热电厂余热利用技术

冬季集中供热对于我国北方居民来说，与燃气、自来水、电力一样，已经成为不可或缺的民生工程。我国目前城镇供热以集中供热的方式为主，集中供热方式近年来呈现多样化发展，但热电厂供热方式仍占有较大比重。具备供热功能的电厂简称热电厂。热电联产机组能很大程度上利用电厂余热，提高电厂经济效益，减少环境污染和能源浪费。热电厂作为一个复杂程度高、专业设备多的系统，在余热利用方面有较大提升和改造空间。近年来，在供热面积扩张和节能环保政策的双重压力下，热电厂的余热利用技术获得了较大发展和较多实践。热电厂实施余热利用技术，一方面直接给热电厂带来了可观的经济效益，另一方面节能项目还可以获得国家的政策和资金支持，具有很高的社会意义和推广价值。

1 热电厂和集中供热

热电厂将做功余热用于集中供热，与纯冷凝机组发电厂相比，实现热能梯级充分利用，更加合理的利用了热能。纯凝汽发电厂，只利用了发电效益高的高品位能量。为了提高锅炉效率，需要将做功乏汽在冷凝器中凝结为水。如此一来，大量低品位热能通过冷凝器传递给冷却水，散失到环境里，不仅造成能源浪费，还对环境造成污染。

热电厂的设立，从建设之初就需要综合考虑供热需求，尽量实现经济效益最大化，常“以热定电”以确保能量合理高效利用。锅炉产生的蒸汽进入汽轮机做功时，依次进入高压缸、中压缸和低压缸，其做功效率也逐渐降低。热电厂将发电能力已经较低的中、低压蒸汽引入汽水换热器，将热量传递给集中供热回水，以达到所需温度。我国热电厂集中供热系统一般由位于热电厂内的换热首站、连接热电厂和热力站的一次管网系统、一二次系统的换热站、连接换热站和用户的二次管网系统和热用户房间，这五个部分组成。热电厂内的换热首站内，主要包括换热设备、循环水泵、补水系统等部分设备。换热首站的换热器一般为汽水换热器，其作用为利用汽轮机抽汽加热一次管网回水。加热后的软化水在循环泵的作用下，经由供热一次管网通过供热介质将热量输送到换热站。换热首站所需提供的热量为各换热站所需热量之和，各换热站所需热量又为各热用户所需热量之和。热量计算公式如下：

Q=q×A×10-3 KW

式中： Q-采暖热负荷(KW)

q-采暖热指标(W/m2)

A-采暖建筑面积(m2)

q取值应考虑管网热损失，约5%

热电厂抽汽量根据蒸汽温度和压力计算确定，通过电动调节阀门实现调节，确保汽水换热器在高效工作区间。

2 热电厂余热及其利用技术

热电厂余热主要是蒸汽发电乏汽凝结为水的潜热，温度虽然较低，但数量巨大，供应稳定。根据热力学第二定律，热量会自发的从高温物体流向低温物体，而不会自发的从低温物体流向高温物体。热电厂余热利用范围小，往往直接通过凉水塔散放到大气中去，或通过海水直流冷却带入大海。

随着技术的发展，我国热电厂余热利用技术较多，较为成熟的利用方式有以下两种：第一种方案是通过机组改造提高余热温度。牺牲蒸汽的部分发电量，将余热水温提高至60摄氏度左右，直接用于集中供热。第二种方案是利用低温余热。目前主要通过热泵(Heat Pump)技术，在部分电能或高温热媒的驱动下，将低温余热提取到更高的温度，用于电厂冷水余热或加热供热回水。第一种余热利用方案不适用于较大机组，且冬季采暖期之外运行效率较低，不适合推广。热泵的作用原理与水泵类似。水泵通过机械力作用于水，以提高水的动能，热泵利用高品质能源提高低品位热能。热泵在电力压缩或者化学能驱动下，实现制冷剂在两个换热器中气液相变，实泵送热能的效果。热泵技术源自发过，经由英国科学家完善，后又经过后续近百年的持续研究和发展。热泵技术获得了不断的发展和提高，并逐渐推广使用。