热电联产：高效利用热能的能源解决方案

电能由凝汽式发电厂生产，而热能则由工业锅炉或采暖锅炉或其他生产热能的装置对热用户提供，这种生产方式称为热电分别能量生产，简称热电分产。热电分产也称单一能量生产。分产发电的热能存在冷源损失，而分产供热的低品位的热能往往是从高品位的热能转换而来。因此，热电分产的能量利用率较差，不利于节约能源，与目前提倡的“低碳经济”不相适应。

还有一种生产方式是将高品位的热能用于电能生产，同时将已在供热式汽轮机中做了部分功后的品位相对较低的热能用于对外供热，这种生产方式称为热电联合能量生产，简称热电联产，也称热化。这种生产方式中，做功后的蒸汽被用于对外供热，没有冷源损失，提高了热能利用率，使热电厂的热经济性大为提高，节约能源。

供热式汽轮机有背压式汽轮机（B型）、调整抽汽式汽轮机（C型、CC型）、冷凝式供暖汽轮机（冷凝采暖机）。

背压式汽轮机用排汽供热，称背压式机组的循环为纯供热循环。其热力系统简单，供热循环热效率高，机组结构简单，造价低，厂房尺寸小，但其发电功率随着热负荷变化而变化，满负荷运行效率高，低负荷运行效率较低。

实际热电厂中，往往采用背压式汽轮机或调整抽汽式汽轮机和凝汽式汽轮机并列运行。实际上，抽汽式汽轮机组也可视为由背压式汽轮机和凝汽式汽轮机组复合而成的，其中的供热汽流没有冷源损失，而凝汽汽流仍有冷源损失。

图6-1所示为热电联产的热力系统图。

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图6-1　热电联产的热力系统图

（a）调整抽汽式汽轮机系统；（b）背压式及凝汽式汽轮机并列系统

图6-2所示为背压式汽轮机排汽或调整抽汽式汽轮机供热汽流的供热循环T-s图。图中Q1a（以热量计）为供热循环理想作功量，Qca为理想供热循环放热量，ΔQc为热功转换不可逆过程引起的附加冷源热损失。

图6-2　供热循环T-s图

由图可知，热电联产不仅利用了电能生产过程中产生的冷源热损失Qca，而且也将热功转换中的不可逆过程产生的附加冷源热损失ΔQc一并利用来供热，显然，纯供热循环的电能生产没有冷源热损失，供热汽流理想循环的热效率ηt和实际循环热效率ηi都等于100%。

热电联产生产方式一方面因无热化发电冷源热损失，使供热汽流的ηt=ηi=100%；另一方面，现代热电厂采用大容量锅炉，大容量锅炉热损失比小锅炉小，效率比分散小型供热锅炉效率高，因而也使供热经济性提高，达到节能的目的。所以，利用热电联产实现集中供热是我国电力工业的发展方向。