集中供热与供冷技术

集中供热与供冷技术调研

集中供热技术

集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过热力管网供给一个城市或部分区域生产、采暖和说或所需的热量方式。集中供热是现代化城市重要的基础设施，也是城市公用事业的一项重要设施。

热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，敷设在地下。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应，以及生产过程中的加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化、致冷、汽锤和汽泵等操作。

我国的集中供热事业已经有了较大的发展，截止到2000年底，全国有58

个城市建设了集中供热设施，总供热面积达110766万平方米，“三北”地区集中供热普及率已超过25%；全国供热企业拥有供热管道43748千米，其中蒸汽供热管道7963千米，热水供热管道35785千米。

集中供热系统包括热源、热网和用户 3 部分。热源主要是热电站和区域锅炉房（工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉，民用区域锅炉房一般采用热水锅炉），以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。工业余热和地热也可作热源。核能供热有节约大量矿物燃料，减轻运输压力等优点。下面介绍几种目前比较先进的供热技术。

一、热电联产供热技术

热电联产是指在单一过程中同时生产电力和有用的热，而电和热的用户同时又是能的生产者，它是电能和以低压蒸汽和热水形式出现的热能这两种能量的联合生产。

热电联产已被公认为一种成熟的节能技术，它是将火力发电厂汽轮机中已作完一部分功的蒸汽从汽轮机汽缸中部抽出来供给热用户，是本应排至凝汽器中放弃的蒸汽凝结热转供给用热户而不舍弃至大气中。

目前发展的热电联产技术主要有以下几种:

1、基于蒸汽轮机的常规热电联产技术

只要能将汽轮机发电机做完一部分功的蒸汽抽出或不废弃排汽的凝结热而加以利用，做到既发电又供热，都认为是热电联产。汽轮机热电联产的方式有好几种，目前火力发电厂热电联产的机组型式主要有两类，即背压机组及抽汽供热机组，而抽汽供热机组又可分为调整抽凝式、凝抽式及纯凝汽打孔式。

蒸汽轮机热电联产方式的优点是锅炉容量大，参数高，热效率也高。热能利用率高，综合供煤耗低。缺点是需要大量稳定热用户，大型热网造价越来越高，建设周期长。普遍存在冬季热负荷高，夏季热负荷低的问题。

2、基于燃气-蒸汽联合循环的热电联产技术

燃气轮机发电出现于20世纪50年代，发展至80年代，由于燃气轮机单机功率和热效率的提高，燃气-蒸汽联合循环技术日趋成熟，全球天然气的进一步开发以及人们对节能高效技术的迫切需求，燃气轮机在世界电力系统的地位明显提升。

一个燃气蒸汽系统包括四部分的主要机组和设备：燃气轮机机组，它包括空气压缩机、燃气轮机和发电机。其他附加设备不影响系统的分类；常规蒸汽锅炉机组机器辅助设备，锅炉的型号不影响系统的分类；蒸汽发生器和蒸汽轮机机组。

燃气轮机排气温度较高，一般为(500-600)℃，将排气用于余热锅炉，可产生蒸汽再进行发电，其具有能源利用率高、占地面积少、造价低、建设周期短、运行和维修成本低、以及能适应于缺水地区等优点。

3、基于内燃机的热电联产技术

内燃动力机械在经过热加工转换以后，原作为损失的排气热量(约占输入燃料能量的50%-70%)可通过热交换器或热回收系统向用户供热。热电效率可高于大型装置，并有利于实现分散型热电联产，是独立建筑物及小型工业和工厂有条件应用。

内燃机热电联产技术的优点是：

①使用清洁燃料，提高了能源转化效率，显著减少了用能对环境污染。

②设备应用计算机远程监控的水平较高。选用先进发动机使设备紧凑合理，可实现流水组长生产线。

③发电效率高，通常在32%-40%。这对电力需求较大的用户十分合适。

④使用多种低热值燃气，应用范围大。

缺点是：

①发动机使用气体或液体燃料，尚不适用于直接用煤作燃料；

②运行维护成本高，大修费用高；

③由于内燃机作功需要震爆，导致噪音很大，通常超过100dB；

④余热回收复杂，需要对烟气，汽缸冷却水、中冷器三段热量进行回收；

4、生物质燃料热电联产技术

生物质燃料热电联产技术使用可再生能源如木屑、革类、垃圾处理残留物农作物肥料处理残留物。在木材产业发达的国家已经大力发展以生物质为燃料建立的热电厂，这项技术也适用于发展中农业国。我国是一个农业大国，农林生产中所产生的生物质种类多，产量巨大，故而，有很大的发展潜力。

5、城市垃圾燃料热电联产

城市垃圾的能源化利用技术包括垃圾焚烧、垃圾填埋沼气、垃圾热解气化热电联产(MSW CHP)，国内对垃圾能源利用的利用方式主要是在锅炉中进行燃烧，产生能量，利用该能量进行发电、供热或生产。在国外从城市垃圾中回收能量已有近40年的发展历史，技术处于领先地位的国家主要是德、法、美、日等。我国部分城市也已开始建设垃圾焚烧炉，垃圾燃料热电联产技术已得到人们的广泛的重视，并将由极大的发展。

二、冷热电联产供热技术

所谓冷热电联产是指热电厂除了想用户供热、供电之外，还要向用户提供热水和制冷。CCHP(冷热电联产)是将制冷、供热(采暖和供热水)及发电三者合而为一的设施。

冷热电三联产系统一般包括：动力系统和发电机(供电)、余热回收装置(供热)、制冷系统(供冷)等。CCHP既能生产电能，还可以提供制冷、供热和卫生热水，这样有90%以上的燃料可以转变为有用能量。不过其系统也有缺点，一是冷热电联供系统规模小，安装在楼宇里，只能使用天然气或油品，而大型发电厂和大型热电联产可以使用煤炭作燃料；二是冷热电联供系统不能一家一户安装，只能适应一栋楼宇或小区，不像家用空调或取暖器那样灵活。

我国目前能源利用正在向优质化发展，许多大中城市为降低燃煤污染已经提出建立无煤区，国家正在加快天然气、煤层气的开发，还准备在沿海地区进口液化天然气，使用CCHP的条件将逐步具备。