【石兆玉】热源与能源管理——供热技术系列讲座之八.pdf

【石兆玉】热源与能源管理——供热技术系列讲座之八6.1热电联产供热的伏越性----低品位能源的合理利用在节能技术的研究中，为了说明节能效益，常常同时从能量的质量和数量两个方面进行分析。能量数量，一般是在同一单位（为焦耳、大卡等）下，由数量大小判断。能量质量，则是比较能量作为能力的大小来说明。这里所说作功能力，是指能量转换的机械能的大小。通常机械能包括动能、势能、推动能、膨胀能等。电能多数由机械能转换而成。就能量而言，主要有化学能、机械能和势能。我们行业研究的供热空调制冷，主要研究热能与机械能之间的转换关系。所谓势能的质量、品位高低，就是指热能转换的机械能的能力大小。衡量热能质量或品位高低，在热力学中通常用㶲的参数衡量，有时也称为能质系数。h0、s0、T0，分别为环境状态下的焓、熵和绝对温度。在一般情况下，常常把0℃，20℃作为环境状态，此时环境状态的绝对温度分别为=273.16K,或=20+273.16K。从公式看出，工质具有的热能不能完全转换成机械能（由表示，而必须有的T0-(s-s0)能量损失。我们研究能量转换，最主要的目的就是尽量减少转换过程的能量损失。在供热系统的研究中，常常碰到锅炉、换热站等传热设备。在这些设备的传热过程中，由于有能量损失，所以在传热过程中，做功能力都有下降。也就是说，在传热过程中，热量的质量、品位或值都会降低。在这些换热设备早，公式(6.1)有关的计算，可进一步转化成如下计算公式（推导略）：根据上述关系式，可对热电厂进行如下的能效分析1）从发电效率上分析，㶲分析法（即能量质量）与热量分析法（数量）是一样的。对于小机组（发电容量为6，12,25mw）发电效率在23%与26%之间；对于大机组（发电容量为300mw，600mw）发电效率为34.5%。发电效率指做功能力，两种分析方法本质是相同的。2）在发电工艺中，无论汽轮机不可逆损失，还是管道、汽轮机和发电机的机械损失，热量分析法（数量）、㶲（质量）分析法，其值相差不大。主要是锅炉（热源）、泠凝器（冷源）的数值差别很大。对于㶲值分析，最大的损失在锅炉（热源），一般在50-60%。因为在锅炉中，燃料的理论燃烧温度为2000℃，换热生成的主蒸汽温度为550℃，温差接近1500℃，过大的温差导致做功能力的过大损失。而冷凝器（冷源）热量损失很大，占45-50%，但品位低（温度一般为36℃左右），㶲值损失只占2.5-5.0%左右。因此，提高㶲值效率的途径在热源锅炉。3）冷凝器一端，提高㶲效率的潜力有限，但热量数量的浪费庞大，而供热行业正是吸纳低品位热量的极大领地。因此，发展热电联产供热，热量利用率一般都在70-80%以上。6.2供热系统各环节的参数配置这里主要讨论热用户（即散热器）供水温度如何确定的问题，当然连带的会涉及到热源的供水温度的确定问题。我国设计规范一直延用苏联时代的设计值，热用户供回水温度为95/70℃。曾经经过一次大讨论，后改为95/70℃，85/60℃并用。最近，最新一次变动，改为75/50℃。供回水设计温度一次一次的下降，概括起来，大体上有这样几个原因：1）建筑外墙保温的设置，维护结构保温性能的改善，导致供热负荷的减少，适当降低供回水设计温度是应该的，2）设计供回水温度与运行供回水温度的不符。由于这一原因，降低供回水设计温度是错误的。作者曾多次指出，这种设设计值与运行值的不符，是因为设计的失误与运行的失误引起的。改正的应该是提高设计运行水平，而不是相反。如果错误的采取降低设计供回水温度，设计运行中的失误依然如故，其结果必然恶性循环。3)我国钢产过剩，适当增加散热器数量无碍大局。这是无稽之谈。任何时候，适当减少金属耗量，总是应该追求的一个经济指标，不能忘记，减少金属耗量是节能的一个重要途径。4)可以降低管网热损失。这是欧洲采用低温供热的重要原因。可是我国的国情与欧洲的国情有很大不同。欧洲的建筑密度小，单位供暖面积的管网敷设率低，为了减少管网热损失，采用低温供热是符合他们的国情的。而我国建筑密度高，单位供暖面积的管网敷设率也高。在这种情况下，降低供水温度，带来的弊端可能更大。5)是提高㶲效率的重要途径。这一点，又陷入了一个误区，下面就这一问题，谈一些不成熟的看法。表6.2、表6.3给出了供热系统有关工艺环节温度参数的㶲值以及换热过程的㶲效率。诚然，能够看出：当热用户供回水温度为65/50℃（散热器）和50/40℃（地板辐射采暖）时，与室内温度18℃的换热㶲效率分别为35.6%和44%，优于95/70℃的㶲效率26.7%和85/60℃的㶲效率29.5%。但判断能量利用是否合理，光看热用户末端是远远不够的。如果从供热全系统即热用户、热力站和热源全面考察，就会发现：最大的㶲损失是在热源，当热源的供回水温度为130/70℃时，㶲效率只有26.7%，也就是说，此