热电联产集中供热系统的节能技术探究

2020-11-29纪林林

中国新技术新产品 2020年5期

纪林林

（32181 部队，陕西西安 710000）

热电厂作为集中供热必不可少的部分，其作为公益性的基础设施可以显著地提升人民生活质量，建设热电厂有利于提高能源的利用率，治理大气污染。目前我国燃料供应以及能源利用主要是以煤炭为主，热电联产集中供热系统作为实现可持续发展的重要设施，具有显著的环保及节能效应。

1 热电联产集中供热系统的重要性

在20 世纪50年代，我国是以东欧国家以及前苏联援助的热电厂为基础，实行了热电联产集中供热，奠定了新中国经济建设以及电力事业的未来发展。供热占据能源消耗的绝大部分，据统计，我国供热能耗占据能源消耗的10%，然而我国目前使用的供热系统所能提供的综合能效只有不到40%，按照理想能效为80%计算，还有40%的提升空间。采取有效措施提高供热效率是我们目前面临的众多挑战之一。

对于城市来说，热电联产集中供热可以提供可靠、稳定的热源，同时可以改善环境、增加电力供应、节约能源、提高总体的综合效益，与传统的分散式供热相比较有很多优点。对于实现集中供热来说，建设热电厂是很重要的部分，其可以显著地提升人民的生活质量。因此，发展热电联产事业意义重大。建立自备发电站对于化工企业来说，可以显著的节约能源，为环保事业做出贡献[1]。

2 我国热电联产集中供热系统发展现状

2.1 我国的热力市场的发展现状

21 世纪初，我国的终端热力主要是依靠饱和或过热的蒸汽以及可作为热源的热水。建筑供热部门以及工业部门是热力能耗的主体，尤其是工业企业，每年的热力能耗量是占据总热力能耗量的50%以上。据统计，目前，锅炉供热是大部分工业企业的热力来源，比重约占全国的热力能耗总量的72%。热力能耗的另一个重要主体是居民的采暖，目前的趋势显示，居民采暖的热力消费速度增长比工业部门快，在热力消费全国总量的占比逐渐增大。

2.2 我国的热电联产市场的发展现状

近20年来，我国的热电联产市场的进展非常顺利。目前，我国的热电联产装机容量在世界排名前列，火电装机容量中热电联产所占的比重逐渐提升，从20 世纪末至21 世纪初，增长了2%。截至2007年初，供热机组单台6 MW 及以上的机器超过2 600 台。目前，热电联产承担了全国总供热蒸汽量的81%左右，承担了热水采暖的供热量30%左右。热电联产与热电分产相比，可以显著提升能源效率，节能能力可提高6 700 万tce。热电联产供热机组提供的热量主要是针对北方15 个左右省市的传统采暖地区，热电厂不仅供热给居民的采暖，还面向工业蒸汽。

与此同时，热电联产机组供热量在南方地区以及非传统采暖地区增长速度较快，满足了飞速提升的工业热力需求以及居民的采暖需求。但是上海、江苏、浙江等地区虽然已经实现集中供热，但是热电联产的集中供热对象主要仍是面向工业部门[2]。

2.3 我国的集中供热系统发展现状

截至2006年初，我国的660 个城市中，配备集中供热设施的地区约为330 个城市。集中供热的面积占全国建筑总面积约为6%左右，超过25 亿m2，铺设的热水供热管网超过7 万km，蒸汽管网1.5 万km。据统计，我国热电联产占集中供热的总供热量的48%，区域锅炉房占集中供热的总供热量的50%左右。热电联产占蒸汽的供热量的80%，区域锅炉房占蒸汽的供热量的18%。热电联产占热水的供热量的30%，区域锅炉房占热水供热量的70%。由此可以看出，对于区域锅炉房来说，热水的供热方式具有极高的经济效益。对于热电联产来说，蒸汽供热为主要的热源[3]。

目前，我国已经开始示范性地应用热电冷联供热系统。该系统主要由发电设备、热回收设备、制冷设备和蓄能设备等组成。将发出的电力与热能利用的比作为某一特定用途的热电联产系统的衡量标准。

目前，我国的上海、北京、广州等城市已经开始燃气式热电冷联供热技术的示范应用。其中大部分都是应用在机场、办公楼、学校等商业性建筑中。燃气式热电冷联供热技术示范项目有上海的浦东机场、北京的燃气集团等，其主要以燃气轮机以及天然气内燃机为核心设备。截至2006年末，超过380 万kW 的热电冷联的示范项目已经投产[4]。

3 节能技术在热电联产集中供热系统中的实际应用

我国的热电联产集中供热事业自改革开放以来得到了飞速的发展，在社会发展以及推动国民经济方面起到了重要作用，是实现可持续发展战略以及热电联产集中供热事业推动发展必不可少的部分。

3.1 新型保温材料技术

为了减少热源输送至用户处过程中的热量损失，供热公司不断引进新型保温材料制作成的传输管道，大多数为硅酸铝棉和改良后的无极陶瓷制成。这2 种材料无异味，无毒副作用，可以根据需要制成不同直径、长度的供热管道以及各种形状的保温瓦块等，这2 种材料制成的保温制品，不仅降低了热损耗，在价格上也更便宜。

3.2 红外线纳米节能涂料技术

由于红外线高温纳米材料具有耐氧化、耐腐蚀、抗高温的特点，部分研究机构利用红外线高温纳米材料作为原料制成涂料，通过在锅炉壁上涂上该涂料来延长锅炉使用时间，通过热平衡测试结果表明，燃气锅炉在刷节能涂料后节能约1%，燃煤锅炉节能约2%。涂刷红外线高温纳米节能涂料后，与涂刷普通防氧化腐蚀涂料相比，的锅炉腐蚀速度减缓大约30%，极大地减少了替换锅炉带来的经济损失。

3.3 烟气余热回收技术

锅炉排出的烟气温度大致在95℃～135℃，可以作为热量很高的余热源。通过回收烟气余热可以提高热源2%以上的供热能力。世界上很多国家均使用金属热交换材料作为烟气余热回收装置的主要材料，目前市面上最常见的烟气余热回收装置有回旋式换热器、导热管换热器、热媒介质换热器等，通过这些装置可以将排出的烟气温度吸收再利用，提高一次回水温度15℃以上。除此之外，一些高水平的科研机构还提出了深度烟气余热回收技术，实验验证，该项技术的使用可以回收更多烟气中的热量。

3.4 蓄热罐技术

蓄热罐是用于储备热能的装置，在用热负荷较低时吸收多余的热量自身贮存，在用热负荷较高时，释放自身贮存的热量用于供热。该技术的使用，不仅可以使热源在用热负荷起伏不定的情况下保持供热平稳，还可以提高经济型和供热系统的抗干扰能力，还能够在集中供热系统发生热泄露时起到及时的补水供热的作用。

3.5 地沟型聚氨酯预制保温管技术

地沟型聚氨酯预制保温管的构成包括钢结构件、高密度聚乙烯外壳和聚氨酯保温层。这3 种材料组成的整体结构能在很大程度上减少地沟等恶劣环境浸泡下的损坏，并且能很好的保持原有性质，除此之外，其连接接缝的数量远远少于传统的管道连接方式。在实际使用中，有效地减少了由于管道铺设原因带来的管网热损失，且铺设简单，维护成本较低，大大减少了施工周期，提高施工作业的安全性。

4 节能技术在热电联产集中供热系统应用的要求

“分步实施、统一规划、规模适度以及以热定电”是热电联产建设规模以及规划必须遵循的原则[5]。其主要任务是在符合节约能源、改善环境、提高供热质量要求的前提下供热。目前，由于人们环保意识的增强，人们对减少工业有害气体以及液体的排放、环境治理方面关注度逐渐提升。热电站的经济效益以及生产运营、电厂对灰渣的综合利用以及处理等方面密切相关，目前，使国内已经将灰渣广泛利用在新型材料、化学添加剂、水泥混凝土、砌块、筑路、铺地砖、制造建筑保温材料中。例如大连华能电厂燃用22 992 kJ/g 以上优质煤，灰渣质量好，已经实现100%灰渣利用率，且供不应求。此外，热电集团香海电厂、春海电厂，正考虑建设水泥生产线。电厂的灰渣除了自己生产砌块外，剩余的还部分地送往水泥厂。

节能技术在供热系统中的应用除了上文提出的几点措施外，还需要在系统中主要位置安装热工仪表，其可以实时地记录、了解系统的耗能情况，以便在出现问题时可以及时采取必要的措施解决问题。还须使用正确的设备，设置完善、切实可行的系统操作流程，严格执行定期维修，停炉保养制度，保证设备完好，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象的发生。在锅炉房水处理过程中，要严禁锅炉直接补自来水或河水。对于锅炉燃料，应该采用分层燃烧技术，以此改善锅炉燃烧情况。