热电联产提高热经济性的分析与研究

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  摘 要:发展热电联产是节约能源、保护环境的有效措施,随着国家资源有效利用进程和相关法律法规的健全、完善,热电联产事业也已成为节约能源、保护环境的一项重要产业。文章就热点联产发展所受到的影响因素,燃料价格问题、能源政策问题、技术水平问题等,进行深入的探究和分析。同时,加大对热电联产机组类型和机组特性的深入分析,通过相关的主要经济性指标来建立评价标准和评价体系,为探索热电联产可以提高热经济性提供有力的依据。
  关键词:热电联产;热经济性
  中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)05-0114-02
  当今社会,一个国家能源利用效率的高低直接制约着一个国家发展的程度。就我国而言,在国家资源的有效利用上与发达国家相比,还存在一定的差距。我们要不断发现问题,并进行改革创新,热电联产就是燃料最经济的利用方式之一,热电联产不但可以提高能源的利用效率,而且为社会节约能源也做出了积极的贡献。通过一系列的技术处理,可以将热电资源进行有效的利用。
  1 热电联产的原理
  发电厂既生产电能,又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。实行热电联产的火电厂称为热电厂。热电联产中对外供热的蒸汽源,是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背压式汽轮机的排汽。前者供应需要高温蒸汽的工业用户,后者为民用采暖供热。由于热电联产的蒸汽没有冷源损失,提高了燃料的热能利用率,是一项重要的节能措施。
  就传统的能源利用方面看,存在污染严重,浪费严重,效能低下等不足之处,而热电联产的提出和实施恰好可以克服传统能源的缺陷是针对,众所周知,传统火力发电厂在我国的能源格局中占据较大份额,而它的缺陷之一就是循环的冷源热损失严重,白白浪费了热能。通过热力学第二定律可知,完全避免冷源热损失是绝对不可能的了,唯一能做的只有从减少冷源损失的方向出发来降低能耗。而提高热电联产就是从这一点出发研究减少冷源损失的,有着非常大的战略意义和实用性。
  热电联产采用了能源有效利用中的“阶梯利用”方式,在日常供暖缓解方面基本做到了“能治匹配”的原则,也最大的减少了损耗。高品位的热能用于发电,而低品位的热能用于供热,不同品位的热能都得到了充分的利用,同时,热化供热气流,通过在汽轮机中做功后,抽出去的对外供热,没有任何冷源损失,促进热力循环的热效率可以达到100%,大大提高了热经济,从一定程度上来说,热电联产带来了显著的热经济性,高度解决了我国的能源再利用问题。值得大面积推广应用。
  2 我国电热联产的现状
  ①我国政府制定相关规定。随着节约能源,促进社会可持续发展的步伐一步步推进,我国对于热电联产事业非常重视。近年来,一方面随着技术的更新、能源的减少,消费观念的改变,人们越来越希望国家从制度层面对新能源建设予以支持。另一方面,随着我国法律法规的不断完善,在多部法律和规定中,十分明确的指出热电联产是我国解决资源,开创可持续发展的社会的前提条件,应当积极倡导。但是从已出台的相关法律法规该有政策方面看,我国目前针对热电联产的政策主要体现在宏观层面上,而在微观层面上的财税政策相对较少。这在一定程度上制约了热电联产的进一步发展。
  ②我国的热电联产的“以热定电”策略。我国热电联产运营的主要方式是建设热电厂强调“以热定电”,也就是以供热作为主要的目的,在用户集中用热的区域内,建立热电厂,以发展一个企业为主同时兼供周围几个企业,产生的热量一方面供自己使用,同时供其它企业使用,这样各自发挥自己的优势。因为当初用热用户较少,因此只需要建设小型的机组就可以,但是随着使用负荷的加大,需要更多的机组的时候,就会在其旁边建立更多的机组。这是导致我国热电厂规模小,机组型号小的主要原因。
  3 热电联产不同机组提高节能经济性分析
  对于一个热电厂来说,经济效益的好坏直接与供热机组的选择有着很大的关系。我们都明白这样一个道理,在相同的热负荷要求下,选择不同类型的供热机组,将会得到不同的经济效益。一般热电厂评价经济效益的标准有两个:一是因为锅炉效率提高而得到的节煤效益,这个标准称之为集中供热节煤效益;二是通过热电联产,使发电煤耗大幅度下降而取得的节煤效益,称之为热电联产节煤效益。显然两个标准都达到了及节能又提高经济效益的效果。
  3.1 背压式供热机组节煤原理
  背压式汽轮机,从喷嘴进高压力的新蒸汽,来冲动汽轮机叶轮做功,作功后的高压力新蒸汽就变成了低压力的尾汽,再将这尾汽供给热用户。其间能量损耗很少,而常见火电纯凝机组,作功后的高压力新蒸汽就变成了凝结水了,而将蒸气变成凝结水,必须靠冷却水带走大量的热量,这冷却水就是我们所说的循环水,所以,火力发电的纯凝机组的热效率利用就低了。
  背压式热电联产,说到底就是没有冷源的损失,这样一来热经济性会很高。不过,我们也不能忽视它的不足,这种生产过程中存在的电、热两种负荷相互制约,带来的供热的经济性好,而发电的经济性差的劣势。综合上述分析,可以发现这种背压式供电一般可用于小供热机组上来使用。
  3.2 抽汽供热机组节煤原理
  所谓抽凝机,就是既有排出的低压蒸汽,又有凝气器凝结成的冷凝水,该机组在20世纪80年代的时候,起到了一定的作用,它的发电标煤耗一般在400~800 g/kW,其值的高低,视抽汽量的大小而定,抽汽高,发电标煤耗就低,反之则高。
  对于抽汽供热机组说,因抽出额一部分蒸汽,加热了热网的循环水,不会存在冷源损失问题,热力循环的冷源热损失为零,因此,热经济性能良好,而且这种供热方式,电和热互相之间不会造成影响,没有限制,适用于大机组,所以,得到广泛的应用。然而,也存在一定的缺点,为了满足供热的需求,必须采用调节抽汽,导致了一部分继续在低压缸做功的凝气流通过调节阀门时引发的节流是不可逆转的损失,这样看来,使用这种热电联产方式会降低机组的热效率。   4 热电联产提高热效益的经济条件分析
  4.1 供热机组开始节煤的经济条件
  在装设供热机组时最基本的经济条件就是:热电联产应比采用效率更高的锅炉供热及大型凝气机组发电的分产方式节约燃料,只有这样才能进行节煤生产。
  对于任何类型的供热机组来说,实现节煤目的,最基本的经济条件就是改组的供热发电率要大于消耗率。
  4.2 供热机组成本开始降低的经济条件
  在建设热电厂时,节煤仅仅是最基本的条件,而实现热电联产方式要增加投资,投资的增加,势必导致运行费用的提高,从运行经济性出发,要使得热电联产的费用低于热电分产的运行费用,必须满足的前提条件就是因节煤而降低的运营费用应大于投资增加而引起的折旧费用的提高。
  4.3 供热机组增加投资在限定年限内得到回收的经济
  条件
  从设备投资需要限定的年限上考虑回收问题,我们不难对已建热电厂的供热机组是否应该进行改造做出相应的判断:
  ①对于新建的热电厂来说,因为涉及到节煤和减低成本、增加投资应在限定的年限内得到回收的经济效益考虑,因此在装机方案上,可以利用3临街供热发电作为衡量的标志。
  ②对于已经建立的热电厂,增加投资的回收问题就不用考虑,只要供热机组的年供发电率大于2临街供热发电率即可。
  5 未来国内外热电联产发展趋势
  因热电联产在提高热经济上突出的优势,已经被世界各国所认可,尤其是带来的热经济性效益。把握热电联产的发展趋势,以便更好的让热电联产在城市建设中发挥作用。
  5.1 使用技术普遍推广趋势
  欧洲国家在经历了20世纪70年代的石油危机之后,热电联产便受到各国的充分重视,从1980年~1995年间,美国热电联产装机容量增加了2倍之多。
  我国政府对于热电联产的重视程度也在逐年提高。到2001年为止,全国单机6 000 kW以上的供热机组容量已经达到3 184 kW。
  5.2 机组容量趋于大型化趋势
  就加拿大而言,有一座44万kW的热电联产机组已经正式投入运营阶段,而台湾也有2台60 kW供热机组在运行之中。
  我国一直以来都偏重于小型的热电联产机组,而如今在北京、沈阳、吉林、长春、郑州等多个城市的中心地带已经拥有了20万、30万kW的大型抽汽冷凝两用机组正在运行之中,这说明我国热电联产已经成为城市供电供热的主力军。
  5.3 洁净煤技术的高新华趋势
  为了确保煤炭燃烧的清洁化,在1086年,美国首先推出了“洁净煤技术示范计划”,这一计划的实施,对世界各国控制煤炭污染方面起到了重要的推动作用。
  我国的洁净煤技术方面也制定了相关的政策,对热电厂产生的烟尘、氮氧化物进行了严格的管理。总之,随着地球能源日益紧缺的现状,合理利用资源,提高能源的利用率必须引起我国,甚至全球的高度重视,通过热电联产的方式一方面节约能源,另一方面加大热经济性发展,为各个国家可持续性发展提供了稳定的环境。深入分析和研究热点联产提高热经济性,对于我国发展热电联产事业,探索新的道路,起到积极的推动作用。
  总之,热电联产不仅可以大量节能,而且可以改善环境条件,提高居民生活水平,有着明显的优越性。但另一方面,热电联产把电厂的发电和用户的用热紧密耦合起来,增加了电厂的投资,降低了运行的灵活性。只有对城市或集中供热区进行充分调查研究、统筹规划,在热负荷有充分保证的条件下,确定合理的建设方案,才能取得好的综合效益。
  参考文献:
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