熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)化運行方式分析

白玉民

摘要：目前熱電聯(lián)產(chǎn)取得快速發(fā)展，環(huán)境污染少，能源效率高等優(yōu)點使得電熱廠的運行方式及負荷分配得到顯著的改善。燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)效益高，采用電力調(diào)峰方式運行，節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟型好。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn) 能源效率 電熱廠 運行方式

中圖分類號：TE09 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0118-02

伴隨人們生活水平的不斷提高，集中供熱在城市中得到了快速的發(fā)展，熱電聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換效率更顯突出，國家大力支持、發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是以天然氣作為燃料，不但能夠產(chǎn)出電能，同時將發(fā)電后的余熱集中供熱，將能源的利用率大大提升，具有良好的社會、環(huán)境和節(jié)能等效益。

1 燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

將供熱和發(fā)電的過程進行一體化操作的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)就是熱電聯(lián)產(chǎn)，可以有效的提高能源的利用率，將碳化物、有害氣體的排放量大大減少。

圖1、2是目機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程圖前常見的兩種燃氣輪。圖1中的空氣經(jīng)過壓氣機的壓縮后會產(chǎn)生高壓及高溫氣體，和注入燃燒室里的燃料混合燃燒，高溫燃氣就可以送入透平做工，進行直接的發(fā)電；廢氣經(jīng)過余熱鍋爐對用戶回水進行加熱，產(chǎn)生用戶需要的蒸汽或熱水。圖2是目前的微型燃氣輪機采用的結(jié)構(gòu)?；?zé)崞骺梢詫⒓訜釅嚎s的空氣利用溫度尚高的排氣進行加熱，空氣在回?zé)崞鲀?nèi)進行預(yù)熱后再進入燃燒室，減少了向燃燒室注入燃料，大大提升了熱效率。這種節(jié)約了燃料又回收了部分余熱的系統(tǒng)比較適用于對電量需求較多的用戶。

1.2熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中電、熱產(chǎn)出量計算

（1）簡單循環(huán)系統(tǒng)中，燃氣輪機的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)電量產(chǎn)出計算方法為：

由表1可知道公式（1）中各字母符號含義，由于發(fā)電機效率為G，燃輸出氣輪機發(fā)電機組比功為：e=Gn

（2）熱量產(chǎn)出計算。

燃氣輪機排出的余熱計算為：

在這個式中，T4為透平出口的溫度；為排氣位于上下限溫度間的平均熱值。當(dāng)結(jié)果是負值的時候，燃氣輪機釋放熱量。

余熱鍋爐總吸熱量Q：

Q5與Ｑ4的計算方法是相同的，Q5是排氣帶走的熱量，H則是余熱鍋爐的效率。

（3）總熱效率和熱比的計算。

燃料釋放的熱量計算：

式中的cp為燃氣的定壓比熱。

在一般情況下，簡單循環(huán)的能量損失控制在2%左右，系數(shù)0.98。

2 熱電聯(lián)產(chǎn)的兩種運行方式

以電定熱、以熱定電是燃氣輪機常見的兩種運行方式。以電定熱能夠優(yōu)先滿足電力負荷的需求，以熱定電則是優(yōu)先將熱力的負荷要求滿足。當(dāng)熱電需求<額定熱電比時，采用以熱定電的運行方式效率較高，伴隨著熱電需求比逐步減小，這兩種運行方式間的差別會明顯的顯現(xiàn)出來。這是因為當(dāng)熱電需求比減小，以電定熱這種運行方式會浪費掉許多的熱量；如果熱電需求比>額定熱電比的時候，采用以電定熱的運行方式，適當(dāng)?shù)难a給燃料，效率不但會高于以熱定電，而且還會比聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的額定總熱效率略微高些，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是：余熱鍋爐在一定的初溫基礎(chǔ)上進行補燃，產(chǎn)生的熱效率會比燃氣輪機機組本身所產(chǎn)生的熱效率還要高。

3 兩種運行方式的優(yōu)化

3.1優(yōu)化方案

兩種運行方式中附屬產(chǎn)品過剩是系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)。將超出特定時刻需要的多余能量進行存儲，需要時加以利用可以減少浪費?；谶@一目的可以在聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中增設(shè)一個環(huán)節(jié)用于蓄能。增設(shè)了這樣的一個環(huán)節(jié)不僅可以將系統(tǒng)的運行效率及安全穩(wěn)定性提高，同時可以增強供熱能力。在以熱定電的運行方式上可將多余的電量進行蓄儲。以電定熱的運行方式下可以直接將蓄熱其中的熱量釋放出來，不必啟動燃氣輪機便可達到供熱需求。

圖3、4為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的兩種運行模式優(yōu)化過后的運行方式構(gòu)成圖。圖3是以電定熱的運行方式，優(yōu)化過后增加了蓄熱器及小型的燃氣鍋爐，可以有效的應(yīng)對冬季供熱高峰期；圖4是以熱定電的運行方式，優(yōu)化方案中增設(shè)了蓄電池組。

3.2按調(diào)峰方式運行

經(jīng)濟的發(fā)展帶動了電力負荷的增長，峰谷差不斷拉大。采用“就地平衡”的電力調(diào)峰平衡原則，可以保障電網(wǎng)的安全運行。解決調(diào)峰問題可以通過以下幾個方面：（1）房屋與建筑物之間存在熱慣性，可以充分利用進行電力調(diào)峰；（2）設(shè)置容量適當(dāng)?shù)娜細忮仩t補充熱量；（3）增設(shè)一些蓄熱裝置，實現(xiàn)電力調(diào)峰的優(yōu)化運行。

4結(jié)語

燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以更好的解決城市供熱取暖的需求，通過優(yōu)化，以電定熱和以熱定電的運行模式更能有效的服務(wù)于群眾，天然氣作為燃料節(jié)約能源且環(huán)保，有較高的經(jīng)濟效益，值得推廣。

參考文獻

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