工程2000年，在清华提出2005年，在清华大学超低能耗示范楼建立热电冷三联供系统（间壁式换热器）20084、年，北京南站热电冷三联供系统（间壁式换热器）开发出专用于烟气余热深度回收项目的吸收式热泵采用间壁式换热器该技术首次应用于燃气锅炉烟气余热回收采用直接接触式换热器2015年巴黎气候大会 该技术首次应用于燃气电厂烟气余热回收项目 巴黎气候大会中国三大推荐技术之一通州竹木场锅炉烟气余热回收北京总后63号院锅炉烟气余热回收2017年北京市科学技术奖一等奖 获该领域唯一奖项“首都蓝天科技示范工程”奖 北京市科学技术奖一等奖技术背景冷凝水技术背景创新思路利用高温烟气的显热驱动回收低温烟气全热总体思路热网回水热网供水高温烟气排烟20高温显热Q1热网热量Q3Q1+Q2=Q3直接接触式换热塔60中和自动加碱装置5、20-50低品位烟气全热吸收式热泵低温全热Q29实现余热回收、减排与节水的一体化不额外消耗 避免了传热面的腐蚀问题 换热效果增强，端差不到2 阻力大幅减小 体积为间壁式的20%50%减排NOx技术发明背景排烟温度20总体思路燃气锅炉供热新流程燃气内燃机热电联产供热新流程燃气轮机热电联产供热新流程产业化并推广应用123燃气内燃机热电联产供热燃气轮机热电联产供热燃气锅炉供热系统余热回收机组与直接接触式换热塔10主要内容技术背景推广应用及经济社会效益余热回收工艺及关键技术新流程1燃气锅炉供热新流程及装备排烟80一次网回水锅炉受热面燃气一次网供水锅炉燃烧室常规系统12新流程1燃气锅炉供热新流程及装备锅6、炉受热面燃气一次网回水一次网供水高温烟气燃烧室吸收式热泵机组排烟20回收冷凝水换热塔授权发明专利9项锅炉供热效率提高10%以上1120-50新流程1装备研发2：直接接触式换热塔燃气锅炉供热新流程及装备喷嘴试验台不同喷嘴压力-流量特性曲线气动力表面张力液滴粒径喷嘴雾化角贯穿距 实心锥 空心锥 螺旋喷嘴雾化全息照片机理研究实验研究直接接触式换热掌握粒度、水汽比、雾化压力等诸多规律解决了低压头雾化、最优水气比选择、流场优化、高效除雾、防腐等技术难题旋流除雾器流场模拟两级旋流除雾器实测性能喷嘴雾化14新流程1燃气锅炉供热新流程及装备新系统的优化设计与运行技术支撑体系揭示冷凝换热器和热泵之间的参数匹配规7、律余热回收系统与原供热系统之间的优化匹配方法提出系统启停、调节、安全运行方法及控制策略用户侧负荷需求用户侧负荷需求系统模型系统模型系统配置系统配置优化运行优化运行年净收益或年净收益或投资回收期投资回收期最优最优最优配置最优配置结束结束是是否否改变配改变配置参数置参数初投资年等值费用初投资年等值费用年减少运行能耗费用年减少运行能耗费用天然气烟气吸收机冷凝换热器冷却水冷冻水TTTT控制器伺服放大器伺服放大器AORS485通讯计算机AO烟阀A烟阀B内燃机AIAIAIAI实时冷却水温度热泵烟阀开度实时冷冻水温度烟气冷凝换热器烟阀开度吸收机主控板供热温度目标值冷冻水温度范围RS485报警Break执行关8、机程序发电功率手动调节检查冷冻水冷却水流量有开热泵烟阀冷水出水降至设定温度开烟气冷凝换热器烟阀RS485报警报警并关闭热泵烟阀开机否是是BREAK进入调节命令换热面积对排烟温度的影响锅炉房费用随排烟温度的变化优化配置流程系统变工况控制原理新流程控制系统原理图供热工况系统开机流程15新流程2燃气内燃机热电联产供热新流程及装备烟气80发电常规流程用户供热中冷水换热器燃气内燃机烟气换热器高温烟气缸套水换热器缸套水16新流程2发电用户供热中冷水换热器燃气内燃机排烟20输出热量提高30%以上换热塔高温烟气缸套水热泵机组吸收式新流程燃气内燃机热电联产供热新流程及装备新流程获得系统及核心设备的发明专利9项19、7新流程3燃气蒸汽联合循环热电联产供热新流程及装备排烟约80汽轮机空气天然气大型燃气蒸汽联合循环热电联产供热系统烟气余热占电厂原供热量的40%S汽水换热器蒸汽热网回水热网供水排汽余热锅炉露点约40过量空气系数大烟气量大，排烟热损失大露点温度低，余热品位低18新流程3燃气蒸汽联合循环热电联产供热新流程及装备汽轮机空气天然气S蒸汽对燃气蒸汽联合循环热电联产系统，发明了源网一体化烟气乏汽协同回收新流程热网供水热网回水大型换热塔排烟20排汽解决了困扰燃气电厂供热能力不足（热电比小）、燃气消耗量大的问题，输出热量提高40%以上板式换热器吸收式热泵机组授权中国发明专利7项国际发明专利1项余热锅炉19与常规10、技术比较提高供热效率10%-15%燃气内燃机热电联产供热系统省煤器本技术排烟温度提高供热效率，%3.4%30%排烟温度均降到20度排烟温度和供热效率方面燃气锅炉供热系统（比较基准热网回水50度）省煤器空气预热器省煤器+空气预热器本技术排烟温度提高供热效率，%3.4%3.4%5.3%14.4%燃气轮机热电联产供热系统扩大省煤器本技术排烟温度提高供热效率，%9.8%40%提高供热效率30%以上提高供热效率40%以上投资回收期4年以内无腐蚀问题本技术性能全面优于其他技术2020 20 51 55 55 80 80 20主要内容技术背景余热回收工艺及关键技术推广应用及经济社会效益知识产权情况序号名称专11、利证授权号1发明专利利用吸收式热泵回收烟气余热的集中供热系统201110110470.X2发明专利一种以高温烟气和热水为驱动热源的地温能供热制冷机组201019114092.5 3发明专利一种以燃气蒸汽联合循环热电联产为主的能源供应系统201010141597.3 4发明专利热泵型燃气锅炉余热回收机组200910238452.7 5发明专利一种新型吸收式气-水换热机组200910089209.9 6发明专利一种增热型热电冷联供系统201010116782.7 7发明专利以高温气体为热源的吸收式供热制冷一体机200910087691.2 8发明专利一种能够实现液位自动稳定的蒸发装置201410012、29503.1 9发明专利用于烟气余热回收的填料塔201410397371.8 10发明专利基于溶液吸收循环的烟气余热回收系统201010238743.5 11发明专利回收燃气蒸汽循环热电厂烟气余热的吸收式热泵供暖装置1139760.812发明专利利用燃气蒸汽循环热电厂烟气余热的吸收式热泵供暖装置1139761.613发明专利一种适于大温差、可充分利用能源的溴化锂吸收式制冷机1115340.714发明专利一种直燃型吸收式冷热水机组1144419.315发明专利一种以燃气轮机为动力的双联热泵式热电联供系统3109716.216发明专利一种以内燃机为动力的热泵式热电联供系统3109718.917发13、明专利一种以内燃机为动力的双联热泵式热电联供系统3109719.718发明专利以固体氧化物燃料电池为发电装置的热泵型热电联供系统200910081746.9 19发明专利一种开式吸收式热泵201110200864.4 20实用新型烟气余热回收的系统201420456128.4 21实用新型用于锅炉烟气余热回收的分布式监控系统201520466200.6 22实用新型用于收集烟气中冷凝水的系统201520437918.2 23实用新型余热回收塔201520437919.7 24实用新型燃机背压保护装置201520437936.0 25实用新型基于热电联产锅炉烟气余热回收装置2014206819214、3.3 26实用新型烟气余热回收装置201420469712.3 27实用新型天然气烟气余热余热回收利用及净化系统201520688121.3 28实用新型用于烟气余热回收的填料塔201420456128.4 29实用新型一种燃气内燃机热电冷联供系统200820079067.9 30国际发明专利Gas-Steam Combined Cycle Centralized Heat Supply Device and Heat Supply MethodPCT/CN2015/08934831国际发明专利一种低氮高效的烟气余热回收装置PCT/CN2015/09699632国际发明专利适于主动配电网的蓄15、能型热电冷联供装置及其运行方法PCT/CN2015/096997授权中国及国际发明专利26项，实用新型专利15项，研究论文95篇。22推广应用燃气锅炉供热系统总后烟气全热回收项目 降低供热成本286万元/年 余热回收量3.18万GJ/年竹木厂烟气全热回收项目 降低供热成本290万元/年 余热回收量3.3万GJ/年北京永安热力有限公司南环供热厂烟气全热回收项目 降低供热成本763万元/年 余热回收量8.48万GJ/年燕山石化星城锅炉房烟气全热回收项目 降低供热成本280万元/年 余热回收量3.0万GJ/年大龙热力裕祥锅炉房烟气全热回收项目 降低供热成本76万元/年 余热回收量0.85万GJ/年昌16、平永安热力有限公司沙河锅炉房烟气全热回收项目 降低供热成本48万元/年 余热回收量0.53万GJ/年23推广应用大型燃气轮机热电联产供热系统在未来城热电厂中应用已立项或启动的项目北京高安屯燃气热电厂海淀北部燃气热电厂通州能源中心高井燃气热电厂24推广应用应用效果0102030405060烟气温度（）烟气进口温度烟气出口温度已有项目连续运行7年以上总后案例：排烟温度至20开机前排烟情况开机后排烟情况减少白烟项目运行稳定可靠25推广应用已实施工程在北京、天津、山西、山东、河北、内蒙古等11个省市获得大规模应用。应用项目名称状态涉及供热面积（万）额定余热回收功率（MW）新增供热面积（万）北京市昌平区17、京能未来城科技城电厂烟气全热回收项目已实施7002453 北京市昌平区永安热力有限公司南环供热厂烟气全热回收项目已实施375818 北京市昌平区永安热力有限公司北环供热厂烟气全热回收项目已实施265613 北京市朝阳区望京蓝天锅炉房烟气全热回收项目已实施14037 北京市丰台区总后锅炉房烟气全热回收项目已实施7037 北京市通州区竹木厂锅炉房烟气全热回收项目已实施20037 北京市房山区燕山石化星城锅炉房烟气全热回收项目已实施9637 北京市顺义区大龙热力裕祥锅炉房烟气全热回收项目已实施320.82 北京市昌平区永安热力有限公司沙河锅炉房烟气全热回收项目已实施210.51 北京市朝阳区东坝锅炉18、房烟气全热回收项目已实施850.20 山西省太原市供热站烟气余热回收项目已实施-2556 天津西站烟气全热回收项目已实施351.43 山东省济南西苑换热站烟气全热回收项目已实施731.53 山东省济南北郊电厂烟气全热回收项目已实施351636 26实现节能减排年节约天然气1.2亿m3减排19.4万tCO2/年减NOx排放210t/年已实现的社会效益节能减排与低碳技术成果转化推广清单（第二批）（2015）国家重点节能技术推广目录（2015）列入科技部和发改委节能减排推广目录2015年，代表中国节能减排自主技术，在巴黎气候大会上向世界展出已实施项目促进节能环保产业发展吸收式制冷企业参与制造，带动行业发展促进产业结构优化升级，增加就业岗位，拉动经济经济社会效益27预计在北方地区推广后，节能-每年节气60亿m3致 谢