熱電廠余熱梯級利用模式研究

周澤先

（廣東省輕紡建筑設計院）

熱電廠余熱梯級利用模式研究

周澤先

（廣東省輕紡建筑設計院）

在國家迅速發展的今天，節能減排政策也越來越為國家所倡導，針對在生產中如何合理有效的利用余熱，擴大余熱的使用范圍，實現能源的梯級利用，提升總體熱電廠的綜合使用效益成為現階段最嚴峻的研究問題。針對能源的缺少，相關部門也想出了解決的方法：①開發新能源，開發新能源解決現存能源不足的問題，如果開發出的新能源是可再生能源，就更加值得人們的深究。②節約現存能源，在能源的使用中實現梯級利用，減少能源的流失，國家和地方相關部門對節能技術的支持和幫助。本文就熱電廠的能源余熱梯級綜合利用進行研究。

熱電廠；余熱梯級；利用模式

企業生產都需要大量的電能、熱能，因此很多工業區都會就近建設各種規模的熱電廠以滿足該地區企業對用電、用汽的需求。由于不同企業對電能的用量不同，供熱參數各異，需熱電廠對整個供熱區域進行綜合考慮以尋求較經濟合理的集中供熱介質及參數。因此各個熱電廠的形式各有不同，工藝完善程度也參差不齊，甚至有的電廠余熱資源利用率嚴重低下。每一種余熱都具有自身的特點，有的呈液態的形式出現，有的呈氣態的形式出現，如何科學合理地利用余熱資源成為現在熱電廠面臨的主要技術問題，需要相關專業部門的綜合分析和研究，以提升熱電廠的整體效率和整體經濟效益。

圖1為熱電廠余熱梯級利用的一個示意圖。

圖1

1 熱電廠余熱利用實例

平煤集團坑口電廠位于平頂山市西北部，距平頂山市區約12km，距平頂山新城區邊緣約1km。坑口電廠是平煤集團目前最大的企業自備電廠，余熱資源主要服務平煤集團中西部礦區和新城區起步區，自建廠以來，電廠就十分重視能源的梯級綜合利用。利用供熱管網實施公共建筑和重點居民區的中央空調，同時對周邊的高溫礦井實施經濟可靠的余熱制冷降溫，使坑口電廠的余熱由單純供熱轉變為冷熱聯供，余熱利用由3個月延長至10個月，擴大了余熱利用途徑，提高電廠的熱效率和整體經濟效益。

根據上面的余熱利用實例，進行下面的技術和優勢分析。

2 余熱利用的關鍵技術

2.1 用熱平衡

根據上面的實例分析可以看出，余熱的合理利用關鍵點在于季節變換的過程中，都可以達到雙方需要的熱平衡關系，如果在供給方和使用方之間達到余熱使用的平衡狀態，就可以有效地實現熱電廠的綜合節能要求。

2.2 熱電廠自身的供熱范圍

熱電廠的供熱范圍是有明確的要求和界定的，合理的掌控熱電廠供熱的有效范圍對選擇熱電廠的相關設備，掌握熱電廠的運行狀況以及熱電廠可以帶來的經濟效益都有決定性的影響。

2.2.1 最合適的供熱范圍

熱電廠供熱的范圍越大，越可以提升相關供熱規模的優勢，但與此同時，熱電廠的供熱面積越大，其相關的管道線路輸出熱量的損耗也越明顯，資金力量的投入也越多，所以，就熱電廠供熱面積的大小需要有相應的規定，并在實施過程中，嚴格的按照規定制定實施計劃。

2.2.2 熱電廠用戶的性質

由于熱電廠所服務的用戶不同，根據用戶的分類可以分為以下幾種：

（1）以采暖為主的用戶

針對以采暖為主要用途的用戶，換熱器設置在熱電站內部，一次網向用戶群體提供高溫熱水，對于供熱距離較遠地區增加中繼泵輸送。

（2）以工業用汽為主的用戶

針對以工業用汽為主的用戶群體，通過供熱管網直接向外提供蒸汽，根據各個用戶對蒸汽參數的要求尋求一個經濟合適的集中供熱參數值進行供汽。遇到低壓力用戶，可以在用戶端采取減壓的方式來滿足用戶的需求。應經過技術經濟分析盡可能的考慮設置冷凝水回收管道，以減少熱電廠正常補水量。

（3）既有工業用汽又有冷負荷的用戶

針對此種類型用戶通常與工業用汽用戶一樣，通過供熱管網向用戶提供供熱蒸汽，在用戶端設置蒸汽吸收式制冷裝置制冷來滿足用戶的用熱用冷需要。

（4）以空調為主的用戶

針對以空調為主的用戶群體，當輸送蒸汽時，應該在各個小區內設置蒸汽吸收式制冷裝置以滿足用戶的冷負荷要求；當輸送高溫熱水時，應該根據各用戶對熱水參數的要求以及一次網熱水參數確定采用直接連接或是在用戶端設置換熱器來滿足用戶的用熱要求。

3 能源余熱梯級利用效益的分析

3.1 經濟效益

從熱用戶的使用角度來分析，熱電廠的集中供熱與企業分散小鍋爐的供熱相比熱價相當，但熱電廠噸蒸耗鋼量及耗煤量都較分散小鍋爐低。根據上述材料提出的平煤集團中西部礦區全年供電供熱量的相關數據來說，年耗煤量將大大減少，充分體現了節能減排效益。

3.2 環境效益

熱電廠的燃料通常為煤炭，尤其對于坑口電站來說更是如此，煤的燃燒必然會對環境造成負面影響。企業分散小鍋爐通常熱效率較低，煙囪高度較低，噸蒸耗煤量較大、占地面積大。通過集中供熱可以有效地實施能源梯級利用，減少供熱區域內影響環境的煙塵、污水以及噪音。取締企業分散小鍋爐還能節約企業及城市用地。在相同供熱的前提下，熱電廠鍋爐熱效率比分散型小鍋爐的熱效率高出10%以上，從而可以大幅度的減少煤耗量，煙塵、二氧化硫、二氧化碳的排放值也很大程度的減少。供冷采用蒸汽吸收式制冷裝置，采用供熱蒸汽為熱媒，而所采用的制冷劑對環境是安全無污染的，區別于蒸汽壓縮式制冷所采用的氨或者氟利昂工質有毒或者可以破壞臭氧層所帶來的危害，因此利用新型的制冷技術可以有效的減少有害物質的排放。另外，針對余熱制冷，還可以有效的節約用戶用電從而實現雙贏的目的。

3.3 社會的相關效益

在各個企業和政府的推進以及相關技術部門的創新下，全國大多數礦區都設置了自己的熱電廠，利用熱電廠進行冷熱電聯供，可以有效地節約煤資源，響應國家節能減排的號召，促進生態可持續發展的戰略目標，建立循環經濟和諧社會的長遠規劃。

4 結語

就以上的課題可以得到如下結論：遵循能量的合理利用原則是今后發展的重中之重，只有將能源分梯級合理利用才能更好地完成節能減排任務，能級分析建立在熱力學第一定律和第二定律基礎之上，以能級系數作為匹配用能的標準，將功能和用能質量的差值量化到最小值，才是真正的能源梯級利用。在熱電聯產的實施中，一定要合理的掌控熱電聯產相關的三級技術指標：熱電比、總熱效率、熱化系數。只有控制好這三個指標，才能將節約資源的過程細化和完善。熱電廠的余熱梯級利用是一項長遠的目標，只有將相關部門的技術有效的結合在一起，才能將這個問題規制到一個合理、規范的軌道中去，使它的產生能更好地服務于人民的日常生活和環境保護中。

[1]楊佳霖.基于總能系統的熱電聯產集中供熱節能研究[D].華北電力大學，2012.

[2]林世平.分布式能源系統中能源與環境耦合特性及優化集成模型研究[D].武漢理工大學，2011.

[3]楊筱靜.蒸汽型雙效溴化鋰吸收式熱泵機組性能及優化研究[D].天津大學，2012.

[4]吳波.分布式能源冷熱電多聯產系統能效分析與可比性方法研究[D].北京科技大學，2015.

[5]田嘉.大型熱電聯產機組余熱梯級利用研究[D].華北電力大學，2015.

文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2016）13-0234-02

2016-4-15

周澤先（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事電廠集中供熱和壓力管道設計工作。