热电联产优化运行方式分析

摘　要：目前热电联产取得快速发展，环境污染少，能源效率高等优点使得电热厂的运行方式及负荷分配得到显著的改善。燃气轮机热电联产效益高，采用电力调峰方式运行，节能环保、经济型好。

关键词：热电联产 能源效率 电热厂 运行方式

中图分类号：TE09 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0118-02

伴随人们生活水平的不断提高，集中供热在城市中得到了快速的发展，热电联产能源转换效率更显突出，国家大力支持、发展热电联产。燃气轮机热电联产技术是以天然气作为燃料，不但能够产出电能，同时将发电后的余热集中供热，将能源的利用率大大提升，具有良好的社会、环境和节能等效益。

1 燃气轮机热电联产系统

1.1　系统构成及工作原理

将供热和发电的过程进行一体化操作的多联产能源系统就是热电联产，可以有效的提高能源的利用率，将碳化物、有害气体的排放量大大减少。

图1、2是目机热电联产系统流程图前常见的两种燃气轮。图1中的空气经过压气机的压缩后会产生高压及高温气体，和注入燃烧室里的燃料混合燃烧，高温燃气就可以送入透平做工，进行直接的发电；废气经过余热锅炉对用户回水进行加热，产生用户需要的蒸汽或热水。图2是目前的微型燃气轮机采用的结构。回热器可以将加热压缩的空气利用温度尚高的排气进行加热，空气在回热器内进行预热后再进入燃烧室，减少了向燃烧室注入燃料，大大提升了热效率。这种节约了燃料又回收了部分余热的系统比较适用于对电量需求较多的用户。

1.2　热电联产系统中电、热产出量计算

（1）简单循环系统中，燃气轮机的热电联产系统电量产出计算方法为：

由表1可知道公式（1）中各字母符号含义，由于发电机效率为G，燃输出气轮机发电机组比功为：e=Gn

（2）热量产出计算。

燃气轮机排出的余热计算为：

在这个式中，T4为透平出口的温度；为排气位于上下限温度间的平均热值。当结果是负值的时候，燃气轮机释放热量。

余热锅炉总吸热量Q：

Q5与Ｑ4的计算方法是相同的，Q5是排气带走的热量，H则是余热锅炉的效率。

（3）总热效率和热比的计算。

燃料释放的热量计算：

式中的cp为燃气的定压比热。

在一般情况下，简单循环的能量损失控制在2%左右，系数0.98。

2 热电联产的两种运行方式

以电定热、以热定电是燃气轮机常见的两种运行方式。以电定热能够优先满足电力负荷的需求，以热定电则是优先将热力的负荷要求满足。当热电需求<额定热电比时，采用以热定电的运行方式效率较高，伴随着热电需求比逐步减小，这两种运行方式间的差别会明显的显现出来。这是因为当热电需求比减小，以电定热这种运行方式会浪费掉许多的热量；如果热电需求比>额定热电比的时候，采用以电定热的运行方式，适当的补给燃料，效率不但会高于以热定电，而且还会比联产系统的额定总热效率略微高些，产生这一现象的原因是：余热锅炉在一定的初温基础上进行补燃，产生的热效率会比燃气轮机机组本身所产生的热效率还要高。

3 两种运行方式的优化

3.1　优化方案

两种运行方式中附属产品过剩是系统优化的基础。将超出特定时刻需要的多余能量进行存储，需要时加以利用可以减少浪费。基于这一目的可以在联产系统中增设一个环节用于蓄能。增设了这样的一个环节不仅可以将系统的运行效率及安全稳定性提高，同时可以增强供热能力。在以热定电的运行方式上可将多余的电量进行蓄储。以电定热的运行方式下可以直接将蓄热其中的热量释放出来，不必启动燃气轮机便可达到供热需求。

图3、4为热电联产系统的两种运行模式优化过后的运行方式构成图。图3是以电定热的运行方式，优化过后增加了蓄热器及小型的燃气锅炉，可以有效的应对冬季供热高峰期；图4是以热定电的运行方式，优化方案中增设了蓄电池组。

3.2　按调峰方式运行

经济的发展带动了电力负荷的增长，峰谷差不断拉大。采用“就地平衡”的电力调峰平衡原则，可以保障电网的安全运行。解决调峰问题可以通过以下几个方面：（1）房屋与建筑物之间存在热惯性，可以充分利用进行电力调峰；（2）设置容量适当的燃气锅炉补充热量；（3）增设一些蓄热装置，实现电力调峰的优化运行。

4　结语

燃气轮机热电联产系统的应用，可以更好的解决城市供热取暖的需求，通过优化，以电定热和以热定电的运行模式更能有效的服务于群众，天然气作为燃料节约能源且环保，有较高的经济效益，值得推广。

参考文献

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[3]李纪峰.热电联产集中供热系统节能技术分析与环保效益评价[D].辽宁：大连理工大学，2003.

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