1、电厂余热应用于温室生态大棚项目可行性研究报告一、项目概述 1.1.1编制依据 采用热电联供解决城市集中供热问题，已成为减轻城市大气污染，改善城市环境的重要措施之一，据统计我国大多数的城市都采用了集中供热，热电联供已占总供热面积的85%。而我国北方，农业生产无霜期短，我省每年从10月份到来年5月份不宜种植生产，时间长达半年之久。为了延长生产时间，温室大棚种植、养殖得到了广泛的应用，极大缓解了北方吃菜难的问题，但是，大棚在北方地区特别是在冬季受气温影响很大，尤其大棚土壤湿度难以调控，生产并不尽如人意。发展温室种植、养殖，要解决的关键问题是冬季土壤湿度问题，改善温室供热系统性能，提高供热效率。温室大
2、棚生产过程中，温室内加温供暖费用占作业成本比例较大。因此，选择性能可靠、工作稳定、经济适用的热源就显得尤为重要。故电厂余热用于温室大棚独具优势。1.1.2社会需求随着人类进入21世纪，我国农业进入可持续发展的探索热潮。从单纯的追求数量转向追求质量，从追求产量的增长转向追求综合效益的提高。全球的农产品消费市场普遍关注安全性，绿色食品、有机食品受到人们的普遍欢迎，以良好的生态环境和生产有机食品为特征的现代生态农业应运而生，现在人们对绿色无公害食品的需求也越来越大，而食品安全问题却成了我国农产品的“瓶颈”，因此，发展生态农业、开发无公害绿色食品有其必要性和迫切性。生态农业代表了现代农业的发展方向，是
3、农业可持续发展的主要特点之一，合理安排生态大棚的种植、养殖结构，中国果菜为其提供科技含量高的优良品种以及绿色种养技术，形成一定的规模的产业化生产，生态大棚将取得较好的经济效益。无公害、绿色农产品也具有广阔的市场前景。 1.2项目背景 现如今燃煤火电厂的能量转换效率约为40%，60%左右的燃料热量没有被充分利用，而冷源损失占燃料热量的50%左右。在热电厂中，高温高压蒸汽在汽轮机中做功后排入凝汽器，与凝汽器中的循环冷却水进行热交换，换热后的循环水温度为 ，属于低品位热源，很难直接回收利用，往往直接进入冷却塔进行冷却散热。携带余热的循环水虽然温度较低，但水质较好，流量稳定且蕴含着巨大的热能，直接排入
4、空气中不仅浪费了热能还会对空气造成一定的污染。随着科技发展，采用热泵技术回收火电厂余热用于温室大棚的地暖调节具有显著的经济效益和社会效益。二、建设条件2.1公司简介海阳龙凤热电地处海阳市郊凤城镇，装机容量为2*1.2MW抽凝发电机组，担负着为海阳市城区生活供电及部分工业供电。而在热能利用方面尚有很大的市场开发空间。电厂东邻农业产区，为充分利用电厂余热，提升农作物大棚种养水平提供了十分便利的条件。2.2项目优势目前电厂大量余热未得到有效利用，造成了能源浪费。而相比居民集中供热管道长，投资大、热量损失大。因此，利用电厂相邻的大面积农村土地建设温室生态大棚进行优质无公害农产品种植，既可减少供热系统的
5、投资，也可以减少输送过程热量的损失。建设温室生态大棚是电厂资源与现代农业科技生产的完美结合，在追求经济效益、社会效益与生态效益并举的基础上可实现公司经济可持续、深层发展的目的。项目区环境条件好，气候适宜、水资源丰富、土地资源充足，可充分发挥温室大棚的种植优势。利用余热作温室大棚的稳定热源，既保证了生态大棚种植、养殖的生产效率，同时在总体上使电厂与大棚之间形成良性循环，变废为宝，产生良好的经济效益。凭借中国果菜杂志社优质的果菜资源和技术优势，引进经济效益高、市场前景好的珍稀品种，采用良种栽培育苗种植，依托我社各方面的专家力量，采用当下先进的种植方法，不断更新种植技术，做到低投入、高效益。在借助中
6、国果菜品牌优势提高产品附加值的基础上，结合我社在全国的名优特农产品销售渠道，即可实现优质优价的流通配送，又可将新节能型人工智能大棚的全新模式向全国推广，取得较大经济和社会效益。三、技术指标3.1专利技术概述本案中主要采用目前最先进的大棚智能控制系统、专家系统、物联网系统、电厂余热利用、国家专利墙体保温技术以及供暖系统、覆盖系统、内外遮阳系统、强制通风降温系统、顶部开窗系统、苗床系统、施肥系统、循环营养液灌溉系统等多个子系统来实现对大棚人工小气候的实时全面监控管理。通过多系统自动化协调配合能够在大棚内建立一个模拟适合作物生长的最佳气候条件。而且，能调节环境对植物生长的约束，保证经济作物在错节生长
7、和高效产出，使作物不再受气候的影响，完全摆脱了经济作物对自然条件的依赖。3.1.1大棚温室智能控制系统在大棚温室智能控制系统中，能根据目标客户提出的实际问题实时的进行变换，此系统能够即时控制温室内温度、湿度、浓度以及光照的强度等多参数的测控系统。通过该系统的自动调节作用，使温室中环境参数处于事先确定的最佳值，为农作物提供良好的生长环境。计算机采集每一时刻的环境参数因子如温度、湿度、光强等数据数值，自动地进行数据的在线处理及分析，按照目标值对环境的参数进行调控，实现温、水、光、肥、气的全自动化智能控制。本设计由温度检测模块、湿度检测模块、控制单元、显示单元和外围执行机构组成。1. 温度检测模块：
8、负责检测温室大棚内的温度。2. 湿度检测模块：负责检测温室大棚内的湿度。3. 控制单元：主要负责对所有数据进行读取和分析，并执行各项管理功能。4. 显示单元：主要显示温度和湿度检测的数据。5. 外围执行机构：执行控制单元所传输过来的命令。其系统框图如图3.1.1所示：图3.1.1 温室大棚控制系统框图3.1.2物联网监控该系统该系统主要有物联网传感节点、汇聚节点和 M2M 平台组成。物联网传感节点由微处理器、传感器（光照度传感器、二氧化碳传感器、温度、湿度传感器）、基于Zigbee的无线通信模块、电源管理系统组成，一节钮扣电池可以使该节点持续工作2-3年，可以随机部署在温室大棚的任意位置，实现
9、对温室大棚温度、湿度、二氧化碳、光照等的实时采集。3.1.3专家系统在发达国家已经开始运用一种辅助性的计算机温室管理软件(HGM)进而帮助生产者判断和解决病虫害的问题，同时提高了温室的整体管理与监控水平。本案中也将农作物生产过程中温室所采集的数据与标准数据库中的数据进行比对和分析，从而给出农作物的当前的生长状态进行判断，以便将温室大棚控制系统调整到最佳状态。这不仅降低了生产成本，而且还大大地减少农药的使用，从而达到应用非化学方法解决控制病虫害的作用。3.1.4墙体保温专利技术较现阶段我国2米甚至更高厚度的温室大棚保温墙，本案采用我国最新专利技术-EPS，该技术产品导热系数为0.030W/mk，
10、而阻燃性能达到了B1级，其节能指标高于国家标准65%。保温隔热效果好，大大降低了温室大棚冬季采暖和夏季降温的费用。与传统保温隔热材料相比，能够节省能源70%左右。且施工方便，强度高，抗侧压能力强，不仅仅能够降低用工费用，还能节约土地资源加快施工速度。建棚时可直接实现保温层与混凝土的牢固结合，一次性成型，终身无需更换，完全做到建筑节能一体化。图3.1.4EPS模块 3.2基础技术3.2.1余热回收电厂循环水的温度在冬季一般为20-35，在夏季为25-45，且每天的循环水量大，所以该循环水的余热潜能巨大。因此，利用相关热泵技术可将此余热完全应用于温室生态大棚的稳定热源。 电厂余热用于生态大棚，采用
11、热电热泵联合循环，利用热泵装置将低品质的循环冷却水中的余热提升为高品质的可供生态大棚利用的热能，真正将热电正循环和热泵逆循环联合起来。本方案采用吸收式热泵。 3.2.2吸收式热泵应用原理 吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称 AHP，它以蒸汽、热水为驱动热源，把低温热源的热量提取到高温热源中去，从而提高了能源的利用效率。吸收式热泵应用原理是在首站内设置蒸汽型吸收式热泵。见示意图1，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，驱动机内溴化锂溶剂循环做功，产生制冷效应，回收循环水中的余热Q2，加热热网回水。热网得到的有用热量（热网供热量）为消耗的蒸汽热量与回收的循环水余热量之和 Q1+Q2 。图1 吸收式热泵回收
12、余热示意图 3.2.3蒸汽吸收式热泵选型按照机组额定供热抽汽量、抽汽压力以及常用辅助蒸汽用气量计算出排往凝汽器的排汽余热。结合电厂未来供热发展实际情况，经过对热网水流量、供回水温度、热网循环泵入口气浊余量、运行成本、投资收益率等综合因素考虑，尤其核算热网热容量吸纳能力，对各种选型方案进行技术和经济比较，选择合适的热泵。 3.2.4全程自动化监控 本方案为集中监视控制，整个循环水余热回收利用系统在余热利用控制室内实现集中监控。在少量人员巡回检查及配合下，在控制室内通过人机接口界面，实现各个设备的正常启停、运行工况的监视和调整及设备在异常工况下的紧急处理。控制系统按照系统的操作量，设置一台操作员站
13、和一台工程师站，操作员站具备监视系统内每一个模拟量和数字量、显示并确认报警、显示操作指导、建立趋势画面并获得趋势信息、打印报表、操作和控制设备、自动和手动控制方式的选择、调整过程设定值和偏置等功能；工程站除具备操作员站的基本功能外，还具备用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑及修改等功能。3.3供热面积海阳龙凤热电厂，装机容量为2*1.2MW抽凝式发电机组，采用低温余热回收技术，能将热电厂原来排放到环境中的循环水的余热回收，经余热回收机组的加热后用于生态大棚稳定热源，既可以很大程度节省生态大棚对热源的投资，同时也可使机组处于安全运行工况。电厂冷却循环水在冬季冷却塔的水温大约是
14、20-35，余热若按温差10提取，可回收余热量大约为3.77MW，若按照温室大棚采暖指标60W/来计算，该余热全部开发出来可供温室生态大棚面积为6.29万，约合94亩地，可供应100m*30m的大棚20个，余热资源较大，具有较高的节能潜力。足够作为生态大棚在冬春两季稳定热源。较大程度节约生态大棚在生产过程中的投资。3.4大棚技术指标根据温室整体美观性及温室用途考虑，我们设计采用三尖顶连栋温室，该类型温室一跨三屋脊，温室顶部及四周采用国产防紫外线、防结露农业专用聚碳酸酯中空PC板覆盖，南立面采用中空玻璃覆盖，外型美观、环境控制能力强；透光好、通风效果好；保温、降温效果佳、冬夏季运行成本较低。主体
15、热镀锌钢骨架系统，温室采用轻钢结构；主体骨架结构稳定，具有独特的屋面排露结构。主横梁（力霸式梁）采用桁架式梁，承受荷载能力强，屋顶为小尖顶屋面，每一跨（每一个主横梁）上设三个尖形屋顶。整体骨架使用寿命在15年以上。 3.5规划思路生态大棚的建设充分考虑到电厂现有的资源基础，因地制宜，水、电、交通等基础设施足够完善，生态大棚规划以生态农业模式作为大棚的整体布局，依托中国果菜杂志社种植、养殖具有生命力和市场短缺的农业精品，同时发挥生态大棚现有的资源优势，采用无公害农业栽培和种植模式进行生产，形成具有代表性的产品特色，营造“绿色、安全、生态”的生态大棚主体形象。在“绿色消费”已成为我国总体消费的大趋
16、势下，生态大棚进一步加强无公害、绿色农产品的生产模式，最终形成品牌。经过对生态大棚的科学规划，使生态大棚实现其生态效益，以电厂余热与高科技生产技术的结合实现经济效益。依据已建生态大棚的资源属性、海阳市的景观特征以及大棚的现存环境，可在保持生态大棚原有的基础上，结合海阳旅游业未来的发展和大众对旅游观光农业的客观需要，规划出生态大棚的功能分区，开辟一部分“观光农业旅游园”、“绿色食品种植园”等分区。四、效益分析目前我国存在相当一部分进行简单园艺设计的日光温室大棚，在无强制供暖的情况下，在我省冬春两季也只能生产一些耐寒性强的蔬菜，这不仅浪费土地资源，也影响了大棚的经济效益。即使是在这种低产量的条件下
17、，普通的温室日光大棚带来的经济效益也是非常明显的，据之前的统计，一个季度每亩大棚的纯利润在五千到一万五千元不等，造成这种差别的原因是多种多样的，不同的品种、种植技术、销售渠道、市场需求等。但纵观全国整体情况，长江以北，黄河中下游地区效益最好，特别是山东、安徽等地区都非常成功。供暖的日光温室大棚较普通日光大棚的优点是显而易见的，它能够在寒冷的冬春两季人工控制温度，而不受多变气候条件的影响，适合种植各类作物。在种植生长全过程中加快生产步伐，缩短生长周期，同时能够很大程度上提高作物的质量，极大提高大棚单位面积的生产效率。据初步统计，目前当下大多数的热风炉供热的温室大棚，平均每亩地的收益在1.5万元到
18、4万元不等，造成差异的主要原因在于，气候条件、种植技术、作物品种等。而供暖温室大棚有相当一部分投入是用在了热风炉的供热上。初步统计，采用廉价天然气供热，10000平方米的供热投入达50万人民币。若利用电厂余热作为温室生态大棚的固定热源，其产生的经济效益是显而易见的。 随着我国“入世”以来，对现代农业的发展也提供了前所未有的机遇和广阔的市场空间，而生态农业与供暖温室大棚都是顺应了“入世”的需要。但是，我国现存的低效生产力和生产技术与人们日益增长的有效需求矛盾尤为突出，建立温室生态大棚，用优质化与新种植技术改造传统农业生产，用特色化和品牌化形成新的农产品营销模式，加速对传统农业的结构调整和升级换代，具有广阔市场前景。
