热电厂余热梯级利用模式研究

周泽先

（广东省轻纺建筑设计院）

热电厂余热梯级利用模式研究

周泽先

（广东省轻纺建筑设计院）

在国家迅速发展的今天，节能减排政策也越来越为国家所倡导，针对在生产中如何合理有效的利用余热，扩大余热的使用范围，实现能源的梯级利用，提升总体热电厂的综合使用效益成为现阶段最严峻的研究问题。针对能源的缺少，相关部门也想出了解决的方法：①开发新能源，开发新能源解决现存能源不足的问题，如果开发出的新能源是可再生能源，就更加值得人们的深究。②节约现存能源，在能源的使用中实现梯级利用，减少能源的流失，国家和地方相关部门对节能技术的支持和帮助。本文就热电厂的能源余热梯级综合利用进行研究。

热电厂；余热梯级；利用模式

企业生产都需要大量的电能、热能，因此很多工业区都会就近建设各种规模的热电厂以满足该地区企业对用电、用汽的需求。由于不同企业对电能的用量不同，供热参数各异，需热电厂对整个供热区域进行综合考虑以寻求较经济合理的集中供热介质及参数。因此各个热电厂的形式各有不同，工艺完善程度也参差不齐，甚至有的电厂余热资源利用率严重低下。每一种余热都具有自身的特点，有的呈液态的形式出现，有的呈气态的形式出现，如何科学合理地利用余热资源成为现在热电厂面临的主要技术问题，需要相关专业部门的综合分析和研究，以提升热电厂的整体效率和整体经济效益。

图1为热电厂余热梯级利用的一个示意图。

图1

1 热电厂余热利用实例

平煤集团坑口电厂位于平顶山市西北部，距平顶山市区约12km，距平顶山新城区边缘约1km。坑口电厂是平煤集团目前最大的企业自备电厂，余热资源主要服务平煤集团中西部矿区和新城区起步区，自建厂以来，电厂就十分重视能源的梯级综合利用。利用供热管网实施公共建筑和重点居民区的中央空调，同时对周边的高温矿井实施经济可靠的余热制冷降温，使坑口电厂的余热由单纯供热转变为冷热联供，余热利用由3个月延长至10个月，扩大了余热利用途径，提高电厂的热效率和整体经济效益。

根据上面的余热利用实例，进行下面的技术和优势分析。

2 余热利用的关键技术

2.1 用热平衡

根据上面的实例分析可以看出，余热的合理利用关键点在于季节变换的过程中，都可以达到双方需要的热平衡关系，如果在供给方和使用方之间达到余热使用的平衡状态，就可以有效地实现热电厂的综合节能要求。

2.2 热电厂自身的供热范围

热电厂的供热范围是有明确的要求和界定的，合理的掌控热电厂供热的有效范围对选择热电厂的相关设备，掌握热电厂的运行状况以及热电厂可以带来的经济效益都有决定性的影响。

2.2.1 最合适的供热范围

热电厂供热的范围越大，越可以提升相关供热规模的优势，但与此同时，热电厂的供热面积越大，其相关的管道线路输出热量的损耗也越明显，资金力量的投入也越多，所以，就热电厂供热面积的大小需要有相应的规定，并在实施过程中，严格的按照规定制定实施计划。

2.2.2 热电厂用户的性质

由于热电厂所服务的用户不同，根据用户的分类可以分为以下几种：

（1）以采暖为主的用户

针对以采暖为主要用途的用户，换热器设置在热电站内部，一次网向用户群体提供高温热水，对于供热距离较远地区增加中继泵输送。

（2）以工业用汽为主的用户

针对以工业用汽为主的用户群体，通过供热管网直接向外提供蒸汽，根据各个用户对蒸汽参数的要求寻求一个经济合适的集中供热参数值进行供汽。遇到低压力用户，可以在用户端采取减压的方式来满足用户的需求。应经过技术经济分析尽可能的考虑设置冷凝水回收管道，以减少热电厂正常补水量。

（3）既有工业用汽又有冷负荷的用户

针对此种类型用户通常与工业用汽用户一样，通过供热管网向用户提供供热蒸汽，在用户端设置蒸汽吸收式制冷装置制冷来满足用户的用热用冷需要。

（4）以空调为主的用户

针对以空调为主的用户群体，当输送蒸汽时，应该在各个小区内设置蒸汽吸收式制冷装置以满足用户的冷负荷要求；当输送高温热水时，应该根据各用户对热水参数的要求以及一次网热水参数确定采用直接连接或是在用户端设置换热器来满足用户的用热要求。

3 能源余热梯级利用效益的分析

3.1 经济效益

从热用户的使用角度来分析，热电厂的集中供热与企业分散小锅炉的供热相比热价相当，但热电厂吨蒸耗钢量及耗煤量都较分散小锅炉低。根据上述材料提出的平煤集团中西部矿区全年供电供热量的相关数据来说，年耗煤量将大大减少，充分体现了节能减排效益。

3.2 环境效益

热电厂的燃料通常为煤炭，尤其对于坑口电站来说更是如此，煤的燃烧必然会对环境造成负面影响。企业分散小锅炉通常热效率较低，烟囱高度较低，吨蒸耗煤量较大、占地面积大。通过集中供热可以有效地实施能源梯级利用，减少供热区域内影响环境的烟尘、污水以及噪音。取缔企业分散小锅炉还能节约企业及城市用地。在相同供热的前提下，热电厂锅炉热效率比分散型小锅炉的热效率高出10%以上，从而可以大幅度的减少煤耗量，烟尘、二氧化硫、二氧化碳的排放值也很大程度的减少。供冷采用蒸汽吸收式制冷装置，采用供热蒸汽为热媒，而所采用的制冷剂对环境是安全无污染的，区别于蒸汽压缩式制冷所采用的氨或者氟利昂工质有毒或者可以破坏臭氧层所带来的危害，因此利用新型的制冷技术可以有效的减少有害物质的排放。另外，针对余热制冷，还可以有效的节约用户用电从而实现双赢的目的。

3.3 社会的相关效益

在各个企业和政府的推进以及相关技术部门的创新下，全国大多数矿区都设置了自己的热电厂，利用热电厂进行冷热电联供，可以有效地节约煤资源，响应国家节能减排的号召，促进生态可持续发展的战略目标，建立循环经济和谐社会的长远规划。

4 结语

就以上的课题可以得到如下结论：遵循能量的合理利用原则是今后发展的重中之重，只有将能源分梯级合理利用才能更好地完成节能减排任务，能级分析建立在热力学第一定律和第二定律基础之上，以能级系数作为匹配用能的标准，将功能和用能质量的差值量化到最小值，才是真正的能源梯级利用。在热电联产的实施中，一定要合理的掌控热电联产相关的三级技术指标：热电比、总热效率、热化系数。只有控制好这三个指标，才能将节约资源的过程细化和完善。热电厂的余热梯级利用是一项长远的目标，只有将相关部门的技术有效的结合在一起，才能将这个问题规制到一个合理、规范的轨道中去，使它的产生能更好地服务于人民的日常生活和环境保护中。

[1]杨佳霖.基于总能系统的热电联产集中供热节能研究[D].华北电力大学，2012.

[2]林世平.分布式能源系统中能源与环境耦合特性及优化集成模型研究[D].武汉理工大学，2011.

[3]杨筱静.蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究[D].天津大学，2012.

[4]吴波.分布式能源冷热电多联产系统能效分析与可比性方法研究[D].北京科技大学，2015.

[5]田嘉.大型热电联产机组余热梯级利用研究[D].华北电力大学，2015.

文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2016）13-0234-02

2016-4-15

周泽先（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事电厂集中供热和压力管道设计工作。