热电联产系统

热电联产系统用于制冷、制热的总能系统01工作原理发展趋势设备评价目录0302基本信息冷热电联产（CombinedCooling，HeatingandPower，CCHP）是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。这样做不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。冷热电联产系统在科学用能和能的梯级利用原理指导下，可以实现能源的更高效利用，完全符合建设节约型社会的要求，是解决我国能源与环境问题的重要技术途径，是构建新一代能源系统的关键技术。由于冷热电联产承担了制冷、制热和发电等多项功能，故系统中的设备数量较多、功能复杂。因冷热电联产是由热电联产发展而来，是热电联产技术与制冷技术的结合，故以下从热电联产和制冷两个方面来对冷热电联产系统中的主要设备进行评价。工作原理工作原理锅炉加供热汽轮机由于煤燃烧形成的高温烟气不能直接做功，需要经锅炉将热量传给蒸汽，由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽或背压排汽用于供热。锅炉加供热机热电联产系统适应于以煤为燃料。这也是我国的热电联产系统普遍采用的形式。这种系统的技术已非常成熟，主要设备也早已国产化。由于这种系统占地大，负荷调节能力差，发电效率低，一般在煤改气的热电联产中得以应用，新建燃气热电联产系统很少采用这种形式。燃气轮机热电联产系统分为单循环和联合循环两种形式。单循环的工作原理是：空气经压气机与燃气在燃烧室燃烧后温度达1000℃以上、压力在1－1.6MPa的范围内而进入燃气轮机推动叶轮，将燃料的热能转变为机械能，并拖动发电机发电。从燃气轮机排出的烟气温度一般为450℃～600℃，通过余热锅炉将热量回收用于供热。大型的燃气轮机效率可达30%以上，当机组负荷低于50%时，热效率下降显著。考虑到热和电两种输出的总效率一般能够保持在80%以上。燃气轮机组启停调节灵活，因而对于变动幅度较大的负荷较适应。工业燃气轮机的生产基本上来自西方国家，如GE、ALSTOM、SIEMENS、SOLAR、ABB等。上述单循环中余热锅炉可以产生的参数很高的蒸汽，如果增设供热汽轮机，使余热锅炉产生的较高参数的蒸汽在供热汽轮机中继续做功发电，其抽汽或背压排汽用于供热，可以形成燃气－蒸汽联合循环系统。这种系统的发电效率进一步得到提高，可达到50%以上。内燃机热电联产系统当规模较小时，它的发电效率明显比燃气轮机高，一般在30%以上，因而在一些小型的燃气热电联产系统中往往采用这种内燃机形式。但是，由于内燃机的润滑油和气缸冷却放出的热量温度较低（一般不超过90℃），而且该热量份额很大，几乎与烟气回收的热量相当，因而这种采暖形式在供热温度要求高的情况下受到了限制。内燃机的生产厂家有总部这在瑞士的WARTSILANSD公司、德国的MANB&W公司以及美国的CATERPILLAR公司等。设备评价制冷评价热电评价设备评价热电评价蒸汽轮机原理是由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽或背压排汽用于供热或制冷。由此机组也一般有两种，一种是背压式机组，另一种是抽汽式机组。背压式机组不设冷凝器，用汽轮机尾部的余热作为热源，需要稳定的热负荷才能正常发电，其优点是热效率高。而抽汽式机组设置冷凝器，在汽轮机的中段抽取一定压力（一般在1.0MPa左右）蒸汽作为热源，其优点是热负荷可灵活调节，但热效率比背压式机组低。机组充分利用了汽轮发电机梯级做功的原理，能够提高发电机组的热效率，纯凝汽式发电机组的热效率一般为25%～30%，而热电联产机组总热效率则在45%以上。由于蒸汽轮机机组需要用到锅炉提供高温高压蒸汽，所以一般在煤改气的热电联产中得以应用。燃气轮机燃气轮机机主要由压气机、燃烧室和汽轮机组成。压气机将空气压缩进入燃烧室，在燃烧室内与喷入的燃气（如天然气）混合燃烧，之后在汽轮机里膨胀，驱动叶轮转动，使其驱动发电机发电。燃气轮机的尾气温度很高（一般在500℃以上），是很好的驱动热源，可以用来制冷，也可以进余热锅炉产生蒸汽再供热或制冷。另外，烟气也可以不全部用来发电，而是部分用于工艺，这样它的总热效率可达80%或更高。制冷评价与制冷技术有关的选择有压缩式、吸收式和其他制冷方式。压缩式制冷机的主要设备有压缩机、蒸发器、冷凝器和节流机构，通过消耗外功并传递给压缩机进行制冷，可通过机械能的分配来调节电量和冷量的比例。吸收式制冷机则是用发生器、溶液泵、吸收器和节流阀取代了压缩机，通过消耗低品位热能来制冷，把来自热电联产的一部分或全部热能用于驱动制冷系统。溴化锂吸溴化锂吸收式制冷机以水-溴化锂为工质对，其工作原理为：溴化锂稀溶液在发生器中被加热，产生制冷剂（沸点较低）——水蒸汽，水蒸汽在冷凝器中被冷却，并凝结成液态水。液态水经节流机构减压后进入蒸发器并在其中吸热蒸发，进行制冷，液态水重新汽化为水蒸汽。而发生器中发生了水蒸汽的溴化锂浓溶液是吸收剂（沸点较高），经节流阀减压后，进入吸收器吸收蒸发器来的水蒸汽。而后，吸收了水蒸汽的溴化锂稀溶液由溶液泵提高压力送回发生器，完成吸收制冷循环。由于溴化锂吸收式制冷机对热源参数要求低、适应性强，而且消耗电能少，所以在我国现阶段的冷热电联产系统中最为常见。根据驱动热源的不同，可分为蒸汽型、直燃型、热水型、余热型和复合热源型，可视热电联产系统产物选取不同机型。尽管如此，溴化锂溶液易结晶的特性和机组能效比偏低的缺点却在一定程度上制约了溴化锂吸收式机组的发展。发展趋势发展趋势“十一五”期间，全国新增供热机组装机容量约6000万千瓦，2011年我国热电联产装机规模为141.30GW，到2012年供热机组装机总容量达到156.93GW，约占同期全国火电机组装机总容量的19.16%。到2012年底，我国6000千瓦及以上热电联产装机已超过2.2亿千瓦，达万千瓦，占同口径火电装机容量的27.49%，占全国发电机组总容量的19.25%。

热电联产是一项综合利用能源的技术，在发电的同时，有效利用汽化潜热进行供热，具有能源利用效率高、保护环境等诸多优势，被认为是最好的集中供热热源。但近年来，有的地区却出现了热电联产集中供热价格高于区域锅炉供热的不合理现象，以及热电联产在城市集中供热的比重不断降低，这不利于行业的长远发展。国家应进一步加强对热电联产相关配套政策的落实完善，使这一现象得到缓解，保障热电联产行业的顺利发展。受我国能源结构的影响，目前我国的冷热电联产系统还大多以煤为主要燃料，总的热效率不高。对比发达国家，美国73%的热电联产项目使用的是燃气，俄罗斯热电联产燃料构成中70%是石油和天然气。这促使我们要大力发展以燃气（尤其是天然气）为燃料的冷热电联产系统。另外，我国的燃气冷热电联产系统也多是采用高参数的大容量机组，而不需要长距离输送、能源利用率高的小型系统还并不多见。相