企業(yè)節(jié)熱技術(shù)-熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能技術(shù)

模塊四企業(yè)節(jié)熱技術(shù)項目10

熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能技術(shù)概述熱電聯(lián)產(chǎn)理論熱電聯(lián)產(chǎn)熱負(fù)荷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展熱電冷三聯(lián)產(chǎn)4.1概述熱電聯(lián)產(chǎn)—是指在同一電廠中將供熱和發(fā)電聯(lián)合在一起，簡稱CHP。供熱系統(tǒng)的效率由工業(yè)鍋爐、管網(wǎng)系統(tǒng)和用熱設(shè)備三部分組成。目前管網(wǎng)系統(tǒng)效率約90%，用熱設(shè)備效率約55%，工業(yè)鍋爐平均效率約60%，因此供熱系統(tǒng)總效率約30%。分散供熱效率低，污染嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)煤耗約60-70kg/GJ。凝汽式發(fā)電機(jī)組的最高效率低于40%，大量的熱（50~60%）被冷凝器中的冷卻水帶走。而汽輪機(jī)的排氣壓力很低，只有3~5kPa，對應(yīng)的飽和溫度23.77~32.55℃。若排氣壓力為0.1MPa，對應(yīng)的飽和溫度為99.09℃。熱電分產(chǎn)—是熱力設(shè)備只用來供應(yīng)一種能量（電能或熱能）稱為單一能量生產(chǎn)，或稱熱電分產(chǎn)。也稱共享鍋爐并聯(lián)供給熱、電的方式熱電聯(lián)產(chǎn)的類型熱電聯(lián)產(chǎn)的類型蒸汽輪機(jī)熱電廠燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)熱電廠核能熱電廠分布式小型熱電冷聯(lián)產(chǎn)據(jù)統(tǒng)計，在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，供熱消耗占有相當(dāng)大的比例，而以熱能形式消耗的能量中，約60%是120℃以下的低溫?zé)崮?。根?jù)熱電聯(lián)產(chǎn)所用的能源、熱力原動機(jī)型式及供熱方式的不同，熱電聯(lián)產(chǎn)及供熱可分為下列幾種基本形式。蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)目前是國內(nèi)外發(fā)展熱化事業(yè)的基礎(chǔ)，是聯(lián)產(chǎn)集中供熱的最主要形式。對外同時供熱和發(fā)電的蒸汽輪機(jī)稱為供熱式汽輪機(jī)，裝有供熱式汽輪機(jī)的發(fā)電廠稱為熱電廠。蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱式汽輪機(jī)的型式有：背壓式汽輪機(jī)抽汽式汽輪機(jī)凝汽采暖兩用機(jī)低真空供熱的凝汽機(jī)組燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是利用燃?xì)廨啓C(jī)的排氣提供熱能，來對外界供熱或制冷，其系統(tǒng)圖如右圖。燃?xì)廨啓C(jī)的排氣在余熱鍋爐中加熱水，產(chǎn)生的蒸汽直接作為生產(chǎn)用汽或居民生活供熱。燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)采用的輕水反應(yīng)堆核電廠的新蒸汽參數(shù)一般是4.9~6.86MPa的飽和蒸汽或低過熱度蒸汽，其裝置效率只有33%左右，反應(yīng)堆的熱損失不到5%，即62%左右的低溫?zé)崮芘湃氪髿夂徒又?，不僅熱損失大，而且造成熱污染；熱電聯(lián)產(chǎn)就是將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為水蒸汽，再送往汽輪機(jī)發(fā)電的同時，利用抽汽或者排汽進(jìn)行供熱；利用汽輪機(jī)排汽作為采暖熱源的熱電聯(lián)產(chǎn)是核電熱電聯(lián)產(chǎn)的另一種方式，為保證供暖熱源的參數(shù)，采用排汽壓力為0.98MPa的背壓式汽輪機(jī)。自核熱得來的新汽經(jīng)過汽輪機(jī)作功后進(jìn)入熱網(wǎng)換熱器，加熱熱網(wǎng)水，使熱網(wǎng)水達(dá)到供暖所要求的溫度。核電熱電聯(lián)產(chǎn)以分布式發(fā)電和供能系統(tǒng)為基礎(chǔ)的用戶端的熱電聯(lián)供。分布式小型熱電冷聯(lián)產(chǎn)主要發(fā)電設(shè)備有小型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃料電池主要供熱制冷設(shè)備機(jī)械、電力驅(qū)動的空調(diào)機(jī)吸收式空調(diào)機(jī)余熱鍋爐，等能源島（燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動）能源島（燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動）電驅(qū)動制冷（壓縮式制冷）熱驅(qū)動制冷（溴化鋰吸收式制冷）吸收式制冷主要采用二元溶液作為介質(zhì)，低沸點組分稱為制冷劑，高沸點組分稱為吸收劑。常用有H2O/LiBr；NH3/H2O等熱驅(qū)動制冷（溴化鋰吸收式制冷）熱驅(qū)動制冷（溴化鋰吸收式制冷）

供熱系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶三部分組成。以熱電廠為主力熱源的供熱系統(tǒng)稱為熱電廠供熱系統(tǒng)。單一熱源系統(tǒng)

多熱源系統(tǒng)

按熱源布置分類

多個熱電廠并網(wǎng)供熱熱電廠尖峰鍋爐房并網(wǎng)供熱熱電廠供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)分類水為熱媒（水網(wǎng)）蒸汽熱媒（蒸汽網(wǎng)）熱用戶分類供暖熱用戶通風(fēng)熱用戶生活熱水供應(yīng)熱用戶季節(jié)性熱用戶全年性熱用戶4.2熱電聯(lián)產(chǎn)理論熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備是汽輪機(jī)，從鍋爐來的新蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功（發(fā)電），將部分做功后的蒸汽從汽輪機(jī)中間抽出或利用汽輪機(jī)排汽向用戶供熱，從而實現(xiàn)熱電聯(lián)合生產(chǎn)。供熱式汽輪機(jī)的型式背壓式汽輪機(jī)（B型、CB型）抽汽式汽輪機(jī)（C型、CC型）凝汽采暖兩用機(jī)組低真空供熱的凝汽機(jī)組供熱汽輪機(jī)能將全廠熱效率從30%~40%提高到60%~70%！蒸汽動力循環(huán)——郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)系統(tǒng)由水泵、鍋爐、汽輪機(jī)和冷凝器等四種主要設(shè)備組成。郎肯循環(huán)在T-S圖中的表示如下：（1）水在給水泵中的可逆絕熱壓縮過程3-4；（2）水與水蒸氣在鍋爐中的可逆定壓加熱過程4-5-6-1；（3）水蒸氣在汽輪機(jī)中的可逆絕熱膨脹過程1-2；（4）乏汽在冷凝器中的定壓放熱過程2-3。提高蒸汽動力循環(huán)熱循環(huán)的途徑1、蒸汽初溫的影響蒸汽初溫的提高，循環(huán)的熱效率將有所提高。同時，提高初溫使汽輪機(jī)出口的乏汽干度比原來有所增加。目前，最高初溫一般在550℃左右。2、蒸汽初壓的影響蒸汽初壓的提高可以提高循環(huán)的熱效率。然而，提高初壓使汽輪機(jī)出口乏汽的干度減少。工程上，在提高初壓的同時提高初溫，保證乏汽的干度不低于0.85-0.88。3、乏汽壓力的影響降低乏汽壓力P2，則與之對應(yīng)的飽和溫度T2降低，循環(huán)的熱效率將有所提高。但是，終壓P2的降低受冷凝器冷卻介質(zhì)溫度的限制。通常，P2最低只能降低到0.0035-0.005MPa，相應(yīng)的飽和溫度約為27-33℃。4、再熱循環(huán)為了提高蒸汽的初壓又不致使乏氣的干度過低，常采用蒸汽中間再過熱的方法。再熱循環(huán)的吸熱平均溫度將高于基本的郎肯循環(huán)，使整個再熱循環(huán)的熱效率有所提高。中間再熱最佳壓力需要根據(jù)給定的條件進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析確定。一般只有大型機(jī)組采用，僅采用一次再熱。5、回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)是蒸汽動力循環(huán)中普遍采用的循環(huán)。提高蒸汽的初溫可以提高郎肯循環(huán)的吸熱平均溫度，從而使其熱效率得到提高?；?zé)峒墧?shù)，小型火力發(fā)電廠一般為1-3級，中大型一般為4-8級?；?zé)峒訜崞饔袃煞N:（1）表面式的,（2）混合式的。凝汽式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功后，進(jìn)入高度真空狀態(tài)下的凝汽器，凝結(jié)成水。背壓式汽輪機(jī)：排汽壓力高于大氣壓力，直接用于供熱，無凝汽器。調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)：從汽輪機(jī)中間某幾級后抽出一定參數(shù)、一定流量的蒸汽(在規(guī)定的壓力下）對外供熱，其余排汽仍排入凝汽器。根據(jù)供熱需要，有一次調(diào)整抽汽和二次抽汽之分。中間再熱式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹作功過程中被引出，再次加熱后返回汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹作功。汽輪機(jī)分類1、按熱力特性分類2、按蒸汽初參數(shù)分類低壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力小于1.5MPa;中壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為2--4MPa;高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為6--10MPa;超高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為12---14MPa;亞臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為16---18MPa;超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于22.15MPa;超超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于32MPa。此外按汽流方向分類可分為軸流式、輻流式、周流式汽輪機(jī)；按用途分類可分為電站汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)；按汽缸數(shù)目分類可分為單缸、雙缸和多缸汽輪機(jī)；按機(jī)組轉(zhuǎn)軸數(shù)目分類可分為單軸和雙軸汽輪機(jī)；按工作狀況分類可分為固定式和移動式汽輪機(jī)等。水的臨界參數(shù)：22.115MPa

374.15℃1、背壓式汽輪機(jī)（B型、CB型）供熱式汽輪機(jī)的型式及其特點利用排汽向外供熱，熱用戶作為它的冷源。背壓式汽輪機(jī)（B型）特點：

背壓式汽輪機(jī)的排氣壓力設(shè)計成熱用戶所需要的壓力，蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)做出功后再供熱用戶使用。該系統(tǒng)優(yōu)點是熱能利用率高，結(jié)構(gòu)簡單，不需要凝汽器，投資省。要求電負(fù)荷與熱負(fù)荷完全匹配，應(yīng)變能力差。按“以熱定電”的運行方式。在有穩(wěn)定可靠的熱負(fù)荷時采用。抽汽背壓式汽輪機(jī)（CB型）抽汽背壓式汽輪機(jī)（CB型）特點：在背壓排汽供熱的同時，還有一級較高壓力的調(diào)節(jié)抽汽供熱，適用于兩種不同參數(shù)的熱負(fù)荷，擴(kuò)大了背壓式汽輪機(jī)的應(yīng)用范圍。2、抽汽式汽輪機(jī)（C型、CC型）C型汽輪機(jī)帶有一級調(diào)整抽汽；CC型表示汽輪機(jī)帶有兩級調(diào)整抽汽。抽汽式汽輪機(jī)的特點：熱電負(fù)荷可獨立調(diào)節(jié)，運行靈活。這種汽輪機(jī)相當(dāng)背壓機(jī)和凝汽機(jī)疊置運行；抽汽式汽輪機(jī)有最小凝汽流量，以保證低壓缸有足夠的冷卻蒸汽；汽輪機(jī)在通流部分裝旋轉(zhuǎn)隔板以調(diào)節(jié)供熱抽汽的流量和壓力，存在著節(jié)流損失。3、凝汽采暖兩用機(jī)組這是一種大型凝汽式機(jī)組改造為供熱機(jī)組的型式。它是在中低壓缸之間的導(dǎo)汽管上裝了蝶閥以調(diào)節(jié)抽汽量，在采暖期供熱，在非采暖期或無熱負(fù)荷時仍以凝汽機(jī)組運行。它是將凝汽機(jī)改造為供熱機(jī)，當(dāng)抽汽供熱時，電功率減少，它是以犧牲電功率來增加供熱的；導(dǎo)汽管上蝶閥壓損影響，在非采暖期雖為凝汽機(jī)組，熱經(jīng)濟(jì)性會下降約0.1-0.5%；在抽汽運行時具有抽汽式汽輪機(jī)的特點，適合熱電聯(lián)供事業(yè)發(fā)展的一種有用機(jī)組。兩用機(jī)的特點：4、低真空供熱的凝汽機(jī)組這是一種將小型凝汽機(jī)組改造為供熱機(jī)組的方式。該機(jī)組在冬季采暖期時，提高機(jī)組背壓，用循環(huán)水供熱。由于提高了排汽壓力也會使電功率減少。隨著國家能源政策的調(diào)整，小容量凝汽器式機(jī)組逐漸被列為關(guān)停之列，只有熱電聯(lián)產(chǎn)的機(jī)組，達(dá)到機(jī)組綜合熱效率45%以上，熱電比大于100%，小火電機(jī)組才允許繼續(xù)經(jīng)營。對小容量凝汽器發(fā)電機(jī)組進(jìn)行低真空供熱改造，通過高背壓下的排汽加熱循環(huán)水，用熱力發(fā)電過程中最大的冷源損失來為城市提供居民采暖供熱，是小容量凝汽機(jī)組實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，提高電廠整體經(jīng)濟(jì)性的簡易辦法。4.3熱電聯(lián)產(chǎn)熱負(fù)荷熱負(fù)荷——由發(fā)電廠通過熱網(wǎng)向熱用戶供應(yīng)不同液態(tài)的熱量。生產(chǎn)用熱——指一些生產(chǎn)過程中的熱消耗。如加熱、烘干、蒸煮、熔化以及推動汽輪機(jī)、汽錘、鍛壓機(jī)等用蒸汽所耗費的熱能。生活用熱——指人們?nèi)粘Ｉ钪械南臒崮堋Ｈ绮膳?、通風(fēng)和熱水供應(yīng)等所耗費的熱能。非季節(jié)性熱負(fù)荷季節(jié)性熱負(fù)荷熱網(wǎng)載熱質(zhì)有蒸汽和熱水兩種，相應(yīng)的熱網(wǎng)稱為汽網(wǎng)和水網(wǎng)。載熱質(zhì)的選擇

水網(wǎng)的特點：供熱距離遠(yuǎn)，一般達(dá)20~30km或更遠(yuǎn)，且熱網(wǎng)的熱損失小，水溫降為1℃/km左右；水網(wǎng)設(shè)計供水溫度為130~150℃，可用供熱式汽輪機(jī)的低壓抽汽作為加熱蒸汽；加熱蒸汽被凝結(jié)成的水，回收率100%；通過改變網(wǎng)水溫度進(jìn)行集中供熱調(diào)節(jié)，且水網(wǎng)蓄熱能力大，水溫變化緩和；水網(wǎng)的密度大，事故的敏感性強(qiáng)，對水工況要求嚴(yán)格。汽網(wǎng)的特點：對熱用戶適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足各種熱負(fù)荷，尤其如汽錘、蒸汽攪拌等必須用蒸汽的場合；輸送蒸汽的能耗小，比水網(wǎng)耗電低很多；蒸汽密度小，形成的靜壓小，汽網(wǎng)泄露量??；汽網(wǎng)供熱距離在10km以內(nèi)，壓降損失0.1~0.12MPa/km；直接供汽的汽網(wǎng)回水率很低，甚至完全不能回收?；厮蕦犭姀S的經(jīng)濟(jì)性影響很大。采暖、通風(fēng)、熱水負(fù)荷廣泛采用水為載熱質(zhì)工業(yè)負(fù)荷用蒸汽為載熱質(zhì)4.4熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性集中體現(xiàn)在節(jié)約能源和改善環(huán)境質(zhì)量兩個方面。熱電冷技術(shù)發(fā)展趨勢燃?xì)廨啓C(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)分布式小型熱電聯(lián)產(chǎn)在應(yīng)用方面，將向著功能多元化的方面發(fā)展；在熱電聯(lián)產(chǎn)形式上，不再局限傳統(tǒng)的燃煤電廠和供熱式汽輪機(jī)這種傳統(tǒng)的方式，朝著燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)為動力機(jī)械及核能熱電聯(lián)產(chǎn)等方向發(fā)展。

1、燃?xì)廨啓C(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)是利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電后的排氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽作為供熱蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)熱源。對燃料有較廣泛的適應(yīng)性，對具有一定油氣資源的地區(qū)是非常適合的。燃?xì)廨啓C(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)特點燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的主要特點是啟動快、運行靈活，其排煙溫度高達(dá)500-550℃，煙氣在余熱鍋爐(HRSG)中將熱量傳遞給水，將水加熱并汽化，出HRSG的煙氣溫度為150℃。排煙中氧的含量較高，可以達(dá)到14-17%，因此可以在HRSG中采用補燃。

2、聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)主體由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組聯(lián)合組成。余熱鍋爐+背壓式汽輪機(jī)余熱鍋爐+抽汽凝汽式汽輪機(jī)余熱鍋爐+抽汽背壓式汽輪機(jī)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)特點燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱電廠具有高效低耗，建設(shè)周期短，啟動發(fā)電快，以及環(huán)境污染少等優(yōu)點。主體由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)合組成。

聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱效率高、廠用電少、冷卻水耗量少、自動化程度高、能作調(diào)峰機(jī)組使用。適用于在相對需要較多電能的場合使用。運行中，如熱負(fù)荷不足，可以在余熱鍋爐中補燃；如果電負(fù)荷不足，可以采用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)，汽輪機(jī)為供熱式汽輪機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)污染小、效率高并靠近熱、電負(fù)荷中心，國家鼓勵以天然氣、煤層氣等氣體為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)。往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)主要用于小型或中型聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，內(nèi)燃機(jī)的功率決定于所用的燃料種類。往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點是其發(fā)電效率高，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性受環(huán)境溫度影響不大。

內(nèi)燃機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)非常適合小型用能系統(tǒng)，尤其是對熱負(fù)荷數(shù)量和質(zhì)量要求不高的場合。如采用低壓蒸汽或熱水供熱的地方。高溫余熱回收，在余熱鍋爐中進(jìn)行低溫余熱回收為內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)中余熱回收3、內(nèi)燃機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)主要有兩種：Diesel柴油機(jī)和Otto點燃式內(nèi)燃機(jī)。4、分布式小型熱電聯(lián)產(chǎn)分布式小型熱電聯(lián)產(chǎn)，其主要發(fā)電設(shè)備以小型燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃料電池等為代表；供熱制冷利用了發(fā)電設(shè)備的排氣余熱，設(shè)備包括機(jī)械、電力驅(qū)動的空調(diào)機(jī)、吸收式空調(diào)機(jī)、余熱鍋爐等。具有節(jié)省投資熱網(wǎng)建設(shè)費用、能源利用率高、自身污染小等優(yōu)點。小型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)馔馊紮C(jī)燃料電池分布式小型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備主要包括熱電聯(lián)產(chǎn)方式熱電比，kW/kW發(fā)電效率，%熱效率，%背壓式蒸汽輪機(jī)4.0～