摘要：本文通過(guò)介紹熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組低真空循環(huán)水供暖、加熱鍋爐補(bǔ)給水的一個(gè)事例以及灰渣的綜合利用等節(jié)能技術(shù)，分析了熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)開(kāi)展節(jié)能的一些可行性措施；通過(guò)節(jié)能量的計(jì)算，闡述熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能潛力。
關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn) 節(jié)能 潛力 供暖 綜合利用
一、熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)
在當(dāng)代技術(shù)水平下，熱電聯(lián)產(chǎn)是燃料最經(jīng)濟(jì)的利用方式之一。在熱電聯(lián)產(chǎn)中，燃料首先送進(jìn)鍋爐中燃燒，所產(chǎn)生的蒸汽具有較高的壓力和溫度，用于發(fā)電做功后，再通過(guò)抽汽或背壓的方式將部分低品位蒸汽輸送給熱用戶用作生產(chǎn)或供暖。熱電聯(lián)產(chǎn)是能源“梯級(jí)利用”的一種方式，基本做到了“能質(zhì)匹配”，符合按質(zhì)利用熱能的原則，能有效提高電廠的能源轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)效益。
典型的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)如下圖1、圖2所示。
圖1.具有背壓機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)供暖系統(tǒng)
二、熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能潛力
隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，完善熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行條件、提高機(jī)組運(yùn)行水平，最大限度的充分利用每個(gè)環(huán)節(jié)不可丟失的“廢熱”，提高能源的轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，具有十分重要的意義。
圖2.具有抽凝機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)供暖系統(tǒng)
Ⅰ、汽輪機(jī)低真空循環(huán)水余熱利用
雖然熱電聯(lián)產(chǎn)基本做到了“能質(zhì)匹配”，但是，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，由于一部分蒸汽用做供暖，屬于高位能源低層次利用，是一種能量的貶值浪費(fèi)，沒(méi)能達(dá)到能量的更高層次利用。
如圖3所示的凝汽設(shè)備系統(tǒng)組成，在汽輪機(jī)的工作流程中，做完功的乏汽（約0.003～0.007MPa）離開(kāi)汽輪機(jī)之后進(jìn)入凝汽器，由其中的循環(huán)水冷卻，凝結(jié)成水，然后再回到鍋爐變成蒸汽參與循環(huán)；作為冷卻工質(zhì)的循環(huán)水吸收排汽的熱量后，溫度升高，進(jìn)入冷卻塔放熱后重新回到凝汽器作為冷卻介質(zhì)吸熱。
1．循環(huán)水供暖。
循環(huán)水在冷卻塔排入大氣的熱量形成我們通常所說(shuō)的“冷源損失”。冷源損失使熱力循環(huán)的效率降低，充分利用這部分熱能是提高燃料利用率或熱力循環(huán)熱效率的有效措施。
在保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，對(duì)原有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)加以改造，用采暖用戶的暖氣片替代原來(lái)的冷卻塔，利用這一部分熱量用做采暖，可以收到較明顯的節(jié)能效果。
圖3.凝汽設(shè)備系統(tǒng)組成
1—抽氣設(shè)備；2—汽輪機(jī)；3—發(fā)電機(jī)；
4—循環(huán)水泵；5—凝汽器；6—凝結(jié)水泵
以一臺(tái)6000kW抽凝式汽輪機(jī)組為例，其實(shí)際運(yùn)行工況是：
序號(hào)
項(xiàng) 目
單位
符號(hào)
數(shù)據(jù)
1
汽輪機(jī)進(jìn)汽量
t/h
G1
52.6
2
汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力
MPa
P1
3.43
3
汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度
℃
t1
435
4
進(jìn) 汽 焓
kJ/kg
h1
3303.6
5
額定功率
kW
P
6000
6
排汽壓力
MPa
P2
0.008
7
排汽溫度
℃
t2
41
8
排 汽 焓
kJ/kg
h2
2575.2
9
凝結(jié)水焓
kJ/kg
h3
171.7
10
抽 汽 量
t/h
G4
31.2
11
抽汽壓力
MPa
P4
0.75
12
抽汽溫度
℃
T4
302
13
抽 汽 焓
kJ/kg
h4
3062.7
該機(jī)組純凝汽部分的熱量損失為：
這部分熱量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為：
經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)一臺(tái)6000kW抽凝式汽輪機(jī)組進(jìn)行循環(huán)水供熱改造以后，可以滿足30萬(wàn)平方米供暖；如果按采暖期120天計(jì)算，相當(dāng)于一個(gè)采暖期節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5052噸。
此外，如果采暖熱負(fù)荷較小，循環(huán)水供暖的回水溫度較高（約為55℃）時(shí)，還可以考慮用供暖回水來(lái)加熱鍋爐補(bǔ)給水，提高鍋爐進(jìn)水溫度，減少除氧器的用汽，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
2．循環(huán)水在非采暖期加熱補(bǔ)給水。
熱電廠不能象火力發(fā)電企業(yè)那樣實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)，在對(duì)外供汽時(shí)要產(chǎn)生一定的損耗，所以鍋爐需要及時(shí)補(bǔ)水。
熱電廠補(bǔ)水一般有兩種方式：地下水或水庫(kù)水。
地下水溫度一般恒定在17～18℃；水庫(kù)水溫度波動(dòng)較大，約為5～25℃（一般認(rèn)為：冬季為5℃，夏季為25℃）。利用非采暖期的循環(huán)水來(lái)加熱補(bǔ)水，提高補(bǔ)水溫度，從而提高鍋爐的熱效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
考慮循環(huán)水的溫度水平，如果能使100t/h流量的補(bǔ)給水溫度提高15℃，則節(jié)約的熱量為：
折合標(biāo)準(zhǔn)煤為：
全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1849噸，按每噸標(biāo)準(zhǔn)煤500元計(jì)，全年可以節(jié)省92.45萬(wàn)元。
Ⅱ、灰渣等的綜合利用
鍋爐的灰渣分為由排渣口排出的爐渣和由除塵器收集的飛灰部分。隨著我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鍋爐產(chǎn)生的灰渣進(jìn)行適當(dāng)處理利用，不僅可以消除灰渣的危害，還可以節(jié)約大量資源，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。尤其是對(duì)于當(dāng)前大量普及應(yīng)用的循環(huán)流化床鍋爐，研究其灰渣的綜合利用途徑、開(kāi)發(fā)灰渣綜合利用新技術(shù)具有更加現(xiàn)實(shí)的意義。
1．爐渣物理熱的利用
燃料在鍋爐內(nèi)燃燒以后，大部分灰分以渣的形式在600～800℃的高溫下排出，這部分熱量損失降低了鍋爐的熱效率。為了提高鍋爐的熱效率，有必要對(duì)這部分爐渣物理顯熱進(jìn)行回收利用。
在目前，通常是對(duì)冷渣系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用爐渣的物理顯熱來(lái)加熱鍋爐給水或加熱空氣。
此外，一些部門也用爐渣的物理熱來(lái)加熱生活用水等，也是一種節(jié)約能量的方式。
2．灰渣在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐而言，由于其內(nèi)部低溫燃燒，灰渣中礦物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不易受到破壞；且灰渣中可燃物含量較低，便于灰渣的綜合利用。
灰渣中含有SiO2、Al2O3以及CaO等化學(xué)成分，是建材生產(chǎn)的一種重要原料，可以作生產(chǎn)水泥熟料的原料等，目前已廣泛應(yīng)用于水泥等建材制造。
同時(shí)，低溫燃燒有利于稀有金屬在飛灰中的富集，為提供某些稀有金屬（如釩）創(chuàng)造了良好條件。我國(guó)石煤資源豐富，不同地域其富含成分也各有不同，以我國(guó)湖南、湖北及浙江等地為主的石煤中釩的含量較高。從石煤（或煤矸石）中提取V2O5的方法很多，目前比較流行的是鹽焙燒法。從含釩石煤灰渣中提取V2O5是綜合利用灰渣資源的一個(gè)重要方面。對(duì)一座裝機(jī)容量6000kW的機(jī)組而言，以石煤為燃料的循環(huán)流化床鍋爐，可實(shí)現(xiàn)灰渣提取釩1500噸/年，按現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià)15萬(wàn)元/噸計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)綜合收入2.25億元。
此外，在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，合理控制鍋爐的鼓風(fēng)、引風(fēng)匹配從而確定鍋爐合理的過(guò)剩空氣系數(shù)，保證凝汽器的真空，確定合理的給水泵出口壓力和鍋爐的排污量以及組織汽輪機(jī)穩(wěn)定、科學(xué)的運(yùn)行等都會(huì)有利于提高機(jī)組的運(yùn)行效率，節(jié)約資源，降低能耗。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，新增1噸煤產(chǎn)量的投資是節(jié)約1噸煤投資的3倍。在電力行業(yè)，煤炭成本占總發(fā)電成本的70%；實(shí)施先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，積極完善機(jī)組運(yùn)行狀況，提高能源利用效率，是實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)節(jié)能的有效途徑。
參考文獻(xiàn)
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4．劉正海.《火電廠節(jié)能與指標(biāo)管理技術(shù)手冊(cè)》，中國(guó)電力科技出版社，2006
5．路春美、程世慶、王永征.《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行》，中國(guó)電力出版社，2003
作者簡(jiǎn)介：刁立璋（1976年～），男，1998年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué)熱能工程專業(yè)，工程師，從事能源監(jiān)測(cè)工作。
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