胡曉華　　　王　恒　　馮志翔（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052）

熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)在熱電廠中的節(jié)能應(yīng)用

胡曉華王恒馮志翔
（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052）

摘要：汽輪機(jī)一般應(yīng)用于發(fā)電廠熱電聯(lián)產(chǎn)工藝生產(chǎn)過(guò)程中，適用于核電生產(chǎn)、油藏化工、冶金制造、造紙生產(chǎn)等制造生產(chǎn)行業(yè)中。而熱電聯(lián)產(chǎn)中我國(guó)主要以火力發(fā)電為主，并強(qiáng)調(diào)遵行“上大壓小”發(fā)電機(jī)組應(yīng)用政策，即在發(fā)電原動(dòng)機(jī)組中利用高參數(shù)、低能耗、大容量、減排放的汽輪機(jī)，通過(guò)關(guān)?；?qū)π∪萘科啓C(jī)予以限停等方式來(lái)鼓勵(lì)熱電企業(yè)推動(dòng)這一產(chǎn)業(yè)政策有效執(zhí)行，達(dá)到促進(jìn)抽氣式、背壓式等汽輪機(jī)技術(shù)工藝不斷發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn)；汽輪機(jī)；背壓式；抽氣式；節(jié)能

我國(guó)進(jìn)入當(dāng)前新世紀(jì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段以來(lái)，全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)發(fā)展迅猛，各行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)要求日趨激烈，產(chǎn)業(yè)能源供需環(huán)境發(fā)生重要變革，即能源供需和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的矛盾問題越發(fā)明顯。處于該嚴(yán)峻形勢(shì)下，我國(guó)于世紀(jì)之交2000年初聯(lián)合國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、環(huán)保總局、建設(shè)部共同制定并落實(shí)了熱電聯(lián)產(chǎn)有關(guān)規(guī)定，從而才能在保持電力穩(wěn)定供需的前提下，達(dá)到控制減排、節(jié)能降耗、改善大氣污染等的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展這一目的，使國(guó)家國(guó)計(jì)民生下的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平不斷提高。因此，熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)中對(duì)發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)節(jié)能應(yīng)用研究就顯得十分必要。

一、熱電聯(lián)產(chǎn)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

（一）節(jié)約燃料

熱電聯(lián)產(chǎn)工藝的執(zhí)行，可以高效控制或降低熱量在冷源中的流失與效益損失，將這些損失的能量有效供給千家萬(wàn)戶中，達(dá)到效率化的大型鍋爐替代原有效率供熱較低的小鍋爐進(jìn)行供熱這一目的。也就是說(shuō)，小型鍋爐完成采暖供熱作業(yè)，不僅運(yùn)作效率相比低下，緊能維持發(fā)揮出50%~60%運(yùn)行效率，同時(shí)其也會(huì)對(duì)生態(tài)建設(shè)及大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而熱電聯(lián)查工藝推廣卻能達(dá)到75%~90%的鍋爐運(yùn)行效率，從而實(shí)現(xiàn)了效率化采暖供熱；此外，規(guī)模相比較大的發(fā)電廠其一般熱效率僅能維持在40%左右，而熱電聯(lián)產(chǎn)工藝應(yīng)用推廣以后，其全廠熱電效率均高于45%，顯然其經(jīng)濟(jì)節(jié)能效益是顯而易見的。

（二）省時(shí)增效

熱電聯(lián)產(chǎn)主要通過(guò)集中供熱的生產(chǎn)方式，并配套熱電聯(lián)產(chǎn)下發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)等設(shè)施應(yīng)用，起到加強(qiáng)熱電廠盡快全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化的這一作用?；诖?，由于供熱設(shè)施的自動(dòng)化程度較高，有力改善了基層生產(chǎn)勞作條件，從而減輕了作業(yè)負(fù)荷強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了省時(shí)增效、控制運(yùn)行成本這一目的。

（三）減輕污染能耗

熱電廠一般都建于城市郊區(qū)，或者城市相對(duì)偏遠(yuǎn)地段，以避免對(duì)城市生活、生產(chǎn)造成不良環(huán)境及效益影響。而熱電聯(lián)產(chǎn)政策及工藝技術(shù)的運(yùn)用，可達(dá)到有效控制分散鍋爐、控制煤場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的目的，從而使得環(huán)境污染在一定程度上達(dá)到了有效改善，并有效減輕了城建運(yùn)煤工作勞動(dòng)負(fù)荷。

二、汽輪機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

抽氣式和背壓式汽輪機(jī)主要應(yīng)用生產(chǎn)制造行業(yè)，多數(shù)以化工油藏、生產(chǎn)發(fā)電、冶金生產(chǎn)、造紙加工等相關(guān)行業(yè)應(yīng)用為主。而熱電聯(lián)產(chǎn)中主要強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)大容量、高參數(shù)的火力發(fā)電設(shè)施，包括背壓式汽輪機(jī)、凝汽式汽輪機(jī)等的應(yīng)用，從而達(dá)到逐漸改善傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組利用水泵、油泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行作業(yè)的生產(chǎn)局面。一般而言，背壓式汽輪機(jī)在熱電聯(lián)產(chǎn)工藝生產(chǎn)中非常實(shí)用，即主要針對(duì)于驅(qū)動(dòng)鍋爐水泵、風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等進(jìn)行高效驅(qū)動(dòng)，完成高效循環(huán)蒸汽水供熱運(yùn)行，特別是在純粹以背壓式汽輪機(jī)為主的電廠中，其節(jié)能效果顯著。當(dāng)然，在高抽氣壓力參數(shù)的冷凝式電廠中應(yīng)用其也具備較高節(jié)能效果。即這類電廠中主要利用較高抽氣壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)生產(chǎn)，從而憑借排汽作用發(fā)揮對(duì)鍋爐實(shí)現(xiàn)水加熱的供給作用，工業(yè)生產(chǎn)具備一定節(jié)能降耗特性。

三、汽輪機(jī)在發(fā)電廠熱電聯(lián)產(chǎn)中的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性比較

當(dāng)前采取供熱或電廠熱電聯(lián)產(chǎn)中，主要的汽輪機(jī)生產(chǎn)方式多以背壓式、調(diào)節(jié)氣壓式、以及兩者共用形式為主。電廠中發(fā)電機(jī)組中利用汽輪機(jī)發(fā)電，既能利用其排汽作用達(dá)到采暖供熱的主要效用，同時(shí)又能達(dá)到發(fā)電聯(lián)產(chǎn)的能源生產(chǎn)作用。這種聯(lián)產(chǎn)效用發(fā)揮往往節(jié)能性良好，即這種方式雖然沒有冷源循環(huán)供電、發(fā)熱生產(chǎn)運(yùn)行效率高，生產(chǎn)具有一定制約性、局限性，但是仍然有不少電廠采用這種熱電聯(lián)產(chǎn)作業(yè)形式，主要是因?yàn)槠浣?jīng)濟(jì)節(jié)能效果相對(duì)良好。在運(yùn)用背壓式生產(chǎn)機(jī)組時(shí)，發(fā)電供熱單位則要考慮熱負(fù)荷是否具有穩(wěn)定性，從而才能達(dá)到供熱生產(chǎn)的“三聯(lián)供”生產(chǎn)目的，即冬季來(lái)臨時(shí)主要強(qiáng)調(diào)集中持續(xù)供熱，春秋季度來(lái)臨時(shí)主要強(qiáng)調(diào)熱水排汽，夏季時(shí)主要通過(guò)溴化鋰工藝技術(shù)達(dá)到制冷生產(chǎn)目的，進(jìn)而才能保證機(jī)組工作的熱負(fù)荷穩(wěn)定性，提高機(jī)組設(shè)施的經(jīng)濟(jì)節(jié)能特性。例如，某熱電廠機(jī)組型號(hào)為B6—4.9/475/0.98，在2011年4月28日供熱38t/ h，且其供熱壓力達(dá)到0.90MPa，溫度參數(shù)為250℃，消耗標(biāo)煤為5.23t/h，發(fā)電量為2800kW·h，鍋爐效率為0.88，管道效率為0.98，同時(shí)其管網(wǎng)熱損失率為0.05，具體指標(biāo)則如下公式所示：

其中，公式中Qtp屬于熱電廠中的總熱能耗量，單位為kJ/h；Btp屬于熱電廠中總?cè)枷牧?，單位為t/h；Qnet屬于燃料低位發(fā)熱量，為23310kJ/kg。

此外，由于消耗標(biāo)煤即熱電廠總?cè)剂舷臑?.23t/h，因此經(jīng)計(jì)算Qtp= 153841300kJ/h。

同時(shí)，按照供熱熱耗量公式

結(jié)合ηb已經(jīng)提供的鍋爐效率0.88，以及管道效率ηp0.98，此外該熱電廠實(shí)際供給熱量為114236780kJ/h，套用公式則可得Qtp，h（供熱熱耗量）為129813240.85kJ/h。

因此，分配給發(fā)電所用的熱耗量

即Qtp=153841300kJ/h與Qtp，h=129813240.85kJ/h相減所得Qtp，e=24028059.15kJ/h?；诖?，該廠發(fā)電方面熱效率ηtp，e=44.25%，供熱相關(guān)熱效率ηtp，h=83.21%。

而采用常見的調(diào)節(jié)式抽油機(jī)組，依據(jù)該廠提供2009年3月下旬提供的數(shù)據(jù)標(biāo)煤為11.28t/h，且發(fā)電量為10785kW·h；以及汽輪機(jī)抽氣為72t/h；供熱能達(dá)到60t/h；包括抽氣壓力0.90MPa；溫度參數(shù)250℃；鍋爐效率與管道效率分別為0.88和0.98，具體應(yīng)用上述所列公式可得Qtp=328772800kJ/h；Qtp，e=130425182.33kJ/h；ηtp，e=28.56%；ηtp，h=83.24%。

由此可見，在等同溫度、壓力系數(shù)的前提下，供熱方面兩者熱效率幾乎等效一致。不過(guò)，發(fā)電方面，背壓式機(jī)組顯然要比抽凝式汽輪機(jī)更為經(jīng)濟(jì)、可靠。特別是在當(dāng)前社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展大力提倡節(jié)能降耗、減排節(jié)約的經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，熱電廠在熱電聯(lián)產(chǎn)工藝應(yīng)用中應(yīng)能結(jié)合大機(jī)組容量、地方標(biāo)煤控制政策等予以合理選用汽輪機(jī)，從而在結(jié)合實(shí)際的情況下切實(shí)在熱電聯(lián)產(chǎn)中達(dá)到經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的主要目的。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，能源供需和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在愈發(fā)嚴(yán)峻的矛盾對(duì)立問題。我國(guó)在世紀(jì)之交之際雖然完成了和國(guó)際市場(chǎng)貿(mào)易對(duì)接，但隨之接踵而來(lái)的油藏資源匱乏、電荒、煤荒等問題嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，熱電廠應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)工藝時(shí)，就汽輪機(jī)應(yīng)用應(yīng)能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，認(rèn)真、謹(jǐn)慎考慮地方政策，以及現(xiàn)有工藝條件進(jìn)行深刻研究，以此才能配套選用出合理汽輪機(jī)組應(yīng)用生產(chǎn)中，達(dá)到節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)適用的主要生產(chǎn)目的。

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