如果我告诉你，有可能将你的热电联产工厂的效率提高到100%以上，用同样的燃料产生超过20%的额外区域供热电力，同时减少二氧化碳和其他排放，你会怎么做?
在能源领域工作的每个人都注意到，电价的消亡已经持续了10年。以类似的方式，风能和太阳能已经颠覆了传统的热电联产电厂，使这些电厂的运行复杂化。与此同时，欧盟委员会已经收紧了排放限制，迫使发电厂进行投资。
然而，尽管发电厂运营商目前面临挑战，但仍有许多未开发的潜力。欧洲在近4000个城市拥有4400个集中供热网络和超过7万公里的供热管道，可实现高效供热。
资料来源:哈姆斯塔德和奥尔堡大学，NUTS数据
烟气中含有大量的热量(主要是潜热)，特别是当燃料含水率较高时。燃烧后，燃料水分在烟气中以蒸汽形式存在，具有高焓(kJ/kg)。在正常的燃烧过程中，这种能量没有被利用，所有的能量都在烟雾中消失了。
让我们看看下面发电厂的热平衡和效率图。
通常，热电联产装置的效率已接近90%。电厂整体效率是通过调整计算来计算的，即不考虑烟气湿度损失的能量。虽然有一定的欺骗性，但由于燃料水分的影响非常显著，这种效率计算方法已经成为能源行业的规范。
通过对烟气洗涤器和列管式冷凝器的冷凝效率进行计算，说明了烟气冷凝的可行性。我们得到了110%的效率，这让我们中的一些人怀疑我们是否在凭空产生能量，但热力学的挑战是由于在计算中使用了较低的热值。
当水蒸气凝结成液体时，烟气中几乎最后一滴能量都被释放了。当烟气达到相对湿度为100%的水露点温度时发生凝结。含水率越高(露点温度越高)，集中供热水回水温度越低，热回收量越大。通过将燃烧空气加湿器与冷凝器混合，我们可以实现更大的热回收。离开烟囱的烟气温度甚至可以降低到35°C，这比传统工艺中损失到空气中的热量大约少100°C。
现在，让我们讨论一下金钱方面的问题。通过上面的热电联产(CHP)工厂的例子，将24.7兆瓦的热回收到区域供热网络，我们可以绘制下面的图表。
区域供热需求随供热需求(即天气)而波动。这意味着你不能在一年中充分利用你的潜力。因此，我用绿色突出显示了最可能的利润线。然而，如果集中供暖的回炉温度全年保持不变，则有可能以两条最高利润线之一的方式运行。
提供的数字是每年的毛利润，但总体运营成本相当适中。为优化减排而设计的烟气洗涤器耗电量约160kW。如果采用列管式冷凝器进行最佳热回收，则消耗在30kW左右。用于减少排放的氢氧化钠(NaOH)是这类工厂的经济试剂，总体成本是边际的。
集中供热价格的问题在很大程度上取决于电厂本身和它所向的集中供热网络。计算可以通过使用燃料成本(产生节约)或使用销售价格(产生收入)来完成。例如，在芬兰，生物质发电的价格一直在20欧元/兆瓦时左右。
保守估计，区域供热节约成本为20欧元/兆瓦时，运行时数为4000小时，我们每年可节约约250万欧元，3000小时运行时数为200万欧元。如上所述，结果取决于植物，你应该选择适合你的植物的单位值。
同样，如果你操作一个较小的锅炉，例如100兆瓦。您可以假设20兆瓦的热回收(燃料功率的20%)，并将结果乘以(20/24.7)。
既然我们已经讨论了欧洲尚未开发的潜力和烟气冷凝的各种有趣的经济方式，我们可以进入拯救世界的部分。通过提高热电联产装置的效率，您已经减少了二氧化碳排放和碳足迹。然而，有了烟道气洗涤器或管式冷凝器，也有可能减少其他排放。
烟气洗涤器的减排非常有效，可以实现接近零水平的排放。SO2, HCl和NH3的去除率接近100%，粉尘的去除率在50- 90%之间，这取决于燃料和传入粉尘。即使是NOx也可以通过在洗涤器之前将氮氧化物氧化为可洗涤的元素来减少。
每1兆瓦时的热回收，您就可以获得大约1立方米/小时的冷凝液，可用于您的操作。如果您在脱盐锅炉水生产中使用市政水作为原水，则可以通过使用冷凝水来节约用水并减少用水量。根据生产过程中原水的成本，仅凭这一点就可以节约成本，减少水足迹。
一般来说，减少排放总是意味着增加成本。然而，在当今低电价的环境下，通过烟气冷凝产生集中供热可以帮助您提高利润并减少排放。
Lari-Matti Kuvaja
引用:
Stat, iea, heatroadmap。eu
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Lari-Matti Kuvaja是维美德烟气清洁产品的产品销售经理。他拥有能源技术理学硕士学位坦佩雷理工大学的经济学、工业管理学和拉彭兰塔理工大学的战略金融和商业分析理学硕士(经济学和工商管理)学位。 |
