熱電聯產優化運行方式分析

白玉民

摘要：目前熱電聯產取得快速發展，環境污染少，能源效率高等優點使得電熱廠的運行方式及負荷分配得到顯著的改善。燃氣輪機熱電聯產效益高，采用電力調峰方式運行，節能環保、經濟型好。

關鍵詞：熱電聯產 能源效率 電熱廠 運行方式

中圖分類號：TE09 文獻標識碼：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展，熱電聯產能源轉換效率更顯突出，國家大力支持、發展熱電聯產。燃氣輪機熱電聯產技術是以天然氣作為燃料，不但能夠產出電能，同時將發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、環境和節能等效益。

1 燃氣輪機熱電聯產系統

1.1系統構成及工作原理

將供熱和發電的過程進行一體化操作的多聯產能源系統就是熱電聯產，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是目機熱電聯產系統流程圖前常見的兩種燃氣輪。圖1中的空氣經過壓氣機的壓縮后會產生高壓及高溫氣體，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，進行直接的發電；廢氣經過余熱鍋爐對用戶回水進行加熱，產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構。回熱器可以將加熱壓縮的空氣利用溫度尚高的排氣進行加熱，空氣在回熱器內進行預熱后再進入燃燒室，減少了向燃燒室注入燃料，大大提升了熱效率。這種節約了燃料又回收了部分余熱的系統比較適用于對電量需求較多的用戶。

1.2熱電聯產系統中電、熱產出量計算

（1）簡單循環系統中，燃氣輪機的熱電聯產系統電量產出計算方法為：

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

（2）熱量產出計算。

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。當結果是負值的時候，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，簡單循環的能量損失控制在2%左右，系數0.98。

2 熱電聯產的兩種運行方式

以電定熱、以熱定電是燃氣輪機常見的兩種運行方式。以電定熱能夠優先滿足電力負荷的需求，以熱定電則是優先將熱力的負荷要求滿足。當熱電需求<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出來。這是因為當熱電需求比減小，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，適當的補給燃料，效率不但會高于以熱定電，而且還會比聯產系統的額定總熱效率略微高些，產生這一現象的原因是：余熱鍋爐在一定的初溫基礎上進行補燃，產生的熱效率會比燃氣輪機機組本身所產生的熱效率還要高。

3 兩種運行方式的優化

3.1優化方案

兩種運行方式中附屬產品過剩是系統優化的基礎。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。基于這一目的可以在聯產系統中增設一個環節用于蓄能。增設了這樣的一個環節不僅可以將系統的運行效率及安全穩定性提高，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為熱電聯產系統的兩種運行模式優化過后的運行方式構成圖。圖3是以電定熱的運行方式，優化過后增加了蓄熱器及小型的燃氣鍋爐，可以有效的應對冬季供熱高峰期；圖4是以熱定電的運行方式，優化方案中增設了蓄電池組。

3.2按調峰方式運行

經濟的發展帶動了電力負荷的增長，峰谷差不斷拉大。采用“就地平衡”的電力調峰平衡原則，可以保障電網的安全運行。解決調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峰；（2）設置容量適當的燃氣鍋爐補充熱量；（3）增設一些蓄熱裝置，實現電力調峰的優化運行。

4結語

燃氣輪機熱電聯產系統的應用，可以更好的解決城市供熱取暖的需求，通過優化，以電定熱和以熱定電的運行模式更能有效的服務于群眾，天然氣作為燃料節約能源且環保，有較高的經濟效益，值得推廣。

參考文獻

[1] 康家甦，KANGJia-su.天然氣熱電聯產采暖運行方式可行性探討[J].上海電力學院學報，2006，22（1）：33-35，47.

[2] 馬婉玲，丁明，吳紅斌，等.分布式能源系統中燃氣輪機熱電聯產運行方式的優化[J].發電設備，2008，22（2）：106-110.

[3] 李紀峰.熱電聯產集中供熱系統節能技術分析與環保效益評價[D].遼寧：大連理工大學，2003.