國家為什么要提倡和規范熱電聯產和集中供熱
——淺談汽輪發電機組的節能環保（一）
哈爾濱新時代能源環保設備有限公司 賀志昆
取暖是寒冷地區居民的生存條件。用鍋爐生產蒸汽和熱水是目前取暖的主要方式。另外某些行業的生產也需要蒸汽。一百多年前人們開始利用汽輪機做到了同時生產熱能和電能。由于熱電聯產具有節能環保的優點，所以越來越受到許多國家和我國政府的重視。歐盟出臺配套措施給熱電聯產提供實質性的支持，例如世界能源利用率最高的國家丹麥，給熱電聯產工程年利率2%、償還期20年的優惠貸款（注1）。多年來我國政府發布了許多文件，來提倡和規范熱電聯產和集中供熱，如國家發改委發布的《節能中長期規劃》，2016年3月22日國家發改委等五部委又聯合發布了《熱電聯產管理辦法》，指出：“熱電聯產發展應遵循統一規劃、以熱定電、立足存量、結構優化、提高效能、環保優先的原則，力爭實現北方大中型以上城市熱電聯產、集中供熱率達到60%以上，20萬人口以上縣城熱電聯產全覆蓋，形成規劃科學、布局合理、利用高效、供熱安全的熱電聯產產業健康發展格局。”
熱電聯產和集中供熱為什么能夠節能又環保呢？還要從能源的特性談起：
一、能源的兩項特性
1.能源不僅有量的多少，而且有品位高低之分。電能是高品位能，可以高效便捷地轉化為機械能、熱能、光能等；熱能品位較低，只能通過熱機轉化成機械能、電能，轉換難度大，效率不高。
2.能量還存在貶值，如一桶熱水，熱量不少，但不足以煮熟一個雞蛋；而一勺沸水，熱量少于前者，卻會燙傷人，所以相等的熱量，溫度不同，效果不同。能量在傳遞、轉換過程中，始終伴有損失，做功能力下降，直至與環境狀態平衡，貶值為廢熱。
二、熱電分產和熱電聯產
熱電分產，先說供熱，由于取暖用的蒸汽和熱水，不需要高的壓力和溫度；企業用的蒸汽的壓力一般最高也就在1.28mpa左右，因此熱力公司和企業自備熱源通常采用低壓蒸汽鍋爐或熱水鍋爐，燃料的化學能只能轉變為低品位的熱能，由于容量小和參數低，其熱效率一般不超過60%，容量大一點的區域鍋爐房供熱的熱效率，一般為70-80%；再說發電廠，盡管機組容量大小不等，壓力溫度有高低之分，但都使用凝汽式汽輪機，作功發電后的乏汽都要排入冷凝器，隔著管壁向冷卻水放熱，成為凝結水，重新進入鍋爐加熱，在乏汽凝結成水的過程中，向冷源放出的熱量損失，要占總熱量的50%以上。由于以上兩個原因，熱電分產的總能效只能達到47%左右（注2）。
在集中供熱、熱負荷增加的基礎上，進而實行熱電聯產，由于鍋爐容量擴大、參數提高，使燃料的化學能轉化為高品位的蒸汽，通過汽輪機，首先作功發電，然后用乏汽供熱。汽輪機選型，如采用抽汽凝汽式汽輪機，它是在凝汽式汽輪機的基礎上，增加抽汽口，將部分蒸汽作功后用于供熱，但仍然有部分蒸汽進入冷凝器，因此只能減少，而不能徹底消除向冷源放熱的損失；如采用背壓式汽輪機，則作功后的全部乏汽，都用于供熱，沒有向冷源放熱的損失，所以熱電聯產采用背壓式汽輪機，總能量效率可達到85%左右（注3）。當然背壓式汽輪機用以熱定電的方式運行，不供熱，就不能發電。
三、怎樣充分發揮熱電聯產的優越性
只有做到五部委《熱電聯產管理辦法》的要求，熱電聯產才能充分發揮它的節能環保的優越性，為此我們提出如下建議：
1.結合城市規劃淘汰小鍋爐群，建設熱電廠。
2.現有供熱面積足夠大的供熱公司，擴建為熱電廠，不僅提高了能源利用率，而且企業可以節省大量電費，增加盈利。原有鍋爐作為備用或供熱調峰。
3.如前所述，機組選擇，應盡量選用背壓式汽輪機，少選或不選抽汽凝汽式汽輪機。
4.結合城市或工業園區規劃，擴大供熱面積，增加熱負荷，從而可選擇容量較大、參數較高的機組，提高能源利用率。
5.選用大容量，高參數機組，不僅鍋爐燃燒充分，鍋爐、汽輪機效率較高，而且從技術上和經濟上（無論投資，還是日常運行費用），都更有能力采用高效的消煙除塵和脫硫、脫硝等減排設備，有利于環保。
6.為充分利用存量，節省投資，可將符合條件的凝汽機組，改造成背壓機組，使一些要被淘汰的凝汽機組起死回生，或者在原臺位上，更換成背壓機組，將發電廠改造成熱電廠，使企業煥發青春。
7.對現有熱電廠通過改造，如將抽凝機組，改造成背壓機組，或就地更換成背壓機組；再如對背壓機組，通過改造，適當提高進汽參數，降低排汽參數，擴大容量，改善通流性能等方法，提高效率。
8.有條件時，應采用垃圾、生物質燃料，減少燃煤量，降低污染物排放。
在以上項目的實施中，本公司可以為用戶的汽輪發電機組的相關工作提供全面、周到的服務。
有關汽輪發電機組節能環保的內容，今后將陸續介紹，共同探討節能環保。由于本人才疏學淺，不當之處請賜教。
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注1：國家發改委網站資料《歐盟出臺配套措施給熱電聯產提供實質性支持》
注2、3：電力出版社2008年出版，孫奉仲等編著《熱電聯產技術與管理》
2017年4月20日
