簡介
現代工農業生產及人們日常生活不僅需要電能, 還需要一定數量和參數的熱能(蒸汽或熱水)。熱電廠既發電又供熱。隨著國民經濟的發展, “ 推廣熱電聯產, 集中供熱,提高熱電機組利用率, 發展熱能梯級利用技術, 提高熱能綜合利用率” , 已引起各級政府部門的重視。現就熱電聯產循環和供熱汽網兩個基本問題進行一些技術性討論, 以期對熱電廠節能增效、提高熱能利用率有所裨益 。
定義
熱電聯產循環(rogeneratinn cycle)供電和供熱的熱力循環。熱能動力裝置即使採用了各種提高效率的措施，其熱效率依然不高。大部分的熱量被排放到外界環境。熱電聯產循環的目的是在發電的問時.把這部分排放的熱量用來供熱，從而大大提高能源利用效率:當然，使用熱電聯產循環也是有條件的，需要在機組附近有與機組容量相應的、比較集中且穩定的熱用戶。
熱電聯循環既可以以氣體循環為基礎實現，也可以以蒸汽動力循環為基礎實現。前者是將做功後物質所具有的較多餘熱，以向外供熱的方式加以利用.如為配置凝汽器的蘭金循環，蒸汽的溫度很低，其熱量使用價值較低。提高汽輪機的膨脹終壓，則有可能把蒸汽的熱量全部利用起來，這就是具有背壓式機組的熱電聯產循環。另一方案是仍然使用凝汽器，供熱的蒸汽從汽輪機的一個或兩個抽汽日抽出，即成為具有單級或兩級抽汽機組的熱電聯產循環.此外.還有抽汽背壓機組。即同時利用抽汽和乏汽的熱電聯產循環。
熱電聯產循環使燃料發出的熱量或以為電能方式利用，或以供熱能方式利用，理論總的利用率可達100% .實際上也達70%左右。但總的利用率並不能完全說明同題。由於電能的利用價值大大高於熱能的利用價值，龐大而複雜的機組主要作用還是為了獲取電能.所以最好是在給定的供熱量一下儘量提高發電量，使在熱電聯產巾發電量占有更高的份額。
熱電聯產循環對低品位熱能的有效利用
現代凝汽式汽輪機發電廠雖然採用了高參數的新汽、抽汽回熱循環和再熱循環等措施, 但其理想循環熱效率仍在50 %以下, 亦即多半熱能未作利用而散失掉。這些熱量中的絕大部分最終在凝汽器內被冷卻水帶走, 即所謂“ 冷源損失” ,如何利用好這部分低品位熱能, 是熱電生產的關鍵 。
為了提高蒸汽動力裝置的循環熱效率, 通常是把乏汽壓力降低, 有時低達3.4～ 5kPa , 此時相應的乏汽溫度只有26～ 33 ℃。由於傳熱端差的存在, 出口處冷卻水的溫度還更低些。這樣, 儘管乏汽凝結時汽化潛能總量非常大, 但終因能量的可用值太低而無法利用, 任由其排入江河。而另一方面, 現代工業許多工藝卻常需求大量的低壓蒸汽和熱水, 只要發電廠的排汽壓力稍許提高一些, 如增至0.12MPa , 其相應的飽和溫度為104.8℃, 便可滿足一般採暖及日常生活的需要;若提高到0.6 ～ 1.3MPa , 其相應飽和溫度可達159 ～ 192 ℃, 則可滿足諸如化學、食品、製藥、石化、紡織等多種工業的廣泛需求。這樣一來, 以發電廠中、高效率的大型鍋爐代替了各種工廠所自備的、分散的、低效率的小型鍋爐, 而且是用汽輪機已經作了相當一部分動的蒸汽餘熱來向外供熱, 其經濟性是顯而易見的。集中制熱對減輕污染、提高環境品質, 亦是有積極意義的。
熱電聯產循環實際套用
熱電聯產循環,也就是既發電又供熱的動力循環。當蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹作功到達某一規定壓力P2b 後, 即將此乏汽全部引出以供工業生產(或日常生活) 使用。通常這類汽輪機的排汽壓力均高於98.1kPa。有的直接以熱用戶的用熱設備作為它的凝汽器, 如所謂的“背壓式汽輪機” 。杭州某經濟技術開發區熱電廠採用2 台C12-50/ 13 一級抽凝式汽輪機, 供熱壓力1.25MPa (相應供熱溫度320℃), 已經對食品、化工、紡織、化妝品、醫療等27 家企業全面供熱。隨著開發區的不斷發展, 用熱企業還將繼續增加;目前年發電量已達1.4 億kw·h, 實現了真正意義上的熱電聯產循環 。
總結
熱能和電能聯合生產的最主要優點是能夠節省大量燃料。能源是促進現代工農業生產, 推動科學技術發展的重要物質基礎, 也是不斷改善人們物質文化生活的重要條件。電力耗費已成為衡量一個國家技術水平和經濟發展高低的重要標誌。熱電聯產能夠獲得巨大的經濟利益, 熱電廠將成為電力工業發展的一個重大方向。此外, 它還具備以下優點:
(1) 熱電廠以現代化大型設備代替小型分散設備, 實現了繁重勞動的機械化, 節省勞動力, 改善勞動條件。
(2) 大型設備可用當地的低值劣質燃料, 而分散的小型鍋爐則要耗費大量的優質煤。
(3) 減少城市運煤、運灰數量, 減輕運輸壓力。各企業、熱用戶及公用建築不再需要單獨建鍋爐房、煤場等, 節省建設用地, 特別是減輕了對環境的污染。煤煙集中整治, 減輕公害, 改善城市衛生狀況, 美化生活環境 。
