熱電聯產

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熱電聯產(Combined Heat and Power;CHP)

目錄

什麼是熱電聯產

  熱電聯產是指發電廠既生產電能,又利用汽輪發電機做過功的蒸汽對用戶供熱的生產方式,即同時生產電、熱能的工藝過程,較之分別生產電、熱能方式節約燃料。在同一個電廠中將供熱和發電聯合在一起,簡稱CHP。

熱電聯產的內容

  CHP(熱電聯產)是單個工藝流程中同時產生電力和熱能的有效技術。CHP也稱為聯合發電、能量中心或總能量。該技術可以使用來自工業工藝過程中的廢熱、焚燒廢熱,以及使用餘熱鍋爐(HRSG)或火電廠鍋爐。是為一種工業製程技巧,利用發電後的廢熱用於工業製造或是利用工業製造的廢熱發電,達到能量最大化利用的目的。以先發電式來說由於傳統發電機效率只有30%左右,高達70%燃料能量被轉化成無用的熱,汽電共生能再利用30%的熱能於工業,使燃料達到60%效率系統用的本來就是各種工業機具的廢熱,等於所發的電都是多賺到的。

  熱電聯產它要求將熱電站同有關工廠城鎮住宅集中佈局在一定地段內,以取得最大的能源利用經濟效益。西方和東歐國家發展熱電聯產已達較高水平,熱電廠裝機容量占電力總裝機容量的30%,用於工業生產和分區集中供暖各占一半。造紙、鋼鐵和化學(包括石油化學)工業是熱電聯產的主要用戶,它們不僅是消耗電熱的大用戶,而且其生產過程中所排出的廢料和廢氣(如高爐氣)可作為熱電聯產裝置的燃料。城市工業區及人口居住密集區也是發展熱電聯產的主要對象,但要註意對當地熱負荷進行分析,一般熱化繫數不得低於0.5(工業熱負荷年利用小時數在3500小時以上,居民冬季採暖不小於3個月)。熱電廠的供熱距離通常不超過5~8公裡。對熱電聯產的燃料質量(主要是含硫、磷量)有較高要求,同時廠址要選在城市盛行風的下風向,避免對城市環境的污染。當熱電聯產時蒸汽過剩時,可以將空調、生活用水,用吸收式空調來解決問題。

  鍋爐產生的蒸汽在背壓汽輪機或抽汽汽輪機發電,其排汽或抽汽,除滿足各種熱負荷外,還可做吸收式製冷機的工作蒸汽,生產6~8℃冷水用於空調或工藝冷卻。

熱電聯產的方式

  • 先發電式

  鍋爐蒸氣先用於發電,用剩的蒸氣熱能再投入某種工業製程,同時發的電也投入工業製程,剩電賣給電網。適合中等溫度製程的產業食品、造紙、化工、養殖、農業 丹麥的一個應用範例,生物柴油發電廠的廢熱剛好用來加熱溫室種花

  現有系統:燃氣渦輪機外掛廢熱爐式、燃氣渦輪機式、蒸氣渦輪機式、複合迴圈式、柴油引擎式

  • 後發電式

  鍋爐蒸氣先用於某種工業製程,用剩的蒸氣熱能再投入發電,同時發的電也投入工業製程,剩電賣給電網。適合高溫度製程的產業:冶金、玻璃水泥

  現有系統:蒸氣渦輪機式、有機朗肯機式(Organic Rankine Cycle)。

熱電聯產的優點

  (1)蒸汽不在降壓或經減溫減壓後供熱,而是先發電,然後用抽汽或排汽滿足供熱、製冷的需要,可提高能源利用率

  (2)增大背壓機負荷率,增加機組發電,減少冷凝損失,降低煤耗;

  (3)保證生產工藝,改善生活質量,減少從業人員,提高勞動生產率;代替數量大、型式多的分散空調,改善環境景觀,避免“熱島”現象。

熱電聯產的工作原理

  • 溴化鋰吸收式

  冷水在蒸發器內被來自冷凝器減壓節流後的低溫冷劑水冷卻,冷劑水自身吸收冷水熱量後蒸發,成為冷劑蒸汽,進入吸收器內,被濃溶液吸收,濃溶液變成稀溶液。吸收器里的稀溶液,由溶液泵送往熱交換器、熱回收器後溫度升高,最後進入再生器,在再生器中稀溶液被加熱,成為最終濃溶液。濃溶液流經熱交換器,溫度被降低,進入吸收器,滴淋在冷卻水管上,吸收來自蒸發器的冷劑蒸汽,成為稀溶液。另一方面,在再生器內,外部高溫水加熱溴化鋰溶液後產生的水蒸汽,進入冷凝器被冷卻,經減壓節流,變成低溫冷劑水,進入蒸發器,滴淋在冷水管上,冷卻進入蒸發器的冷水。該系統由兩組再生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、熱交換器、溶液泵及熱回收器組成,並且依靠熱源水、冷水的串聯將這兩組系統有機地結合在一起,通過對高溫側、低溫側溶液迴圈量和製冷量的最佳分配,實現溫度、壓力、濃度等參數在兩個迴圈之間的優化配置,並且最大限度的利用熱源水的熱量,使熱水溫度可降到66℃。以上迴圈如此反覆進行,最終達到制取低溫冷水的目的。

  • 溴化鋰的利用

  溴化鋰吸收式製冷機以水為製冷劑,溴化鋰水溶液為吸收劑,制取0℃以上的低溫水,多用於空調系統。溴化鋰的性質與食鹽相似,屬鹽類。它的沸點為1265℃,故在一般的高溫下對溴化鋰水溶液加熱時,可以認為僅產生水蒸氣,整個系統中沒有蒸餾設備,因而系統更加簡單。溴化鋰具有極強的吸水性,但溴化鋰在水中的溶解度是隨溫度的下降而降低的。溶液的濃度不宜超過66%,否則運行中,因溫度降低容易將溴化鋰結晶,破壞正常迴圈的運行。溴化鋰水溶液的水蒸氣分壓,比同溫度下純水的飽和蒸汽壓小得多,故在相同壓力下,溴化鋰水溶液具有吸收溫度比它低得多的水蒸氣的能力,這是溴化鋰吸收式製冷機的機理之一。

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