浅谈热电联产

浅谈热电联产在我国的应用简单介绍热联产热电联产是生产电、热能的工艺过程，是联合生产的一种高效能源的生产方式，是发电厂既生产电能、又利用汽轮机发电机作过功的蒸汽对用户供热。它与热电分产相比可以显著提高燃料利用率，是全球公认的节约能源改善环境、增强城市基础设施功能的重要措施，具有良好的经济和社会效率，是作为循环经济的重要技术手段。热电厂以热、电联产效率高，环保效益好的巨大优势，蓬勃发展壮大，数量可观。随着企业改革的深入发展，竞争已日趋激烈。狠抓管理、节能降耗、努力提高竞争力，实现低成本运行，已成为企业生存与发展的重要手段。热电联产技术1热电联产在西部地区项目中，优先安排背压型热电联产机组2谈谈背压机组情况3国家对热电联产的政策和法规45我国热电联产的现状现在热电联产已达到的水平6城市供热管网的建设7我国热电联产的市场潜力8目前制约我国热电联产事业更迅速发展的主要因素910简要介绍一下蒙西电网热电联产的一些情况和遇到的问题电厂锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电以后，排出的蒸汽仍含有大部分热量被冷却水带走，因而电厂的热效率只有30－40%，如果蒸汽驱动汽轮机的过程中或之后的抽汽或排汽的热量能加以利用，可以既发电又供热。热电联产的技术有多种，其中供热机组的类型有背压、抽汽背压、单抽汽、双抽汽、凝汽器打孔抽汽、凝汽器低真空运行循环水供热。热电联产有多种类型，其中包括：1）大型热电厂2）区域性热电厂3）企业建设的自备热电厂4）多功能热电厂。背压型机组的发电装机容量不计入电力建设控制规模。背压型机组不能满足供热需要的，鼓励建设单机20万千瓦及以上的大型高效供热机组。以热水为供热介质的热电联产项目覆盖的供热半径一般按20公里考虑，在10公里范围内不重复规划建设此类热电项目；以蒸汽为供热介质的一般按3-5公里考虑，在8公里范围内不重复规划建设此类热电项目，中小城镇季节性采暖供热应当符合因地制宜、合理布局、先进适用的原则。国家支持利用多种方式解决中小城镇季节性采暖供热问题，推广采用生物质能、太阳能和地热能等可再生能源，并鼓励有条件的地区采用天然气、煤气和煤层气等资源实施分布式热电联产。背压机组是热电联合生产(热点联产)运行的机组，热电联产使能源得到合理利用，是节约能源的一项重要措施。主要特点背压机亦有下述缺点：它对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。当低热负荷时，汽轮机效率下降，从而使经济效益降低。在众多的汽轮发电机组中，背压机由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循环效率方面是最高的，从而降低了发电煤耗、节约能源，故而得以广泛应用。关于供热机组的选择，要贯彻以热定电的原则，要视企业的工艺用热情况而定。企业是用一种参数的蒸汽，还是两种参数的蒸汽；是常年供热，还是间断供热；冬、夏用汽量的大小及参数有何不同；是用热为主，还是热电并重，热负荷是否稳定等。例如，化肥厂需1.5-1.7MPa和0.25MPa的蒸汽；造纸、制糖厂需0.3-1.3MPa蒸汽；制碱厂需1.3MPa和0.5MPa的蒸汽；化纤厂需3.9-4.1MPa和0.5MPa蒸汽等，对于北方和南方的企业还有采暖用汽与否的区别，故尔北方企业冬夏用汽量的差别甚大，也影响了机组的选型。对于机组的选型，比较统一的看法是：1）对于常年用热在6000小时或以上，且只有一种参数的稳定的热用户，选用背压式机组是最理想的。因此，它广泛用于化工、造纸等企业中作为带基本热负荷的机组或作为工业余压发电的机组。2）对于需要二种蒸汽参数，且常年较稳定的热用户，以选抽汽背压式机组为宜；对既用热又用电，且热负荷变化较频繁的热用户，则选用抽汽冷凝式机组较为合适。当然，以上只是一般的原则，选用何种机组还要根据实际情况确定。以具有代表性的35t/h锅炉，三种蒸汽参数即：3.9MPa/450℃，5.2MPa/485℃和6.4MPa/500℃为例，通过技术经济比较认为：配35t/h锅炉的热电站其蒸汽参数以5.2MPa/485℃为佳，可从以下四点说明：1）就发电效率而言，一台35t/h锅炉压力从3.9MPa提高到5.2MPa可多发电645kW；再从5.2MPa提高到6.4MPa多发电仅为239kW。从节煤方面看，压力由3.9MPa提高到5.2MPa每年可多节煤1181.8t；从5.2MPa提高到6.4MPa每年可多节煤仅421.6t。从发电煤耗上说，3.9MPa时发电煤耗为172.6克/度，5.2MPa时发电煤耗为170克/度，6.4MPa时亦为170克/度。由以上数据可见：由3.9MPa提高到5.2MPa时，经济效果是显著的，若继续提高，效益则显然减少，汽轮机的内效率也明显降低。初压力以5.2MPa最为合适。2）从机组使用的材料来看，5.2MPa/485℃的初参数也是经济的。因为上述参数机炉使用的材料仍采用中压参数的材料，仅过热器材料提高了等级。而6.4MPa/500℃时，汽轮机则要跳级使用耐高温，高强度的材料，材料消耗增加且工艺性变差，机炉成本增大。可见从机炉材料的角度看，5.2MPa/485℃的初参数亦是经济的。3）蒸汽参数超过5.2MPa，485℃次高压这一档，使各自热电站的安全性下降；而5.2MPa，485℃的参数经运行考验证明是完全可靠的。4）根据几个电力设计院的核算资料，次高压在整个电站的投资比中压参数的电站仅增加5%-7%，但电增加25%-30%，投资回收年限缩短半年，从节能及投资的角度上看5.2MPa/485℃的初参数也是最合适的。综上所述，对于中小型背压机组的热电站，蒸汽初参数不应低于3.9MPa，450℃，最好是5.2MPa，485℃，功率不应低于3000kW；对于用汽量在100t/h以上的热电站，以选6000kW至12000kW的供热式汽轮机组为宜，如热负荷稳定，以首选背压式汽轮机为宜。热电联产热效率高达70%以上，而一般单机容量200MW以上的凝汽电厂的热效率仅为35%－40%；中华人民共和国成立以后，一直重视发展热电联产工作。早在建国之初，大规模经济建设开始时，就建了一大批区域热电厂，到1960年左右，其单机6000千瓦及以上供热机组占火电机组总容量的20%，居较高水平。后来由于有些热电厂热负荷不足，经济效益未充分发挥，以及计划安排等问题，热电联产发展速度减慢。直到1981年以后，中央从节约能源和保护环境出发，加大了发展热电联产的力度，制订有关方针政策，热电事业又以较快的速度发展。1997年11月制定的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条，国家鼓励“推广热电联产、集中供热、提高热能机组的利用效率，发展热能梯级利用技术，热电冷联产技术和热电煤气三联供技术，提高热能综合利用率”。2000年，为落实《节能法》，原国家发展计划委员会等四委部局联合印发了《关于发展热电联产的规定》，作为实现两个根本性转变和实施可持续发展战略的重要举措，明确了国家鼓励发展热电联产具体办法。《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国节约能源法》和《中国21世纪议程》、《节约能源管理暂行条例》、《节能技术政策大纲》与《当前重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》中均提出鼓励、支持、发展热电联产。2004年国务院转发国家发改委《节能中长期专项规划》中将发展热电联产作为重点领域和重点工程。目前正在起草新的文件，坚持发展热电联产。热电联产机组和高耗能、高污染的小机组是有区别的。国家实施关掉高污染、高耗能的小机组，热电联产项目在日常居民生活当中有很大作用。所以，对待热电联产机组和高耗能、高污染的小机组是有区别的。最近几年中国热电联产事业得到了迅速的发展，经过50多年来热电建设的经验积累，目前已形成一条中国式的热电联产发展道路。就工业供热而言，工业生产企业是最大的热用户，目前除一些大型工业企业由自备热电厂供热外，绝大部分工业企业由锅炉供热，主要为化工、造纸、食品加工、制药、纺织、石油炼制和有色金属冶炼等行业的生产提供热能。由于工业生产用热连续稳定，最适合建设热电联产。(1)最近几年热电厂的建设主要是在已有的工业区内搞热电联产，代替分散运行的小锅炉，因而热负荷比较落实，资金易于筹集，建成后能较快的形成供热能力，发挥出较好的经济效益。(2)热电厂建设强调要服从城市总体规划和城市热力规划，并明确没有城市热力规划的热电项目不予审批，因而现在很多城市和县镇均编制有热力规划。将热电建设纳入长期发展计划。(3)热电建设中以区域热电厂为主，也发展一个企业为主兼供周围企业的联片供热的热电厂和企业自备热电厂，以发挥各自的优越性。(4)热电厂的建设已由电力部门独家建设，发展为电力部门、地方政府和各部门企业共同建设的兴旺发达局面。(5)1949年前后建设的中低压凝汽电厂，随着城市的发展，这些电厂已处于城市的中心地带，而机组老旧煤耗高，有的已拆除，周围有热负荷的厂改建为热电厂向城市供热，使老电厂恢复了生机。(6)随着城市供热规模的扩大，开始采用20和30万千瓦抽汽冷凝供热机组，这些高参数大容量机组，在非采暖期与凝汽机组效率基本相同，在采暖期明显的节能，因而在热电联产集中供热中发挥巨大作用。现在也进口一些大型供热机组代替原有小型供热机组。(7)一些地区由于乡镇工业的发展，形势需要统一解决电和热的供应问题，因而一些县、镇形成建设热电的趋势。(8)各城市新建开发区的建设，都将建热电厂做为招商引资的基础设施，积极发展热电联产。到2009年底，中国热电联产的情况：6000千瓦及以上供热机组，总容量达9059万千瓦，占同容量火电装机总容量的10.%。2005年以来又新装了一些大型供热机组，在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、秦皇岛、天津和太原这些中心城市已有一批20万千瓦、30万千瓦大型抽汽冷凝两用机组在运行，星罗棋布的热电厂不仅在大江南北、长城内外迅速发展，就连黑河、海拉尔、石河子等这些边疆城市也开花结果，区域热电厂也从城市的工业区，蔓延到了乡镇工业开发区，苏州地区一些村镇办热电厂也在发挥着重要作用。在负责城市集中供热的热力公司中，规模最大的为北京市热力公司，现有八座热源厂，有供热管网528公里，供热面积6145万平米，供应蒸汽105个工业用户8，大小热力站1015个。已建成的热力管网：蒸汽管直径DN1000，热水管直径DN1400。到2009年底，全国共有668个设市城市，其中已有386个城市建集中供热设施，供热管道54308公里，其中蒸汽管道16933公里，热水管道37375公里，2009年底集中供热的供热能力：蒸汽66427吨/时，热水71720兆瓦/时。供热量：蒸汽17463吨/年，热水64684百万千焦/年。2009年底全国集中供热面积为98540万平方米。目前北京集中供热面积已达8411万平方米。集中热化率已达34.6％。在总供热量中热电联产占62.9%，锅炉房占35.75％，其它占1.35％，城市民用建筑集中供热面积增长较快，并向采暖过渡区发展。全国集中供热面积中，公共建筑占33.12%，民用建筑占59.76％，其它占7.11％，民用建筑集中供热有如下特点：(1)三北地区集中供热以民用建筑为主，如北京市民用建筑为72.66％，河北省为66.54％，辽宁省为67.5％，山东省为51.97％。(2)城市集中供热逐步向采暖过渡区发展，如上海、江苏、浙江、安徽等省市均已有集中供热，但以公共建筑和工厂为主，如上海为61.72%，江苏为53.35％，安徽为39.55％。(1)热力管道直埋敷设方式逐年增长。到2010年，直埋敷设长度已达15251公里，占总长度的49％。(2)热水管道直埋敷设已制订国家行业标准，适用于热介质温度低于或等于150℃，公径直径小于或等于DN500mm的钢制内管保温层，保护外壳结合为一体的予制保温直埋热水管道。蒸气直埋敷设已在10余个城市中敷设1000多公里，最大管径为DN700，正在总结经验过程中。(3)直埋敷设排名前10位的城市主要分布在东北、华北、西北。(4)地沟敷设排名前10位的城市主要分布在东北、华北、西北。(5)架空敷设排名为前10位的城市主要分布在南方