热电联产汽轮机在热电厂中的节能应用

胡晓华　王恒　冯志翔

摘 要：汽轮机一般应用于发电厂热电联产工艺生产过程中，适用于核电生产、油藏化工、冶金制造、造纸生产等制造生产行业中。而热电联产中我国主要以火力发电为主，并强调遵行“上大压小”发电机组应用政策，即在发电原动机组中利用高参数、低能耗、大容量、减排放的汽轮机，通过关停或对小容量汽轮机予以限停等方式来鼓励热电企业推动这一产业政策有效执行，达到促进抽气式、背压式等汽轮机技术工艺不断发展的目的。

关键词：热电联产；汽轮机；背压式；抽气式；节能

中图分类号：TK26 文献标识码：A

我国进入当前新世纪市场经济发展阶段以来，全球经济增长发展迅猛，各行业竞争要求日趋激烈，产业能源供需环境发生重要变革，即能源供需和经济增长的矛盾问题越发明显。处于该严峻形势下，我国于世纪之交2000年初联合国家计委、经贸委、环保总局、建设部共同制定并落实了热电联产有关规定，从而才能在保持电力稳定供需的前提下，达到控制减排、节能降耗、改善大气污染等的环境、经济协调发展这一目的，使国家国计民生下的基础设施建设水平不断提高。因此，热电联产行业中对发电机组汽轮机节能应用研究就显得十分必要。

一、热电联产的主要优势体现

（一）节约燃料

热电联产工艺的执行，可以高效控制或降低热量在冷源中的流失与效益损失，将这些损失的能量有效供给千家万户中，达到效率化的大型锅炉替代原有效率供热较低的小锅炉进行供热这一目的。也就是说，小型锅炉完成采暖供热作业，不仅运作效率相比低下，紧能维持发挥出50%～60%运行效率，同时其也会对生态建设及大气环境造成严重污染。而热电联查工艺推广却能达到75%～90%的锅炉运行效率，从而实现了效率化采暖供热；此外，规模相比较大的发电厂其一般热效率仅能维持在40%左右，而热电联产工艺应用推广以后，其全厂热电效率均高于45%，显然其经济节能效益是显而易见的。

（二）省时增效

热电联产主要通过集中供热的生产方式，并配套热电联产下发电机组的汽轮机等设施应用，起到加强热电厂尽快全面实现机械化与自动化的这一作用。基于此，由于供热设施的自动化程度较高，有力改善了基层生产劳作条件，从而减轻了作业负荷强度，实现了省时增效、控制运行成本这一目的。

（三）减轻污染能耗

热电厂一般都建于城市郊区，或者城市相对偏远地段，以避免对城市生活、生产造成不良环境及效益影响。而热电联产政策及工艺技术的运用，可达到有效控制分散锅炉、控制煤场生产环境的目的，从而使得环境污染在一定程度上达到了有效改善，并有效减轻了城建运煤工作劳动负荷。

二、汽轮机的应用领域

抽气式和背压式汽轮机主要应用生产制造行业，多数以化工油藏、生产发电、冶金生产、造纸加工等相关行业应用为主。而热电联产中主要强调的是通过大容量、高参数的火力发电设施，包括背压式汽轮机、凝汽式汽轮机等的应用，从而达到逐渐改善传统发电机组利用水泵、油泵、风机进行作业的生产局面。一般而言，背压式汽轮机在热电联产工艺生产中非常实用，即主要针对于驱动锅炉水泵、风机、球磨机等进行高效驱动，完成高效循环蒸汽水供热运行，特别是在纯粹以背压式汽轮机为主的电厂中，其节能效果显著。当然，在高抽气压力参数的冷凝式电厂中应用其也具备较高节能效果。即这类电厂中主要利用较高抽气压力来驱动汽轮机生产，从而凭借排汽作用发挥对锅炉实现水加热的供给作用，工业生产具备一定节能降耗特性。

三、汽轮机在发电厂热电联产中的节能经济性比较

当前采取供热或电厂热电联产中，主要的汽轮机生产方式多以背压式、调节气压式、以及两者共用形式为主。电厂中发电机组中利用汽轮机发电，既能利用其排汽作用达到采暖供热的主要效用，同时又能达到发电联产的能源生产作用。这种联产效用发挥往往节能性良好，即这种方式虽然没有冷源循环供电、发热生产运行效率高，生产具有一定制约性、局限性，但是仍然有不少电厂采用这种热电联产作业形式，主要是因为其经济节能效果相对良好。在运用背压式生产机组时，发电供热单位则要考虑热负荷是否具有稳定性，从而才能达到供热生产的“三联供”生产目的，即冬季来临时主要强调集中持续供热，春秋季度来临时主要强调热水排汽，夏季时主要通过溴化锂工艺技术达到制冷生产目的，进而才能保证机组工作的热负荷稳定性，提高机组设施的经济节能特性。例如，某热电厂机组型号为B6—4.9/475/0.98，在2011年4月28日供热38t/h，且其供热压力达到0.90MPa，温度参数为250℃，消耗标煤为5.23t/h，发电量为2800kW·h，锅炉效率为0.88，管道效率为0.98，同时其管网热损失率为0.05，具体指标则如下公式所示：

Qtp=Btp×Qnet （1）

其中，公式中Qtp属于热电厂中的总热能耗量，单位为kJ/h；Btp属于热电厂中总燃消耗量，单位为t/h；Qnet 属于燃料低位发热量，为23310kJ/kg。

此外，由于消耗标煤即热电厂总燃料消耗为5.23t/h，因此经计算Qtp= 153841300kJ/h。

同时，按照供热热耗量公式

Qtp，h=Qh/ηbηp （2）

结合ηb已经提供的锅炉效率0.88，以及管道效率ηp0.98，此外该热电厂实际供给热量为114236780kJ/h，套用公式则可得Qtp，h（供热热耗量）为129813240.85kJ/h。

因此，分配给发电所用的热耗量

Qtp，e=Qtp-Qtp，h （3）

即Qtp=153841300kJ/h与Qtp，h=129813240.85kJ/h相减所得Qtp，e=24028059.15kJ/h。基于此，该厂发电方面热效率ηtp，e=44.25%，供热相关热效率ηtp，h=83.21%。

而采用常见的调节式抽油机组，依据该厂提供2009年3月下旬提供的数据标煤为11.28t/h，且发电量为10785kW·h；以及汽轮机抽气为72t/h；供热能达到60t/h；包括抽气压力0.90MPa；温度参数250℃；锅炉效率与管道效率分别为0.88和0.98，具体应用上述所列公式可得Qtp=328772800kJ/h；Qtp，e=130425182.33kJ/h；ηtp，e=28.56%；ηtp，h=83.24%。

由此可见，在等同温度、压力系数的前提下，供热方面两者热效率几乎等效一致。不过，发电方面，背压式机组显然要比抽凝式汽轮机更为经济、可靠。特别是在当前社会产业发展大力提倡节能降耗、减排节约的经济时代下，热电厂在热电联产工艺应用中应能结合大机组容量、地方标煤控制政策等予以合理选用汽轮机，从而在结合实际的情况下切实在热电联产中达到经济、节能的主要目的。

结语

当前全球经济发展迅猛，能源供需和经济增长之间存在愈发严峻的矛盾对立问题。我国在世纪之交之际虽然完成了和国际市场贸易对接，但随之接踵而来的油藏资源匮乏、电荒、煤荒等问题严重制约了产业经济发展。因此，热电厂应用热电联产工艺时，就汽轮机应用应能结合生产实际情况，认真、谨慎考虑地方政策，以及现有工艺条件进行深刻研究，以此才能配套选用出合理汽轮机组应用生产中，达到节能减排、经济适用的主要生产目的。

参考文献

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