熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能技術探究

紀林林

（32181 部隊，陜西 西安 710000）

熱電廠作為集中供熱必不可少的部分，其作為公益性的基礎設施可以顯著地提升人民生活質量，建設熱電廠有利于提高能源的利用率，治理大氣污染。目前我國燃料供應以及能源利用主要是以煤炭為主，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要設施，具有顯著的環(huán)保及節(jié)能效應。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)的重要性

在20 世紀50年代，我國是以東歐國家以及前蘇聯(lián)援助的熱電廠為基礎，實行了熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱，奠定了新中國經(jīng)濟建設以及電力事業(yè)的未來發(fā)展。供熱占據(jù)能源消耗的絕大部分，據(jù)統(tǒng)計，我國供熱能耗占據(jù)能源消耗的10%，然而我國目前使用的供熱系統(tǒng)所能提供的綜合能效只有不到40%，按照理想能效為80%計算，還有40%的提升空間。采取有效措施提高供熱效率是我們目前面臨的眾多挑戰(zhàn)之一。

對于城市來說，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱可以提供可靠、穩(wěn)定的熱源，同時可以改善環(huán)境、增加電力供應、節(jié)約能源、提高總體的綜合效益，與傳統(tǒng)的分散式供熱相比較有很多優(yōu)點。對于實現(xiàn)集中供熱來說，建設熱電廠是很重要的部分，其可以顯著地提升人民的生活質量。因此，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)意義重大。建立自備發(fā)電站對于化工企業(yè)來說，可以顯著的節(jié)約能源，為環(huán)保事業(yè)做出貢獻[1]。

2 我國熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 我國的熱力市場的發(fā)展現(xiàn)狀

21 世紀初，我國的終端熱力主要是依靠飽和或過熱的蒸汽以及可作為熱源的熱水。建筑供熱部門以及工業(yè)部門是熱力能耗的主體，尤其是工業(yè)企業(yè)，每年的熱力能耗量是占據(jù)總熱力能耗量的50%以上。據(jù)統(tǒng)計，目前，鍋爐供熱是大部分工業(yè)企業(yè)的熱力來源，比重約占全國的熱力能耗總量的72%。熱力能耗的另一個重要主體是居民的采暖，目前的趨勢顯示，居民采暖的熱力消費速度增長比工業(yè)部門快，在熱力消費全國總量的占比逐漸增大。

2.2 我國的熱電聯(lián)產(chǎn)市場的發(fā)展現(xiàn)狀

近20年來，我國的熱電聯(lián)產(chǎn)市場的進展非常順利。目前，我國的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量在世界排名前列，火電裝機容量中熱電聯(lián)產(chǎn)所占的比重逐漸提升，從20 世紀末至21 世紀初，增長了2%。截至2007年初，供熱機組單臺6 MW 及以上的機器超過2 600 臺。目前，熱電聯(lián)產(chǎn)承擔了全國總供熱蒸汽量的81%左右，承擔了熱水采暖的供熱量30%左右。熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比，可以顯著提升能源效率，節(jié)能能力可提高6 700 萬tce。熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組提供的熱量主要是針對北方15 個左右省市的傳統(tǒng)采暖地區(qū)，熱電廠不僅供熱給居民的采暖，還面向工業(yè)蒸汽。

與此同時，熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱量在南方地區(qū)以及非傳統(tǒng)采暖地區(qū)增長速度較快，滿足了飛速提升的工業(yè)熱力需求以及居民的采暖需求。但是上海、江蘇、浙江等地區(qū)雖然已經(jīng)實現(xiàn)集中供熱，但是熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱對象主要仍是面向工業(yè)部門[2]。

2.3 我國的集中供熱系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

截至2006年初，我國的660 個城市中，配備集中供熱設施的地區(qū)約為330 個城市。集中供熱的面積占全國建筑總面積約為6%左右，超過25 億m2，鋪設的熱水供熱管網(wǎng)超過7 萬km，蒸汽管網(wǎng)1.5 萬km。據(jù)統(tǒng)計，我國熱電聯(lián)產(chǎn)占集中供熱的總供熱量的48%，區(qū)域鍋爐房占集中供熱的總供熱量的50%左右。熱電聯(lián)產(chǎn)占蒸汽的供熱量的80%，區(qū)域鍋爐房占蒸汽的供熱量的18%。熱電聯(lián)產(chǎn)占熱水的供熱量的30%，區(qū)域鍋爐房占熱水供熱量的70%。由此可以看出，對于區(qū)域鍋爐房來說，熱水的供熱方式具有極高的經(jīng)濟效益。對于熱電聯(lián)產(chǎn)來說，蒸汽供熱為主要的熱源[3]。

目前，我國已經(jīng)開始示范性地應用熱電冷聯(lián)供熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由發(fā)電設備、熱回收設備、制冷設備和蓄能設備等組成。將發(fā)出的電力與熱能利用的比作為某一特定用途的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的衡量標準。

目前，我國的上海、北京、廣州等城市已經(jīng)開始燃氣式熱電冷聯(lián)供熱技術的示范應用。其中大部分都是應用在機場、辦公樓、學校等商業(yè)性建筑中。燃氣式熱電冷聯(lián)供熱技術示范項目有上海的浦東機場、北京的燃氣集團等，其主要以燃氣輪機以及天然氣內燃機為核心設備。截至2006年末，超過380 萬kW 的熱電冷聯(lián)的示范項目已經(jīng)投產(chǎn)[4]。

3 節(jié)能技術在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)中的實際應用

我國的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱事業(yè)自改革開放以來得到了飛速的發(fā)展，在社會發(fā)展以及推動國民經(jīng)濟方面起到了重要作用，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱事業(yè)推動發(fā)展必不可少的部分。

3.1 新型保溫材料技術

為了減少熱源輸送至用戶處過程中的熱量損失，供熱公司不斷引進新型保溫材料制作成的傳輸管道，大多數(shù)為硅酸鋁棉和改良后的無極陶瓷制成。這2 種材料無異味，無毒副作用，可以根據(jù)需要制成不同直徑、長度的供熱管道以及各種形狀的保溫瓦塊等，這2 種材料制成的保溫制品，不僅降低了熱損耗，在價格上也更便宜。

3.2 紅外線納米節(jié)能涂料技術

由于紅外線高溫納米材料具有耐氧化、耐腐蝕、抗高溫的特點，部分研究機構利用紅外線高溫納米材料作為原料制成涂料，通過在鍋爐壁上涂上該涂料來延長鍋爐使用時間，通過熱平衡測試結果表明，燃氣鍋爐在刷節(jié)能涂料后節(jié)能約1%，燃煤鍋爐節(jié)能約2%。涂刷紅外線高溫納米節(jié)能涂料后，與涂刷普通防氧化腐蝕涂料相比，的鍋爐腐蝕速度減緩大約30%，極大地減少了替換鍋爐帶來的經(jīng)濟損失。

3.3 煙氣余熱回收技術

鍋爐排出的煙氣溫度大致在95℃～135℃，可以作為熱量很高的余熱源。通過回收煙氣余熱可以提高熱源2%以上的供熱能力。世界上很多國家均使用金屬熱交換材料作為煙氣余熱回收裝置的主要材料，目前市面上最常見的煙氣余熱回收裝置有回旋式換熱器、導熱管換熱器、熱媒介質換熱器等，通過這些裝置可以將排出的煙氣溫度吸收再利用，提高一次回水溫度15℃以上。除此之外，一些高水平的科研機構還提出了深度煙氣余熱回收技術，實驗驗證，該項技術的使用可以回收更多煙氣中的熱量。

3.4 蓄熱罐技術

蓄熱罐是用于儲備熱能的裝置，在用熱負荷較低時吸收多余的熱量自身貯存，在用熱負荷較高時，釋放自身貯存的熱量用于供熱。該技術的使用，不僅可以使熱源在用熱負荷起伏不定的情況下保持供熱平穩(wěn)，還可以提高經(jīng)濟型和供熱系統(tǒng)的抗干擾能力，還能夠在集中供熱系統(tǒng)發(fā)生熱泄露時起到及時的補水供熱的作用。

3.5 地溝型聚氨酯預制保溫管技術

地溝型聚氨酯預制保溫管的構成包括鋼結構件、高密度聚乙烯外殼和聚氨酯保溫層。這3 種材料組成的整體結構能在很大程度上減少地溝等惡劣環(huán)境浸泡下的損壞，并且能很好的保持原有性質，除此之外，其連接接縫的數(shù)量遠遠少于傳統(tǒng)的管道連接方式。在實際使用中，有效地減少了由于管道鋪設原因帶來的管網(wǎng)熱損失，且鋪設簡單，維護成本較低，大大減少了施工周期，提高施工作業(yè)的安全性。

4 節(jié)能技術在熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)應用的要求

“分步實施、統(tǒng)一規(guī)劃、規(guī)模適度以及以熱定電”是熱電聯(lián)產(chǎn)建設規(guī)模以及規(guī)劃必須遵循的原則[5]。其主要任務是在符合節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質量要求的前提下供熱。目前，由于人們環(huán)保意識的增強，人們對減少工業(yè)有害氣體以及液體的排放、環(huán)境治理方面關注度逐漸提升。熱電站的經(jīng)濟效益以及生產(chǎn)運營、電廠對灰渣的綜合利用以及處理等方面密切相關，目前，使國內已經(jīng)將灰渣廣泛利用在新型材料、化學添加劑、水泥混凝土、砌塊、筑路、鋪地磚、制造建筑保溫材料中。例如大連華能電廠燃用22 992 kJ/g 以上優(yōu)質煤，灰渣質量好，已經(jīng)實現(xiàn)100%灰渣利用率，且供不應求。此外，熱電集團香海電廠、春海電廠，正考慮建設水泥生產(chǎn)線。電廠的灰渣除了自己生產(chǎn)砌塊外，剩余的還部分地送往水泥廠。

節(jié)能技術在供熱系統(tǒng)中的應用除了上文提出的幾點措施外，還需要在系統(tǒng)中主要位置安裝熱工儀表，其可以實時地記錄、了解系統(tǒng)的耗能情況，以便在出現(xiàn)問題時可以及時采取必要的措施解決問題。還須使用正確的設備，設置完善、切實可行的系統(tǒng)操作流程，嚴格執(zhí)行定期維修，停爐保養(yǎng)制度，保證設備完好，杜絕“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的發(fā)生。在鍋爐房水處理過程中，要嚴禁鍋爐直接補自來水或河水。對于鍋爐燃料，應該采用分層燃燒技術，以此改善鍋爐燃燒情況。

5 結語

當今時代，為了順應可持續(xù)發(fā)展理念，我國實行了熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱。與傳統(tǒng)的分散供熱相比，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱不僅具有較高的能源利用率，還具有優(yōu)異的節(jié)能效益。因此，大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，對于推動國民經(jīng)濟的發(fā)展都具有重要的意義。對于未來工業(yè)發(fā)展以及居民供熱方面的提升都具有較深的影響。