[科普中国]-热电联产循环

简介

现代工农业生产及人们日常生活不仅需要电能, 还需要一定数量和参数的热能(蒸汽或热水)。热电厂既发电又供热。随着国民经济的发展, “ 推广热电联产, 集中供热,提高热电机组利用率, 发展热能梯级利用技术, 提高热能综合利用率” , 已引起各级政府部门的重视。现就热电联产循环和供热汽网两个基本问题进行一些技术性讨论, 以期对热电厂节能增效、提高热能利用率有所裨益1。

定义热电联产循环(rogeneratinn cycle)供电和供热的热力循环。热能动力装置即使采用了各种提高效率的措施，其热效率依然不高。大部分的热量被排放到外界环境。热电联产循环的目的是在发电的问时.把这部分排放的热量用来供热，从而大大提高能源利用效率:当然，使用热电联产循环也是有条件的，需要在机组附近有与机组容量相应的、比较集中且稳定的热用户1。
热电联循环既可以以气体循环为基础实现，也可以以蒸汽动力循环为基础实现。前者是将做功后物质所具有的较多余热，以向外供热的方式加以利用.如为配置凝汽器的兰金循环，蒸汽的温度很低，其热量使用价值较低。提高汽轮机的膨胀终压，则有可能把蒸汽的热量全部利用起来，这就是具有背压式机组的热电联产循环。另一方案是仍然使用凝汽器，供热的蒸汽从汽轮机的一个或两个抽汽日抽出，即成为具有单级或两级抽汽机组的热电联产循环.此外.还有抽汽背压机组。即同时利用抽汽和乏汽的热电联产循环1。
热电联产循环使燃料发出的热量或以为电能方式利用，或以供热能方式利用，理论总的利用率可达100% .实际上也达70%左右。但总的利用率并不能完全说明同题。由于电能的利用价值大大高于热能的利用价值，庞大而复杂的机组主要作用还是为了获取电能.所以最好是在给定的供热量一下尽量提高发电量，使在热电联产巾发电量占有更高的份额。

热电联产循环对低品位热能的有效利用现代凝汽式汽轮机发电厂虽然采用了高参数的新汽、抽汽回热循环和再热循环等措施, 但其理想循环热效率仍在50 %以下, 亦即多半热能未作利用而散失掉。这些热量中的绝大部分最终在凝汽器内被冷却水带走, 即所谓“ 冷源损失” ,如何利用好这部分低品位热能, 是热电生产的关键2。

为了提高蒸汽动力装置的循环热效率, 通常是把乏汽压力降低, 有时低达3.4～ 5kPa , 此时相应的乏汽温度只有26～ 33 ℃。由于传热端差的存在, 出口处冷却水的温度还更低些。这样, 尽管乏汽凝结时汽化潜能总量非常大, 但终因能量的可用值太低而无法利用, 任由其排入江河。而另一方面, 现代工业许多工艺却常需求大量的低压蒸汽和热水, 只要发电厂的排汽压力稍许提高一些, 如增至0.12MPa , 其相应的饱和温度为104.8℃, 便可满足一般采暖及日常生活的需要;若提高到0.6 ～ 1.3MPa , 其相应饱和温度可达159 ～ 192 ℃, 则可满足诸如化学、食品、制药、石化、纺织等多种工业的广泛需求。这样一来, 以发电厂中、高效率的大型锅炉代替了各种工厂所自备的、分散的、低效率的小型锅炉, 而且是用汽轮机已经作了相当一部分动的蒸汽余热来向外供热, 其经济性是显而易见的。集中制热对减轻污染、提高环境品质, 亦是有积极意义的。

热电联产循环实际应用热电联产循环,也就是既发电又供热的动力循环。当蒸汽在汽轮机中绝热膨胀作功到达某一规定压力P2b 后, 即将此乏汽全部引出以供工业生产(或日常生活) 使用。通常这类汽轮机的排汽压力均高于98.1kPa。有的直接以热用户的用热设备作为它的凝汽器, 如所谓的“背压式汽轮机” 。杭州某经济技术开发区热电厂采用2 台C12-50/ 13 一级抽凝式汽轮机, 供热压力1.25MPa (相应供热温度320℃), 已经对食品、化工、纺织、化妆品、医疗等27 家企业全面供热。随着开发区的不断发展, 用热企业还将继续增加;目前年发电量已达1.4 亿kw·h, 实现了真正意义上的热电联产循环2。

总结热能和电能联合生产的最主要优点是能够节省大量燃料。能源是促进现代工农业生产, 推动科学技术发展的重要物质基础, 也是不断改善人们物质文化生活的重要条件。电力耗费已成为衡量一个国家技术水平和经济发展高低的重要标志。热电联产能够获得巨大的经济利益, 热电厂将成为电力工业发展的一个重大方向。此外, 它还具备以下优点:

(1) 热电厂以现代化大型设备代替小型分散设备, 实现了繁重劳动的机械化, 节省劳动力, 改善劳动条件。

(2) 大型设备可用当地的低值劣质燃料, 而分散的小型锅炉则要耗费大量的优质煤。

(3) 减少城市运煤、运灰数量, 减轻运输压力。各企业、热用户及公用建筑不再需要单独建锅炉房、煤场等, 节省建设用地, 特别是减轻了对环境的污染。煤烟集中整治, 减轻公害, 改善城市卫生状况, 美化生活环境3。