中小型热电站设计中的节能问题

【摘 要】近年来，伴随我国经济的提速，各种中小型热电站的应用在各地得到了快速的发展。热电站作为产能单位同时又作为耗能单位，在建构生态、节能社会的今天，为了减少热电站供电成本大、煤耗高、热效率低、用电率高等现象，应当从热电站设计出发，采取强有力的节能措施，提高热电站的效率并改善节能，减少热电站的运行成本。

【关键词】中小型热电站；设计；节能；效率；措施

1 绪论

随着我国经济的高速发展，各种类型的中小型热电站在工业生产中得到了广泛应用。作为大部分工业生产必须的蒸汽或电力，是热电站提供的直接产品。热电站设计的水平优劣，直接影响到热电站的能耗情况和经济效益。然而，目前各种中小型热电站的设计中，普遍存在一些问题，比如，设备选型的参数过高过大，导致大马拉小车；采用了不符合热电站运行工况的节能措施，导致能耗反而增大，等等。由此，导致本来节能环保的热电站的能源消耗反而长期居高不下，严重影响与制约了热电站的整体经济效益。本文从节能的角度出发，对当前中小型热电站的设计提出了一些设计思路，并主要对一些误区做出纠正，应当在设计中充分注意这些问题。

2 中小型热电站设计中的节能问题及措施

国内大多数中小型热电站之所以出现高能耗的问题，主要是设计的时侯工艺系统考虑不周引起的。为了提高热电站的效率并改善节能，减少热电站的运行成本，应当加强热电站设计，采取多方措施实现节能。

2.1 在机组的选型上应当尽量选用高参数机组，但要避免盲目提高参数

要提升热电站机组热效率，而提升汽轮机进气参数是最有效的手段之一。所以，在选择机组上应当优先选用参数较高的机组，比如，在25兆瓦的机组选择上通常可以优先考虑选用高压；而在6兆瓦至12兆瓦容量的机组中可以考虑选用次高压；在3兆瓦以下机组中可以考虑选用中压机组。需要注意的是，是否选用高参数的机组，并不能单纯从提高热电站热效率的角度来确定。还要考察全厂的用热和用电平衡问题，不能为了提高热效率而盲目提高参数或装机容量，这样可能会出现长期不能满负荷运行，反而导致能耗增加。设计中必须要注意这个情况，在“节能”这个概念上，避免落入本末倒置的误区。

另外，由于采用高参数机组，所需配套的阀门、辅机等附件也必须相应采用好的材料、更高的选型参数，由此带来对建厂投资的影响不容忽略。所以，在进行实际设计的选型的时侯，应当从全局的角度出发，充分考虑各方面的因素，才能做出最佳选择。

2.2 在辅助设备的选型上应趋于合理

辅助设备的选型是否合理是影响与制约当前中小型热电站用电率高低的主要原因。由于主给水泵、引风机和鼓风机是在辅助设备中用电量最大而且最关键，所以这3个设备的选用直接关系着中小型热电站供电的效率。倘若这些辅助设备的能耗很大，那么与它们对应的用电率和用蒸汽量也会很大。所以，在选择辅助设备时，一方面要对节能型电机产品高度重视并优先选择，另一方面设计裕量要注意控制，避免“层层加码”，导致最后确定的参数高出实际所需太多。特别需要注意的是，在设备的选型时，当标准型号的参数超出所需的参数太多时（已经考虑了设计裕量），可以根据实际情况与制造厂沟通，进行非标产品的设计。避免出现大马拉小车的现象。

2.3 变频器的使用要综合考虑全局

当热用户出现较大的负荷变动时，原则上各种配套的耗能设备必须即时与之匹配。特别是风机和水泵，通常采用风机挡板与水泵出口调节阀这种节流方式进行调节。针对这个问题，市场上流行的观点和做法是：节流调节方式效率很低，应加装变频器，采用变频器进行调节，以达到实时降低能耗的目的。从大量实践经验来看，考察变频器与节能的关系，需要注意两个问题：首先，变频器自身就是一个耗能元件，也有一定的转换效率，当用电设备负荷变化的幅度和频度并不太多和太高时，加装变频器的节能效果并不显著。其次，避免变频器的往低功率电机发展。

因此，在中小型热电站的设计中，是否加装变频器，必须要从整体考虑，并经过详细和全面的计算才能得出结论。避免出现变频器的节能效果不显著或投资回报期太长的“鸡肋”现象。对于变频器的用途，不应该理解为一种“节能设备”，而是一种“调速设备”。

另外，热电站中的耗能设备负荷变动的情况，具有明显规律性时，且高、低负荷的时间相对均衡和稳定时，可以考虑配置大、小参数的两种设备，以供负荷变动时切换使用。这种大、小参数设备切换的运行方式，远比变频器等节能效果更显著。

2.4 在汽轮机的选型上，需依照用户的实际合理选用

一般中小型热电站，通常的选型都是背压式汽轮机。但在确定具体型号之前，应当针对热用户展开摸底调查，了解并掌握各个热用户的用汽参数、用热量以及用热形式。尤其对用热量大的企业，更应该深人现场，收集全面反映企业真实情况的材料，确保为供热方案提供科学、准确的依据。如果有高、低参数并存的供汽情况，可选择抽背式汽轮机组。

如果对电量的要求大于对热量的要求，可以考虑选择抽凝式汽轮机，这时锅炉应该选择次高温次高压、或者高温高压的型号。但是能否采用抽凝式汽轮机，要看是否符合国家和地方政策。

2.5 提高对余热的利用率

当前中小型热电站中的余热，主要是灰渣余热和汽水余热。

灰渣余热主要是循环流化床锅炉的用户大都存在的一种浪费。循环流化床锅炉一般排放出的红渣温度在600℃以上，若采用冷渣机回收这部分热量，其效益非常客观。根据统计，一台75t/h的循环流化床锅炉的排渣量7t/h，如果采用除盐水进行冷却，可将约32t/h除盐水从18℃加热到80℃，这相当于给锅炉又增加了一级省煤器。由此可将红渣冷却至≤100℃，也有利于储存和运输。

汽水余热的浪费，在中小型热电站中也很普遍。虽然浪费并不可取，但是并不是所有的汽水余热都有利用价值。如上文多次重述的情况一样，如果为了回收相对低品位的能量，反而消耗更多的高品味能量，或一次性投资过高，这都是得不偿失，本末倒置的做法，必须经过技术经济对比论证，才能确定回收与否。

2.6 燃气冷热电三联供

燃气冷热电三联供是在热电联产技术应用的基础上发展起来的一种能源供应方式。属于新型分布式能源系统，它以机组小型化、分散化的形式，布置在用户附近，可以同时向用户供冷、供热、供电，实现能源的综合梯级利用。

这种系统的重要意义之一在于，可以显著提高一次能源利用率。大型蒸汽汽轮发电机组的一次能源利用率仅为35～45%，但燃气冷热电三联供将其余热用于供热和供冷计算在内后，年均一次能源利用率可高达80～90%。

其次，用电用气峰谷负荷互补，利于电网、气网移峰填谷。城市电网供（用）电负荷的峰值通常出现在每年夏季7～8月，电负荷谷值一般在冬季12～1月；而城市天然气管网供（用）气负荷的峰值通常出现在每年冬季12～1月，燃气负荷谷值一般在夏季7～8月。无论电网还是气网，负荷的峰谷差值越小，则越有利于系统稳定、安全、节能运行。因此，燃气冷热电三联供的应用，有利于电网和气网二者负荷的峰谷互补，有利于城市供电供气系统的稳定、安全、节能运行。

3 小结

随着生态型、友好型、节约型科学社会发展战略的提出，节能越来越受到社会的广泛关注。为此，在我国的中小型热电站设计中必须高度重视节能这一问题，只有把节能工作做好了，中小型热电站的生产经营成本才会降下来，热电站的经济效益才会提上来，才能够构建良好的生产生活环境，提升幸福满意度。因此，在中小型热电站的设计中，设计人员应充分和全面的考虑节能问题，才能采用符合实际情况的节能设备和措施，使这些设备和措施得到有效利用。

参考文献：

[1]洪向道.等.中小型热电联产工程设计手册[M].北京：中国电力出版社，2006.