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工业余热将是未来集中供热的主要热源(上)

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人气:-发表时间:2016-07-03 10:05【

煤和天然气,理论燃烧温度在2000摄氏度左右。用于供热,通常最高供水温度在130摄氏度左右,如果把煤、天然气拿来直接燃烧供热,其温差将在1800摄氏度左右,能源品位的损失,接近70%~80%。

因此,把煤、天然气直接燃烧供热,是对能源的最大浪费,是最不经济的。可是至今,这种状况到处可见,不仅小型燃煤供热遍地开花,就是新近“煤改气”的大型燃气供热(锅炉房总容量在几百吨以上)依然如故。这种状况不改变,我国供热技术的落后面貌难以改观。

煤和天然气,最合理的利用方式,是梯级利用,即电热冷联供或AGCC即整体煤气化联合循环发电。如前所述,煤和天然气,理论燃烧温度都在2000摄氏度左右,最理想的利用方式是高温段发电,低温段供热、制冷。对于通常的发电厂,发电效率一般在30%~40%左右,汽轮机后的乏汽压力为0.006兆帕,饱和温度为36摄氏度,其能源品位值只有总能源品位值的2.5%~5.0%之间,即发电潜力很低,但按数量分析,约占总热量的50%左右,目前大多数情况,向大气中排放。如果用于供热、制冷,实现电、热、冷联供,全系统的余热利用系数可提高到70%~80%,因此,这种电、热、冷的梯级利用是化石燃料的最佳利用方式。

根据国家发改委的有关文件,我国正在大力推广大型机组(容量在200兆瓦~300兆瓦以上)的电热冷联供系统,这对于我国大中城市来说,是非常正确的。在加速城镇化的建设中,我国势必会有大量小城镇涌现,人口在几万至十几万之间,对于这样的城镇,比较合理的供热方式应该是小型背压机组(容量在25兆瓦以下)的电、热、冷联供。经中国供热信息网人员测算,这种机组,即使冬天联运,夏天停运,经济上都是合算的。如果这种供热方式,能够取得共识,那么我国相当数量人口的供热民生问题,就会得到解决。

对于局部区域(如一定范围的公共建筑或居民区),可以大力发展分布式能源系统。这种系统,利用小型燃气发电机组(内燃机或小型燃气轮机),一面发电,一面利用废气或冷却热量通过热泵机组供热供冷,解决本区域的电、热、冷需求。以上不同方式的电、热、冷联供,既可以实现能源的梯级利用,又能够覆盖全社会的供热需求。这种能源的梯级利用,应该作为国家的基本国策,用法律形式固定下来。

在发电厂中,能源品位值的最大损失是在电站锅炉,通常发电主蒸汽温度为550摄氏度左右,在锅炉内,换热温差有1500摄氏度,能源品位的损失近50%,因此,提高发电厂的发电效率的主要技术措施是提高发电主蒸汽的温度,但超高临界、超超临界的发电机组其最高主蒸汽温度也只有600摄氏度多度,发电效率也不能超过40%~45%,受限的主要因素是汽轮机材质的耐温程度。发电效率的进一步提高,要有待于金属材料工艺的更大革新。

进一步提高电热冷联供的发电方式还有燃气—蒸汽联合循环。通常以天然气为燃料。压缩空气与天然气在燃烧室燃烧形成的高温烟气(约1200摄氏度~1350摄氏度),进入涡轮机膨胀作功发电。在燃汽轮机中排出的尾气进入余热锅炉,产生的蒸汽在汽轮机中进一步发电。如果燃料采用煤,则先经过增压气化装置产生煤的裂化气,再做适当处理,如同天然气一样,进入燃气轮机燃烧发电。这种以煤为燃料的燃气——蒸汽联合循环称为AGCC。无论以天然气为燃料,还是以煤为燃料,其燃气--蒸汽联合循环的高温烟气可达1000摄氏度以上,因此,发电效率都能在40%~45%左右。对于我国,无论积极推广燃气的燃气——蒸汽联合循环还是大力研发燃煤的燃气--蒸汽联合循环,都有很大的现实意义。

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