张会俊
(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽阜阳236400
摘要； 热电联产是将煤炭燃烧产生的较高品位热能转化为高品位电能，同时对于发电后剩余的低品位热能加以利用的过程。在这个过程中，热电厂供热效率远高于采用其他方式的集中供热。热电联产能将不同品位的热能分级利用，即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热。是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，其热效率可达8090％。与其他供热方式相比，热电联产集中供热具有能耗低，经济性好等特点，在资源配置与环境保护上都具有明显优势。因此，热电联产是解决城市集中供热和提高电厂能源综合利用率的有效途径。
关键词：热电，热电厂，发电。
中能化工热电联产尽管热循环效率较纯凝式汽轮发电机组高出许多，但仍有一部分蒸汽(俗称乏汽)虽然有较大热量，但品位太低(排汽压力P＝0.0030.013MPa，排汽温度2055℃)无法再加以利用。这部分蒸汽只有在凝汽器的高真空条件下，凝结为凝结水，并与锅炉补给水一起再加热供给锅炉。
蒸汽(乏汽)在凝汽器凝结时放出的汽化潜热，通过多根管子传给冷却水(循环水)带走。这部分带走热量的冷却水，在冷却塔内被对流的空气冷却后再由循环水泵送入凝汽器内循环使用。
作为冷却介质的空气依靠冷却塔塔身的高度形成的自然抽吸力，自下而上的流动。由凝汽器吸热后的循环水经水泵送到冷却塔上部通过配水槽喷淋下来，在下落过程中被自下而上的空气流冷却。在进行热交换时，一部分循环水被蒸发而排到大气中，一部分循环水受到周围环境的影响被风吹而损失掉，还有一部分循环水因多次循环浓缩而排污损失掉。为了不减少凝汽器的冷却效果，因此对循环冷却水还需定期予以补充。其用水量可达全厂用水量的60％以上，从而造成水资源的极大浪费。
这部分循环水中的热量被空气带走而排到大气中，我们统称“被一直废弃的而可以利用的低位热能”。
热电联产发电供热等企业按现有工艺将这部分可利用的废弃余热白白地排放到周围环境(大气)中。通过测算，一台60MW供热160t/h热电联产机组，每小时将排出可利用废弃热量达4700万大卡；一台300MW供热550t/h热电联产机组，每小时将排出可利用废弃热量达6000多万大卡。
中能化工为了克服现有技术的不足，提供一种利用余热供热的热电联产节能装置及方法，能够减少冷源损失、提高综合热效率和电热比例、降低机组发电煤耗。
解决方案是：
利用余热供热的热电联产节能装置，包括蒸汽锅炉、抽汽凝结式汽轮机、发电机、凝汽器、除氧器和冷却塔，所述抽汽凝结式汽轮机通过排汽缸与所述凝汽器连接，所述凝汽器与所述冷却塔通过管路连接形成水路大循环；其特征在于，该装置还包括余热利用热水加热器，所述余热利用热水加热器包括背压汽轮机、压缩式热泵和换热器，所述背压汽轮机的蒸汽进口通过管路与所述抽汽凝结式汽轮机的抽汽口连接，所述背压汽轮机的排汽口通过管路与所述换热器的蒸汽进口连接；所述压缩式热泵由所述背压汽轮机拖动，所述压缩式热泵通过管路与热水管网的回水端连接，所述凝汽器、所述压缩式热泵与所述冷却塔通过管路连接形成水路小循环；所述换热器的进水端通过管路与所述压缩式热泵的出水端连接，所述换热器的出水端通过管路与热水管网的进水端连接，所述换热器的疏水端通过管路与所述除氧器连接。
包括以下步骤：
A、抽汽凝结式汽轮机通过排汽缸将乏汽废热排入凝汽器，凝汽器与冷却塔形成水路大循环，所述乏汽里的汽化潜热在凝汽器里由冷却塔送来的冷却水对其冷凝形成凝结水；
B、所述凝汽器、所述冷却塔与压缩式热泵形成水路小循环，通过管路将热水管网的回水输送到所述压缩式热泵中，作为压缩式热泵的进水，所述压缩式热泵由背压汽轮机拖动，所述压缩式热泵利用所述凝汽器送来的循环水中的热量对进水加热，并将加热后的热水通过管路送入换热器中进一步加热到需要的温度，所述换热器将升温后的高温热水送到热水管网的进水端，所述压缩式热泵将失去热量的循环水送到所述冷却塔；
C、所述背压汽轮机由所述抽汽凝结式汽轮机抽出的蒸汽驱动，所述背压汽轮机排出的蒸汽进入所述换热器，作为换热器中热水进一步升温的热源，蒸汽经所述换热器换热后凝结成水输送到除氧器。
进一步地，(1)若所述换热器出水端的水温小于设定温度，则增加所述背压汽轮机的进汽流量(即加大所述抽汽凝结式汽轮机的抽汽量)，同时加大水路小循环中所述压缩式热泵的循环水进口流量；(2)若所述换热器出水端的水温大于设定温度，则减小所述背压汽轮机的进汽流量(即减小所述抽汽凝结式汽轮机的抽汽量)，同时减小水路小循环中所述压缩式热泵的循环水进口流量。
现有技术相比具有如下优点：
(1)由余热利用热水加热器代替现有技术中的表面式热网加热器，增加压缩式热泵与凝汽器、冷却塔之间的水路小循环，余热利用热水加热器利用凝汽器送来的循环水中的热量对供热管网(也即热水管网)的回水加热，再将加热后的回水送回供热管网，进而供热管网向外供热。不但有效利用了循环水中的热量，而且减少了加热蒸汽与供热管网中回水的温差造成的传热不可逆损失。
(2)余热利用热水加热器中的背压汽轮机由抽汽凝结式汽轮机抽出的蒸汽驱动，并拖动压缩式热泵，有效利用了循环水中的热量加热进水，从而减小了从抽汽凝结式汽轮机抽取的蒸汽，使得继续在抽汽凝结式汽轮机内做功的蒸汽量增加，进而增加了发电量，提高机组效率。同等热量消耗的情况下，由于发电量增加，使得机组的发电煤耗得到了降低；同样供热量的情况下，电热比例得到提高。
(3)增加了温度控制器和流量控制器，若余热利用热水加热器出水温度小于设定温度，则增加背压汽轮机的进汽流量，同时加大水路小循环中压缩式热泵的进水口流量；若余热利用热水加热器出水温度大于设定温度，则减小背压汽轮机的进汽流量，同时减小水路小循环中压缩式热泵的进水流量。使得热电联产行业的自动化水平更高。
(4)通过监控器，能够显示温度值和流量值，使得装置操作更加方便。
(5)由于设置了换热器，所以余热利用热水加热器出水温度调节范围更宽，能适应不同场合对出水温度的的要求。
附图说明 图1是现有技术的热电联产示意图。
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图2利用余热供热的热电联产节能装置示意图。
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图中，1余热利用热水加热器，2背压汽轮机，3压缩式热泵，4换热器，5抽汽凝结式汽轮机，6凝汽器，7除氧器，8冷却塔，9循环水池，10表面式热网加热器，11一次热网，12二次热网，13二次热网加热器。