【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 界； 中、低溫余熱回收利用的可行性分析 15 II. 利用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行生命周期 清單分析，最終通過 流圖詳細(xì)反映研究對(duì)象的 流情況； 流情況為基礎(chǔ)，分別從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì) 性和環(huán)境性三方面逐一對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析，在分析過程中，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)反應(yīng)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能； IV. 將技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合考慮，得出技術(shù) /經(jīng)濟(jì)綜合參考依據(jù)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行第一次優(yōu)化； V. 對(duì)于環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重，得出唯一的綜合環(huán)境指標(biāo)； VI. 將技術(shù) /經(jīng)濟(jì)參考依據(jù)與綜合環(huán)境指標(biāo)綜合考慮，完成對(duì)系統(tǒng)的第二次優(yōu)化，得到最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。 確定系統(tǒng)研究目標(biāo)和邊界 此體系的分析結(jié)果可以用于現(xiàn)有余熱回收方案進(jìn)一步改進(jìn)的研究，從各方面比較針對(duì)同一熱源的幾種不同的余熱回收方案，為政府制定相應(yīng)的能源政策提供依據(jù)。針對(duì)上述研究目標(biāo) ，由于余熱回收利用途徑的多樣性，在選擇研究對(duì)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)余熱回收目的選擇研究對(duì)象，對(duì)該研究對(duì)象的生命周期進(jìn)行分析，并據(jù)此確定研究范圍。 中、低溫余熱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、低溫余熱回收利用的可行性分析 17 清單分析 在明確了研究的目標(biāo)和范圍后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行生命周期 清單分析。計(jì)算中將余熱的生命周期作為研究范圍，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。清單分析環(huán)節(jié)分為數(shù)據(jù)收集、邊界定義、 計(jì)算、物流分配和數(shù)據(jù)合理性分析幾個(gè)方面。 在計(jì)算中選擇的基準(zhǔn)是龜山 —— 吉田基準(zhǔn)體系 [14]，基本計(jì)算法則是物質(zhì)平衡和能量平衡法則。根據(jù) 計(jì)算公式得到系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)出口的能量流和 流。計(jì)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) 偏摩爾 ： ),(),(),(~ 0 cbacbacba CBApTL nxRTCBApTeCBApTE ?? (2) 純物質(zhì)摩爾 ： 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) 化學(xué) ： 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為溫度， p為壓力， R為通用氣體常數(shù)， x為摩爾分?jǐn)?shù)， ξ 稱為化學(xué) 的溫度修正系數(shù) ，其中 0H 、 00TS和 為基準(zhǔn)環(huán)境的參數(shù)值。 A、 B、 C是元素的種類， a、 b、 c是元素的個(gè)數(shù) [15]。 特別指出的是，由于體系分析結(jié)果將應(yīng)用于實(shí)際的分析研究中，因此數(shù)據(jù)合理性分析必須得到重視，只有這樣，分析結(jié)果才合理可信。由于系統(tǒng)的生命周期分析需要掌握系統(tǒng)生命中、低溫余熱回收利用的可行性分析 18 周期各個(gè)階段數(shù) 據(jù)。而有些階段數(shù)據(jù)收集具有一定難度，必須在分析時(shí)進(jìn)行一定的假設(shè)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，以及借鑒一些其它相近系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。以上的數(shù)據(jù)處理過程必須要在報(bào)告中明確指出，保持系統(tǒng)分析結(jié)果的可信度，使評(píng)價(jià)具有良好的透明度。 最終系統(tǒng)的生命周期 清單分析的結(jié)果將以 流圖的形式表示出來(lái)。 技術(shù)性分析 在技術(shù)性分析中，選擇 效率 ex? 這個(gè)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)及其各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行描述，從而選擇系統(tǒng)能量使用效率較低的環(huán)節(jié)作為改進(jìn)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。同時(shí)，在衡量系統(tǒng)的技術(shù)性時(shí)建議引入不可避免 損耗的 概念，通過其與系統(tǒng)實(shí)際 損耗的比較得到技術(shù)改進(jìn)潛力指數(shù) ? ，可以衡量系統(tǒng)的可改進(jìn)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) 熱經(jīng)濟(jì)性分析 根據(jù)生命周期 清單分析，利用傳統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)方法計(jì)算研究對(duì)象的成本，并引入單位產(chǎn)品 成本 PRc 這一指標(biāo)。注意這里所計(jì)算的 經(jīng)濟(jì)學(xué)成本暫不考慮由于研究 對(duì)象對(duì)于環(huán)境的影響而導(dǎo)致的成本增加。 PR f nfPR fc E c E C? ? ??? (8) f nffPRPRc E CcE????? 式中 PRc ， fc 分別代表單位產(chǎn)品與單位燃料的 的平均成本，其單位為 [元 /kJ產(chǎn)品 ]， PRE?與 fE? 分別代表 產(chǎn)品與燃料的 流，其單位為 [kJ/年 ]。 nfC? 為除燃料外的所有其他費(fèi)用的年金。 對(duì)于多元產(chǎn)品系統(tǒng)，則需要根據(jù)具體情況進(jìn)行成本核算。通過明確余熱回收對(duì)象將系統(tǒng)中、低溫余熱回收利用的可行性分析 19 的產(chǎn)品分為主產(chǎn)品和副產(chǎn)品，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行折算。在計(jì)算過程中，回收的余熱所帶來(lái)的利益也要帶入計(jì)算，但這于后面的環(huán)境評(píng)價(jià)中的資源回收指標(biāo)并不重復(fù)。 完成研究對(duì)象的技術(shù)性分析和熱經(jīng)濟(jì)性分析后，得到了系統(tǒng) 效率 ex? ，技術(shù)改進(jìn)潛力指數(shù) ? 和單位產(chǎn)品 成本 PRc 這三個(gè)指標(biāo)，將這三個(gè)指標(biāo)綜合考慮，找出系統(tǒng) 效率 ex? 與單位產(chǎn)品 成本 PRc 的關(guān)系，得到產(chǎn)品 成本 PRc 隨系統(tǒng) 效率 ex? 變化的曲線，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的第一次優(yōu)化，也為后面的進(jìn)一步優(yōu)化打下基礎(chǔ)。 環(huán)境分析 環(huán)境影響評(píng)估環(huán)節(jié)是本評(píng)價(jià)方法中非常重要的環(huán)節(jié)，它是區(qū)分傳統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法和 LCEBT評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵。它的研究包括以下幾個(gè)方面： 確定類別、表述和評(píng)估 /權(quán)重。參考席德力提出的 LCA環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo) [7]以及 王彥峰和馮霄在傳統(tǒng)的 分析基礎(chǔ)上引入危害系數(shù)和效應(yīng)系數(shù)的方法 [8]，結(jié)合余熱回收系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定 LCEBT評(píng)價(jià)體系中環(huán)境分析所要考查的指標(biāo)為： 1) 資源回收； 2) 水污染； 3) 大氣污染； 4) 固體廢物； 5) 其他類型污染； 1) 資源回收 這里主要考慮由于余熱回收帶來(lái)的化石燃料資源消耗現(xiàn)狀的改變。在化工廠和發(fā)電廠中，化石 燃料資源都被當(dāng)作是最主要的動(dòng)力來(lái)源。由于過分的開采和無(wú)度的浪費(fèi)，人類將面臨化石燃料資源枯竭的危險(xiǎn)。由于回收的余熱不僅可以取代化石燃料資源，重新利用于原有的能量系統(tǒng)，而且可以外供，因此余熱回收是在生產(chǎn)過程中節(jié)約化石燃料資源最好的途徑之中、低溫余熱回收利用的可行性分析 20 一。 圖 2展示了在有余熱回收情況下系統(tǒng)的 流情況。fossil energy resourcesE是指輸入系統(tǒng)的化石燃料的 與系統(tǒng)附加電量折算成的化石燃料的 之和； inE 是進(jìn)入系統(tǒng)除了化石燃料以外的物質(zhì)的 ； ProductE 是系統(tǒng)產(chǎn)品的 ； recovery heatE 是指回收余熱的 ； heat lossE 是系統(tǒng)對(duì)環(huán)境散熱 損失； pamp。c lossE 是具有一定物理 和化學(xué) 的廢物被系統(tǒng)排放到環(huán)境中而導(dǎo)致的系統(tǒng)損失； inreversibleE 是指系統(tǒng)的不可逆因素導(dǎo)致的 損失。結(jié)合余熱回收系統(tǒng)的特點(diǎn)，引入資源回收 指標(biāo) ? ，將其 定義為系統(tǒng)回收余熱的 recovery heatE 與系統(tǒng)產(chǎn)品的 ProductE 之比，其物理意義為生產(chǎn)單位產(chǎn)品的 所帶來(lái)的余熱收益 ： recovery heat ProductEE? ? (9) Figure 2. The distribution of exergy in a production system with waste heat recovery 2) 水污染 系統(tǒng)造成的水污染與系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的廢物排放有關(guān) ，不同的排放廢物對(duì)于水體的污染程度不同。這里定義水污染指標(biāo) ? ： ,ProductwixiEBE? ?? ? (10) Production system fossil energy resourcesE recovery heatE ProductE Waste heat recovery heat lossE pamp。c lossE inreversibleE inE 中、低溫余熱回收利用的可行性分析 21 其物理意義為生產(chǎn)單位產(chǎn)品 所造成的水污染程度。 ,xiE為系統(tǒng)排放物中第 i 種成分所具有的物理 和化學(xué) ； wiB 為系統(tǒng)排放物中第 i 種成分對(duì)于水體的危害系數(shù)。 3) 大氣污染 系統(tǒng)造成的大氣污染不僅與系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的廢物排放有關(guān)，還與系統(tǒng)散熱有關(guān)，即系統(tǒng)