热电联产机组集中供热在节能减排中的作用

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

聂海明

秦皇岛鲁尔节能科技有限公司 河北秦皇岛 066004

摘要

随着中国城镇化步伐的推进,群众生活条件日益改善,我国为环保和节约能源出台了许多政策,国家供暖取得快速进展,形成了以热电联产为主,区域锅炉房为辅,其他洁净燃料为辅助的供暖体系。尤其是近两年,国家的热电联产项目单位也在积极推动开发中大型的二用供热机组,用于城市集中供热。目前热电联产的集中供热已经成为了提升城市资源效率、节约能源、降低城市环境污染、净化都市环境的一种有效途径,并已经取得了全国人民的普遍认可,尤其中大型热电联产供暖机组可以用于开展城市集中供热项目,在以上各领域的优势远比中小型热发电机组更为突出。


关键词

热电联产;城市集中供热;节能减排

正文

可持续发展目标已经成为当今世界各国经济发展的共同目标和人民生活发展的普遍共识。但资源问题已经成为妨碍可持续发展目标的最主要原因,因为当今世界各国都在积极探索新方法、新工艺,以及如何探索有效利用资源、建设洁净资源的新道路。能源布局是否合理,将直接关系区域国民经济是否还能继续高速度的增长。而热电联产技术则是具有非常高的能量转化效果,和按生产方式比较,具有更突出的能源使用效率、节电、污染排放量小等优势,已经成为了最广泛的节约能源、提高生产条件、提高城市基础设施能力方案,有着良好的经济性、社会效益以及适应了城市居民生活日益不断提高的集中供热要求。

1我国城市热电联产集中供热的发展面临着严峻的挑战

第一,当前我国正面临着能源结构调整问题和城市区域的经济发展等问题。随着天然气的开发利用,自十八大以来,在调整城市能源结构方面,煤炭所占总的城市能源消费比重下降情况已经有了明显改变。目前城市能源结构中,最突出的问题就是煤炭的消费比重太重了,但通过技术进步,效果明显改变,最高在2011年达到了70%以上,而现在降到了59%左右,所以把城市的经济发展战略和城市能源结构的调整优化,结合起来考虑和部署非常重要。第二,目前中国国内人民在市场的调节作用下,在法律、正当的条件下,有权利选用更经济、清洁、环保、快捷的采暖方法,以改变传统消耗大、环境污染重、效益较低等方法。第三,在全国大部分采暖的三北区域,以热电联产集中供热为主导,既有火力发电所使用的大、小供暖的设备用新建的供暖设备代替;区域锅炉室采用“上大压小”+少污染的路线加以融合,利用高、洁净能源等方面开展集中供热。

2热电联产机组集中供热系统在节能减排中的影响

2.1热电联产机组集中供热发展的背景

热电联产技术已经作为中国在新能源行业中推进节能环保的一项十分重要的科技主力军,在世界各国的立法与政策中也存在着相当重要的支持度,在社会舆论中也得到了广泛关注。于199711月1日,第八届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过了《中华人民共和国节能能源法》,热电联产技术作为国家鼓励发展的通用节能技术之一载入该法。

2.2热电联产机组及集中供热系统在节能降耗中的意义

2.2.1节能降耗

在整个城市的供热系统中,以火力发电厂热电联产或城市集中供热,是效果最好、成本最低的供热方式。热电联产主要指将从热汽轮机组中做了工作地蒸汽水抽出来,然后再经过在换热设备中形成适当温度和压力高温热水体系(国内热电联产集中供热的热媒参数通常为130/70℃,60/120℃,等;实际运行的最高供温度通常为110~85℃,最高回水温度通常为55~45℃等)。火电厂可以充分利用发电过程中的能源污染,从而增加热效、降低发电用煤能耗。较之传统锅炉供热效率低,和热电联产供热系统相比,火力发电厂的热效率也有所提升。目前全厂利用率已达82%左右。由此可见,利用热电联产供热有利于发挥节能降耗的作用。利用热电联产可以实现资源有效使用、节省能源。燃料价格降低后,也相应降低了污染排放量。原来小规模、分散的锅炉房,逐步由热电联产企业兼并、替代。燃料、汽油等燃气能源的输送、贮存、燃气废弃物等,实行统一集中处理。减少企业交通、人员投入,节约资源能耗。热电联产机组代替小型、分散锅炉,有较大的安全、可靠性,有利于社会资金稳定回收、使用。

2.2.2减少污染排放

1)合理降低烟气中排放物,包括烟气、SO2、氮氧化物等污染物排放量。而对居民、中小企业的供暖,安装着很多小规模且分散的锅炉。受技术、工艺要求等原因影响,许多小规模的锅炉房设备均未能进行建设、配备了除尘工艺装置及设备品质不合格,由此造成空气污染物排放量高及污染源多。随着市场经济发展的需要,300万兆、600万兆、1000万兆单机容量的大规模设备不断创新,并普遍使用。主要设备均配备了技术比较领先的高效脱硫、脱硝和除尘的环保装置、设备。这些装置所排出的烟气、SO2、氮氧化物等都达到了超低值,符合空气污染物的超低排放要求,从而有效降低和遏制了大气污染。大型热电联产机组,除了自身拥有世界领先的环保科技之外,还凭借强劲的供能力,在各城市中逐步取代数量众多的中、小规模锅炉热源,从而大幅降低了污染排放量。由此可见,热电联产技术属于新型、绿色、环保型高新技术,能明显提高的生态环境效益。(2)减少噪声污染,进而降低对环境的影响。大中型热电联产供暖装置,包括三百兆瓦或以上单机容量的大中型机组都采用了新型的减噪声设备,其热源和个别设备都采用了消声(锅炉的对空排气阀安装消声装置)、吸声(灰渣泵室安装吸声墙)、防噪音(磨煤机、引风机安装防噪音罩),明显降低了噪声影响,已达到噪声标准要求。以减少噪音对周围环境的影响和破坏。减少小型锅炉装置对环境的破坏,达到较好的环境效果和社会意义。(3)排放物垃圾、渣再处理,增加了使用效益。小型热源高压锅炉分散度高,垃圾回收、处理成本大,无法循环再利用。相关部门应加大对废渣二次利用的技术研究。发展热电联产,实现经济再循环技术也已成熟。对灰、渣等材料进行再循环、综合利用。如以粉煤灰为主要原料的建材公司,生产加气砌块砖、水泥原材料、保温砖等。可有效降低污染,进行垃圾二次处理,增加资金使用率,增加企业效益。

3热电联产机组集中供热在节能减排

3.1降低燃料消耗,提高燃料利用率

热电联产是把从汽轮机中做过功的蒸汽抽排出来后,按一定水温和水压提供给热用户的行为。利用废供热火力发电厂,可以减少蒸汽在发电过程中产生的能源污染,并可以有效降低发电用煤能耗。较之传统锅炉室内的供暖能力,在通过热电联产供暖后,火电厂发电部分的供暖能力还可以增加。可达82%左右。由此可见,通过热电联产供暖还可以发挥节水降碳的功效。而对于通过热电联产降低能源使用,则可以某电站单机容量三百兆瓦的实际运行状况为例:300兆瓦单机容量的供热设备供热量大约为305.59万GJ。锅室平均水压为0.75MPa,平均水温为200℃,每吨蒸汽的发电效率为2.841GJ/t。因此,由第300MW供暖设备所形成的锅炉房,供汽量即为:305.59/2.841=107.57万吨。每吨标煤的发热量为7000大卡/千克,吨标煤得产生热能:7000千卡/千克×4.1868×1000千克=29.26GJ。而锅炉房的热效率则根据60%计算,锅炉吨标煤的产生热能为(29.26×0.6)=17.56GJ,相当于蒸汽17.56/2.841=6.1795吨,相当于锅炉每吨汽标煤耗约161.83kg。由此可见,热电联产和集中供热相较于锅炉供暖,优越性显而易见。可以合理减少煤炭燃料消耗,增加能源效益。

3.2减少安全隐患,降低社会资源消耗

小型分散锅炉,由于其设施、工艺上的陈旧落伍,或运行管理不完善,故障也很容易产生,因此存在着一定的安全隐患。同时由于这些小型锅炉设置在较靠近的居民区内,如有小锅炉爆裂等意外发生,将造成对国民经济发展和人民群众人身安全的巨大群体性损失。是对社会资金的巨大耗费。用大型联产机组代替了中小型锅炉,有很大的安全性。也有利于社会资金稳定循环、利用。

3.3热电联产可以提高锅炉房的设备利用率

提高劳动生产率及供热可靠性。大型热电联产机组已基本实现了智能化监控和管理系统,发电机组设备利用每小时已超过5500h/a。大型热电联产机组很大程度的利用了传统机组的供暖功能,从而大大提高了发电机组的热效率,而该厂与同样的采用分散供热以及发电方案比较,年均可降低标煤约二十四万吨,减少了能源消耗的大约百分之二十。

供热设备中利用湿式氨法脱硫技术进行了烟气脱硫处理,脱硫效果可达95%以上,有效减少了SO2

等的排放量,同时利用了低硫燃煤工艺的脱硫能力,使NOx污染含量低于450mg/Nm3。利用布袋式除尘器,可有效收集地面烟气中的烟雾,整体除尘有效率为99.9%,同时利用高210m的烟囱以减少地面烟气含量。本项目投产后,供热区域内的现有锅炉全部停运。工程投产后,虽然热电厂机组容量增加300%,但由于采用先进的污染防治措施,热电厂SO2及其他排放量却得到削减,做到了“增产减污”。另外,由于该项目对周边地区实行了集中供热,用先进节能、环境保护技术较完善的大锅炉,代替了传统分散供暖、减污手段落后、污染物总量较大的小锅炉,因此SO2、Nox值和烟气总量都有了不同幅度的降低,整体环境质量提高,噪声污染也降低,社会效益、环境效益和经济性都较好。

3.4热电联产机组集中供热系统在污染减排方面的影响

节约能源和控制污染是密不可分的。由于中小型分散燃煤锅炉大多没有除尘工艺烟气脱硫装置,且分散的煤场、灰场数量很多,造成了大气污染的严重。而在河津市拟建的大型供暖设备,因为使用了较先进的环保工艺,SO2气体和烟尘的总体排放量已经达到一定标准,且其大气环境中所释放的污染物也将大大小于其他热源形式所带来的影响。另外,该工程也取代了分散锅炉房179台,并取代了城市现状的供暖设备2台,可大大减少了城市内SO2气体和烟尘的总体排放量,使分散锅炉房不再接近居民区,还减少了由于在分散布置时易产生压力容器爆裂的隐患。预计年可减少SO2排放量1096.8t,年可减少烟尘排放量2386.8t。

3.5有效降低了如烟气、SO2、氮氧化物等环境污染物的排放量

之前城市集中供热,有很多小规模和分散的锅炉房。受经济效益和生产工艺环境条件的影响,许多中小型锅炉设备并无相应的除尘装置或设备质量不合格。导致城市水污染排放量和废气源较高。为适应社会主义市场经济建设的需要,对200万兆、300万兆单机容量以上的大机组设备普遍采用。这些大设备均采用国际领先的高效脱硫、脱硝和除尘工艺的环保装置。该设备所排出的烟气、SO2、氮氧化物等排放,均符合环境污染控制要求。能显著降低城市大气污染,提升环境保护效果。大型热联产设备,除了自身拥有世界领先的环保工艺之外,还由于强劲的供暖能力,在全国各城市中逐步替代了数量众多的中小型锅炉热源,使小热源小锅炉发展环境污染的排放量也随之降低。由此可见,热电联产技术是一种绿色生态、环保型产品,能明显改善经济社会生态效益。

4推进发展热电联产集中供热系统的建设意见

1)增强企业科学使用资源意识,赢得各方资源。首先是对当前现状的自然资源状况和严峻的环境问题正确理解认识,并积极、认真对待热电联产的开发,合理、客观提出有关推动热电联产集中供热开发的有关计划和措施,以确保推进热电联产工作的迅速正确开展。热电联产集中供热系统包括了能源、城建、环境、供电、交通、供水、银行、环保、城市以及全国各热企业等多方面的联系。应委托具有能力的区域统筹机构负责协调。(2)政府出台优惠政策,实施差异化热价。政府应尽快制订并出台有关热电联产集中供热工程的融资、财税、物价等的政策,对热电联产集中供热工程与锅炉供暖采取差异化的热价优惠政策,并适当给予热电公司一些政策的补贴。(3)加强改造,合理使用加快改造既有的燃煤供热锅炉房,逐渐地逐步淘汰高污染、高能耗、低绩效的锅炉,并最大限度地限度地采用热电联产方式供热,使资源结构更加科学、合理使用。同时出台了相应优惠政策,用以扶持其他热电集中供热业务。

5结束语

热电联产工程充分利用科技的生产力,依靠雄厚的科技和完善的装备,显著减少能量浪费,降低废气排放量,提升资源效率。合理调整能量布局,成为节能工作的关键科技保障,在节能领域中占有重要作用。将有助于国民经济再循环发展。有着非常广阔的发展前景。

参考文献

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