提高热电厂供热效果新途径探讨宋成太

提高热电厂供热效果新途径探讨宋成太

宋成太

(上海新能源置业发展有限公司上海市200000)

摘要:目前供热发电厂通过建设首站的方式向外供热，比上世纪中后期直接通过蒸汽供热，供热方式发生了很大变化，除了可以有效的回收全部蒸汽凝结水之外，也给采暖用户带来了更安全、方便的操作，便于扩大供暖规模。目前一种新型的更高效的吸收式热泵循环集中供热方式，正在理论界酝酿，这种供热方式可以使现有的供热设施再扩大80%的供热规模，热能利用率提高30%。如果被广泛运用，将会在供热行业掀起一场重大的变革。在电力生产产能过剩、供热市场蓬勃发展的今天，在燃料资源有限、环境保护日益重要的时代，推广高效新型供热设施具有十分重要的意义。

引言

在我国的北方，约占总人口一半以上的地区冬季都依赖各种形式的采暖，尤其是党的十九大召开，把人们对美好生活的追求提到首位，因此，快速完善供暖设施、扩大供暖范围及提高供暖效率是今后一定时期内的重要工作。热力发电厂作为社会的供热主体，无论是在扩大供热面积，还是提高供热效率层面，都承担着重要角色。但无论哪种采暖，都会不同程度的增加排放，消耗有限的矿物质资源。

目前的供热方式面临几个突出的问题不能解决：一是热能利用率低；二是城市建设飞速发展，管网投资压力大；三是城市改造过程中容积率提高许多，原来的管网系统急需扩容，如果拆除原有老管网势必造成浪费，不拆除将形成不合理布局或重发建设。面对这几个问题，突破传统的供热方式是供热行业的重要课题。

1目前热电厂的供热方式

到目前为止，供热机组已占全部火力发电装机容量的20%，无论是发电还是供热，都承担着十分重要的角色。早期供热运行方式几乎全部沿用上世纪六七十年代的通用办法，即中间抽汽法，汽轮机中间抽汽通过蒸汽站降压送至各个热用户。这种方法优点是系统简单，控制方便，投资少，建设速度快，后期管理及维修维护方便。缺点是管路系统散热损失大，软化水消耗量大，机组运行受外界影响较大，是上世纪中后期的经济环境下的主要供热方式，尤其是工业用户更为方便。

2000年至今，供热方式发生了较大变化，随着住宅产业的深化发展，居民取暖需求快速增加；受电力先行政策的影响，电力行业产能过剩，有急需消化过剩产能的要求。在国家政策导向的作用下，原有运行的火电机组，具备条件的已经改造成供热机组，通过增建供热首站对外供热，以达到提高设备利用率的目的，调整产品结构，寻求更大生存空间；另一方面新建的供热电厂，除了工业用户，均采用建设供热首站的方式向外供热。这种供热方式优点是规模大，热损失小，运行稳定，维护方便，全部回收了蒸汽凝结水，主机制水成本下降，热用户的操作和运行管理更加安全方便。缺点是系统复杂，输送管路庞杂，投资及占地面积大。

目前无论哪种供热方式，都没有根本上解决供热的瓶颈问题。

2高效新型供热时代的到来

使用吸收式热泵循环换热器投资较高，维护量较大，但换热效率很高，原有供热规模可以扩大80%，非常适应老城改造中容积率较大的广泛社区。这种供热方式在上世纪末是一种设想，本世纪初，在特殊场合有所使用。但目前的中国经济环境和世界环保的大背景下，迎来了广泛使用吸收式供热较高的呼声。十几年前的国外杂志上初见探讨，近几年国内的供热工程师及高校都有大篇幅的论证，主要矛盾集中点在于投资和后期管理与维护量较大。这个矛盾的平衡砝码是中国经济的高速发展、人们对美好生活的追求和渴望，以及国家在环境、资源政策上的高标准要求。目前这个矛盾的砝码是后者快速加大，因此必然导致高效吸收换热器的广泛使用，迎来一个高效新型供热时代的到来。

3高效吸收式热泵循环供热系统的工作原理

在热电厂的供热系统里，吸收式热泵循环换热器可运用于三个层级。

第一层级是在供热电厂厂房内安装吸收式换热器，换热器的蒸发器直接替代汽轮机的冷凝器，或部分替代。换热器的吸收介质直接吸收汽轮机排汽低位潜热能量，经过两级吸收换热可达到供水温度1300C的热水。

还有专家认为把循环水作为吸收式换热器的热源，这可以使换热器安装位置远离汽轮机，但效果略差，同样规模的换热系统只能提供900C的热水。

第二层级是在采暖热用户区域安装吸收式换热器，传统的采暖区域使用板式换热器，这种换热器有体积小，换热效率高，最大缺点是系统一次水的温差小，一次水的回水温度最低也高于采暖用户的回水温度，一般在550C以上，一次水所携带的热量没有充分释放。如果一次水的供水温度为1200C，那么板式换热器吸收温差只有650C。如果是吸收式换热器则可以把一次水的回水温度降为200C，吸收温差高达1000C，可见吸收式换热器的换热效果之惊人。

第三层级是在较大的采暖用户如生活区的超市，社区活动室或办公楼、写字楼、商场等集中大面积场所，安装吸收式换热器替代目前的暖气片或传统的暖风系统，这样可以大幅度的提高采暖用户的热源温差，提高换热效率。

4吸收式热泵循环供热系统的优缺点

与传统供热系统比较，吸收式热泵供热系统具有至热源介质温差大、换热效率高、供热效果特好的优点，能使一次、二次供水的回水温度降低到200C左右，免除回水保温。由于对热量的吸收效果好，可以增大供热范围，或减小供热管路，降低供热投资和供热成本，减小管路占地面积，在节能减排，保护有限的能源资源，减少环境污染，减轻雾霾等方面具有重要意义。

缺点是投资较大，整个供热系统的投资约增加20%，后期管理费用较高，约增加10%。

5其它提高供热效率的方法

变径保温法——也叫椭圆保温法，目前在国外使用较多，国内刚刚起步，也叫温度场保温法，也是提高供热效率的方法之一，其原理是：在绝热状态下，供热管道外壁各点温度相同，但是实际上暴露在空气中的管道，其外壁各点壁温各不相同，管壁的下侧受低温空气的冲刷，壁温最低，管壁温度从最下侧向上逐渐升高，管道的最上方壁温最高；加了圆形保温材料的管道仍然是上高下低，管道外壁温温度从下到上形成椭圆形分布的温度场，因此做管道外保温时，保温层的厚度也符合壁温的温度场分布规律，并一次加工成型，安装十分方便，同样的保温材料重量，散热损失减少40%左右，供热效率提高2%。

6提高供热效率的紧迫性和可能性

目前在全国的火力发电厂中，供热发电厂比例已经占20%的比重，今后一定时期内会快速增加。如果仅对目前供暖管网进行高效新型换热改造，就可以新增供暖面积80%。充分利用乏汽潜热或利用循环水余热，理论上都能将循环水温度降低到200C，提高热电厂热能利用率30%以上，每年节约标准煤2000万吨，减排CO25200万吨，符合国家节能减排、保护环境的要求，而且每年全国新增约5亿平方米的建筑物面积需要供热采暖，推行高效新型供热采暖，每年潜在节能为1000万吨标准煤，减少排放2600万吨。因此广泛推广高效新型换热器是一项十分紧迫的工作。

中国经济的快速发展，越来越使中国在世界上成为新技术领跑的带头人，迫使供热方式呈现重大的变革，广泛使用高效新型换热器是这场供热变革的主要体现。人们对美好生活的追求、十九大的精神和国家政策导向，是这种变革的最大推动力。

结论

广泛的采用高效新型的吸收式热泵循环系统供热，理论上已经非常成熟，在特种场合下小范围的使用也较常见，运行管理经验也很成熟，大范围的推广运用将是近阶段主要攻坚任务，因为毕竟会增加30%的投资。但是获得了对热能的充分利用，扩大了原有设施的供热能力，减少了管网建设投资。从资源和环境保护方面来看，也是非常具有前瞻性的选择，其意义十分重大，因此国家应该有相应的扶持政策来支持，比如对发电厂余热利用的鼓励政策、对规模供暖采用新技术的鼓励政策等，以推动供热理念的变革性发展。