国家为什么要提倡和规范热电联产和集中供热
——浅谈汽轮发电机组的节能环保（一）
哈尔滨新时代能源环保设备有限公司 贺志昆
取暖是寒冷地区居民的生存条件。用锅炉生产蒸汽和热水是目前取暖的主要方式。另外某些行业的生产也需要蒸汽。一百多年前人们开始利用汽轮机做到了同时生产热能和电能。由于热电联产具有节能环保的优点，所以越来越受到许多国家和我国政府的重视。欧盟出台配套措施给热电联产提供实质性的支持，例如世界能源利用率最高的国家丹麦，给热电联产工程年利率2%、偿还期20年的优惠贷款（注1）。多年来我国政府发布了许多文件，来提倡和规范热电联产和集中供热，如国家发改委发布的《节能中长期规划》，2016年3月22日国家发改委等五部委又联合发布了《热电联产管理办法》，指出：“热电联产发展应遵循统一规划、以热定电、立足存量、结构优化、提高效能、环保优先的原则，力争实现北方大中型以上城市热电联产、集中供热率达到60%以上，20万人口以上县城热电联产全覆盖，形成规划科学、布局合理、利用高效、供热安全的热电联产产业健康发展格局。”
热电联产和集中供热为什么能够节能又环保呢？还要从能源的特性谈起：
一、能源的两项特性
1.能源不仅有量的多少，而且有品位高低之分。电能是高品位能，可以高效便捷地转化为机械能、热能、光能等；热能品位较低，只能通过热机转化成机械能、电能，转换难度大，效率不高。
2.能量还存在贬值，如一桶热水，热量不少，但不足以煮熟一个鸡蛋；而一勺沸水，热量少于前者，却会烫伤人，所以相等的热量，温度不同，效果不同。能量在传递、转换过程中，始终伴有损失，做功能力下降，直至与环境状态平衡，贬值为废热。
二、热电分产和热电联产
热电分产，先说供热，由于取暖用的蒸汽和热水，不需要高的压力和温度；企业用的蒸汽的压力一般最高也就在1.28mpa左右，因此热力公司和企业自备热源通常采用低压蒸汽锅炉或热水锅炉，燃料的化学能只能转变为低品位的热能，由于容量小和参数低，其热效率一般不超过60%，容量大一点的区域锅炉房供热的热效率，一般为70-80%；再说发电厂，尽管机组容量大小不等，压力温度有高低之分，但都使用凝汽式汽轮机，作功发电后的乏汽都要排入冷凝器，隔着管壁向冷却水放热，成为凝结水，重新进入锅炉加热，在乏汽凝结成水的过程中，向冷源放出的热量损失，要占总热量的50%以上。由于以上两个原因，热电分产的总能效只能达到47%左右（注2）。
在集中供热、热负荷增加的基础上，进而实行热电联产，由于锅炉容量扩大、参数提高，使燃料的化学能转化为高品位的蒸汽，通过汽轮机，首先作功发电，然后用乏汽供热。汽轮机选型，如采用抽汽凝汽式汽轮机，它是在凝汽式汽轮机的基础上，增加抽汽口，将部分蒸汽作功后用于供热，但仍然有部分蒸汽进入冷凝器，因此只能减少，而不能彻底消除向冷源放热的损失；如采用背压式汽轮机，则作功后的全部乏汽，都用于供热，没有向冷源放热的损失，所以热电联产采用背压式汽轮机，总能量效率可达到85%左右（注3）。当然背压式汽轮机用以热定电的方式运行，不供热，就不能发电。
三、怎样充分发挥热电联产的优越性
只有做到五部委《热电联产管理办法》的要求，热电联产才能充分发挥它的节能环保的优越性，为此我们提出如下建议：
1.结合城市规划淘汰小锅炉群，建设热电厂。
2.现有供热面积足够大的供热公司，扩建为热电厂，不仅提高了能源利用率，而且企业可以节省大量电费，增加盈利。原有锅炉作为备用或供热调峰。
3.如前所述，机组选择，应尽量选用背压式汽轮机，少选或不选抽汽凝汽式汽轮机。
4.结合城市或工业园区规划，扩大供热面积，增加热负荷，从而可选择容量较大、参数较高的机组，提高能源利用率。
5.选用大容量，高参数机组，不仅锅炉燃烧充分，锅炉、汽轮机效率较高，而且从技术上和经济上（无论投资，还是日常运行费用），都更有能力采用高效的消烟除尘和脱硫、脱硝等减排设备，有利于环保。
6.为充分利用存量，节省投资，可将符合条件的凝汽机组，改造成背压机组，使一些要被淘汰的凝汽机组起死回生，或者在原台位上，更换成背压机组，将发电厂改造成热电厂，使企业焕发青春。
7.对现有热电厂通过改造，如将抽凝机组，改造成背压机组，或就地更换成背压机组；再如对背压机组，通过改造，适当提高进汽参数，降低排汽参数，扩大容量，改善通流性能等方法，提高效率。
8.有条件时，应采用垃圾、生物质燃料，减少燃煤量，降低污染物排放。
在以上项目的实施中，本公司可以为用户的汽轮发电机组的相关工作提供全面、周到的服务。
有关汽轮发电机组节能环保的内容，今后将陆续介绍，共同探讨节能环保。由于本人才疏学浅，不当之处请赐教。
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注1：国家发改委网站资料《欧盟出台配套措施给热电联产提供实质性支持》
注2、3：电力出版社2008年出版，孙奉仲等编著《热电联产技术与管理》
2017年4月20日
