中、低温余热回收利用的可行性分析报告

中、低温余热回收利用的可行性分析报告内容摘要：

界； 中、低温余热回收利用的可行性分析 15 II. 利用热经济学分析方法对研究对象进行生命周期 清单分析，最终通过 流图详细反映研究对象的 流情况； 流情况为基础，分别从技术性、经济 性和环境性三方面逐一对研究对象进行分析，在分析过程中，建立相应的评价指标反应系统的各项性能； IV. 将技术指标和经济指标综合考虑，得出技术 /经济综合参考依据，对研究对象进行第一次优化； V. 对于环境指标进行权重，得出唯一的综合环境指标； VI. 将技术 /经济参考依据与综合环境指标综合考虑，完成对系统的第二次优化，得到最终的评价结果。 确定系统研究目标和边界 此体系的分析结果可以用于现有余热回收方案进一步改进的研究，从各方面比较针对同一热源的几种不同的余热回收方案，为政府制定相应的能源政策提供依据。 针对上述研究目标 ，由于余热回收利用途径的多样性，在选择研究对象时，应当根据余热回收目的选择研究对象，对该研究对象的生命周期进行分析，并据此确定研究范围。 中、低温余热回收利用的可行性分析 16 Goal and Bound Life cycle list of exergy analysis Technical Evaluation Thermoeconomics Evaluation Environmental Evaluation Parameter of Technical Improvement Parameter of Technical Rationality The cost of product per unit Parameter of Environmental Evaluation Economic Evaluation of Improvement Parameter of Improvement Weighing Unique Parameter of Environment Evaluation Synthesis Result of Synthetical Evaluation Figure 1. The structure of LCEBT evaluating system 中、低温余热回收利用的可行性分析 17 清单分析 在明确了研究的目标和范围后，对系统进行生命周期 清单分析。 计算中将余热的生命周期作为研究范围，对每个环节进行分析。 清单分析环节分为数据收集、边界定义、 计算、物流分配和数据合理性分析几个方面。 在计算中选择的基准是龟山 —— 吉田基准体系 [14]，基本计算法则是物质平衡和能量平衡法则。 根据 计算公式得到系统各个环节进出口的能量流和 流。 计算公式如下： 混合物 ： ( , ) ( ) ( , , )i a b c a b ce T p x A B C E T p A B C  ～ (1) 偏摩尔 ： ),(),(),(~ 0 cbacbacba CBApTL nxRTCBApTeCBApTE  (2) 纯物质摩尔 ： 0( , , ) ( , ) ( , , )a b c c a b c ph a b ce T p A B C e T A B C e T p A B C (3) 化学 ： 00( , ) ( ) ( ) ( 298 .15 )c a b c c a b c a b ce T A B C e A B C A B C T    (4) 物理 ： 0 0 0( , , ) ( )ph a b ce T p A B C H H T S S    (5) 式中， T为温度， p为压力， R为通用气体常数， x为摩尔分数， ξ 称为化学 的温度修正系数 ，其中 0H 、 00TS和 为基准环境的参数值。 A、 B、 C是元素的种类， a、 b、 c是元素的个数 [15]。 特别指出的是，由于体系分析结果将应用于实际的分析研究中，因此数据合理性分析必须得到重视，只有这样，分析结果才合理可信。 由于系统的生命周期分析需要掌握系统生命中、低温余热回收利用的可行性分析 18 周期各个阶段数 据。 而有些阶段数据收集具有一定难度，必须在分析时进行一定的假设，对系统进行简化，以及借鉴一些其它相近系统的数据。 以上的数据处理过程必须要在报告中明确指出，保持系统分析结果的可信度，使评价具有良好的透明度。 最终系统的生命周期 清单分析的结果将以 流图的形式表示出来。 技术性分析 在技术性分析中，选择 效率 ex 这个指标对系统及其各个环节进行描述，从而选择系统能量使用效率较低的环节作为改进的重点环节。 同时，在衡量系统的技术性时建议引入不可避免 损耗的 概念，通过其与系统实际 损耗的比较得到技术改进潜力指数  ，可以衡量系统的可改进性： ex usefu l exergyin put exergy  (6) u n a v o id a b le e x e rg y lo ssp ra c tic a l e x e rg y lo ss  (7) 热经济性分析 根据生命周期 清单分析，利用传统热经济学方法计算研究对象的成本，并引入单位产品 成本 PRc 这一指标。 注意这里所计算的 经济学成本暂不考虑由于研究 对象对于环境的影响而导致的成本增加。 PR f nfPR fc E c E C   (8) f nffPRPRc E CcE 式中 PRc ， fc 分别代表单位产品与单位燃料的 的平均成本，其单位为 [元 /kJ产品 ]， PRE与 fE 分别代表 产品与燃料的 流，其单位为 [kJ/年 ]。 nfC 为除燃料外的所有其他费用的年金。 对于多元产品系统，则需要根据具体情况进行成本核算。 通过明确余热回收对象将系统中、低温余热回收利用的可行性分析 19 的产品分为主产品和副产品，根据相应的规则进行折算。 在计算过程中，回收的余热所带来的利益也要带入计算，但这于后面的环境评价中的资源回收指标并不重复。 完成研究对象的技术性分析和热经济性分析后，得到了系统 效率 ex ，技术改进潜力指数  和单位产品 成本 PRc 这三个指标，将这三个指标综合考虑，找出系统 效率 ex 与单位产品 成本 PRc 的关系，得到产品 成本 PRc 随系统 效率 ex 变化的曲线，从而实现对系统的第一次优化，也为后面的进一步优化打下基础。 环境分析 环境影响评估环节是本评价方法中非常重要的环节，它是区分传统的热经济学分析方法和 LCEBT评价方法的关键。 它的研究包括以下几个方面： 确定类别、表述和评估 /权重。 参考席德力提出的 LCA环境影响评价指标 [7]以及 王彦峰和冯霄在传统的 分析基础上引入危害系数和效应系数的方法 [8]，结合余热回收系统的特点，确定 LCEBT评价体系中环境分析所要考查的指标为： 1) 资源回收； 2) 水污染； 3) 大气污染； 4) 固体废物； 5) 其他类型污染； 1) 资源回收 这里主要考虑由于余热回收带来的化石燃料资源消耗现状的改变。 在化工厂和发电厂中，化石 燃料资源都被当作是最主要的动力来源。 由于过分的开采和无度的浪费，人类将面临化石燃料资源枯竭的危险。 由于回收的余热不仅可以取代化石燃料资源，重新利用于原有的能量系统，而且可以外供，因此余热回收是在生产过程中节约化石燃料资源最好的途径之中、低温余热回收利用的可行性分析 20 一。 图 2展示了在有余热回收情况下系统的 流情况。 fossil energy resourcesE是指输入系统的化石燃料的 与系统附加电量折算成的化石燃料的 之和； inE 是进入系统除了化石燃料以外的物质的 ； ProductE 是系统产品的 ； recovery heatE 是指回收余热的 ； heat lossE 是系统对环境散热 损失； pamp。 c lossE 是具有一定物理 和化学 的废物被系统排放到环境中而导致的系统损失； inreversibleE 是指系统的不可逆因素导致的 损失。 结合余热回收系统的特点，引入资源回收 指标  ，将其 定义为系统回收余热的 recovery heatE 与系统产品的 ProductE 之比，其物理意义为生产单位产品的 所带来的余热收益 ： recovery heat ProductEE  (9) Figure 2. The distribution of exergy in a production system with waste heat recovery 2) 水污染 系统造成的水污染与系统对环境的废物排放有关 ，不同的排放废物对于水体的污染程度不同。 这里定义水污染指标  ： ,ProductwixiEBE   (10) Production system fossil energy resourcesE recovery heatE ProductE Waste heat recovery heat lossE pamp。 c lossE inreversibleE inE 中、低温余热回收利用的可行性分析 21 其物理意义为生产单位产品 所造成的水污染程度。 ,xiE为系统排放物中第 i 种成分所具有的物理 和化学 ； wiB 为系统排放物中第 i 种成分对于水体的危害系数。 3) 大气污染 系统造成的大气污染不仅与系统对环境的废物排放有关，还与系统散热有关，即系统。