熱源

熱源熱電廠

熱電廠是聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能的發(fā)電廠。熱電廠供熱系統(tǒng)是以利用汽輪機同時生產(chǎn)電能和熱能的熱電合供系統(tǒng)作為熱源。聯(lián)合生產(chǎn)電能和熱能的方式，取決于供熱汽輪機的型式。

供熱汽輪機主要分為兩大類型：

背壓式汽輪機：排汽壓力高于大氣壓力的供熱汽輪機稱為背壓式汽輪機。利用背壓式汽輪機的排汽進行供熱，熱電廠的熱能利用效率高，但由于熱、電負荷相互制約，它只適用承擔帶基本熱負荷的供熱量。

抽汽式汽輪機：從汽輪機中間抽汽供熱的汽輪機稱為抽汽式汽輪機。它又可分為兩大類。第一類是抽汽量大小都不影響額定發(fā)電功率的機組，即熱、電負荷不相互制約，這種類型的機組，有帶低壓可調(diào)節(jié)抽汽口的機組，和帶高、低壓可調(diào)節(jié)抽汽口的機組兩種。第二類是熱電負荷相互受一定制約的抽汽式機組。當機組按純冷凝工況運行時，電功率達到最大值。但隨著抽汽量增加時，電負荷下降，當供熱抽汽量達到最大時，電功率減小到僅為純凝汽工況的75%左右。

以熱電廠作為熱源，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，不僅熱能利用效率高，同時利于環(huán)保。它是發(fā)展城鎮(zhèn)集中供熱，節(jié)約能源的主要推廣方式和最有效措施。但建設熱電廠的投資高，建設周期長；同時，還必須注意應根據(jù)外部熱負荷的大小和特征，合理地選擇供熱汽輪機的型式和容量，或采用凝汽式電廠改造為熱電廠的方案，才能充分發(fā)揮其優(yōu)點。

熱源區(qū)域鍋爐房

區(qū)域鍋爐房是城鎮(zhèn)集中供應熱能的熱源。雖然區(qū)域鍋爐房的熱效率低于熱電廠的熱能利用效率，但區(qū)域鍋爐房中使用燃煤鍋爐的熱效率一般都在80%以上，比分散的小型鍋爐房的熱效率（50%—60%）高得多。此外，區(qū)域鍋爐房與熱電廠相比，其投資低，建設周期短，廠址選擇容易。因此，區(qū)域鍋爐房也是城鎮(zhèn)集中供熱的主要熱源形式之一。區(qū)域鍋爐房根據(jù)其制備熱媒的種類不同，分為蒸汽鍋爐房和熱水鍋爐房。

（1）蒸汽鍋爐房

工礦企業(yè)中，通常為滿足生產(chǎn)工藝需要，以蒸汽作為熱媒。因此，在鍋爐房內(nèi)設置蒸汽鍋爐作為熱源，同時滿足工藝和供熱所需熱負荷。最常用的有以下幾種型式：向集中供熱系統(tǒng)的所有熱用戶供應蒸汽；采用并行的蒸汽和熱水供熱系統(tǒng)。廠區(qū)生產(chǎn)工藝和熱水供應等常年性熱負荷由蒸汽系統(tǒng)供熱，而供暖、通風等季節(jié)性熱負荷則由熱水系統(tǒng)供熱。

根據(jù)在蒸汽鍋爐房集中制備熱水的方式不同，有采用集中熱交換站的形式；采用蒸汽噴射裝置的形式；采用淋水式換熱器等三種主要形式。

（2）熱水鍋爐

在鍋爐房內(nèi)裝設熱水鍋爐及其附屬設備，直接制備熱水，特別是以高溫水作為熱媒的集中供熱系統(tǒng)，近年來在國內(nèi)發(fā)展較快，它多用于城市區(qū)域或街區(qū)的供暖或用于工礦企業(yè)中供暖通風熱負荷較大的場合。

熱水鍋爐與蒸汽鍋爐相比較具有如下優(yōu)點：熱損失少，節(jié)約能量、便于調(diào)節(jié)；因壓力、溫度較低，所以安全性較高；對水處理的要求較低；鍋爐結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，不需要特殊鋼材，同時鋼材耗量少。

熱源工業(yè)余熱熱源

所謂工業(yè)余熱，通常是指生產(chǎn)工藝過程中所產(chǎn)生的工業(yè)本身不能直接再利用的熱量。其余熱熱源可分為；高溫排煙余熱，可燃廢氣、廢液、廢料的余熱，高溫產(chǎn)品和爐渣的余熱。冷卻介質(zhì)的余熱，化學反應余熱，廢汽、廢水的余熱。

工業(yè)余熱大多具有如下幾個特點：

①大多數(shù)生產(chǎn)工藝過程的余熱，它的數(shù)量和參數(shù)直接受生產(chǎn)工藝影響，波動較大，與外界的熱負荷無直接關(guān)系。所以，利用工業(yè)余熱應首先考慮用于自身的生產(chǎn)工藝流程上，用以提高工藝流程或設備的熱能利用效率，然后再考慮向外供熱或轉(zhuǎn)換為電能外送。

②大多數(shù)工業(yè)余熱的載能體（如可燃氣體、高溫煙氣、乏汽、工藝產(chǎn)品的物理熱等），都屬于高溫和非潔凈的載能體，利用這些熱能時，往往需要加添熱能轉(zhuǎn)換裝置，或直接利用時，應考慮對載能體適當潔凈的問題。

③工業(yè)余熱在較大工礦企業(yè)中較大量地存在、多種多樣，因此，要針對載能體的特點，設置合適的余熱利用裝置。

熱源城市余熱熱源

城市余熱熱源是城市公共設施中所回收的熱量。比如城市垃圾處理場、地下鐵路、污水處理場、地下變電所及地下送電線路等所產(chǎn)生的余熱。如何利用這些城市余熱作為城市集中供熱的熱源，是現(xiàn)代城市中的很大的課題。如能有效地利用這些余熱，不僅能達到節(jié)能的目的。而且解決了城市的廢棄物處理問題和環(huán)境污染問題。國外城市垃圾焚燒供熱，污水熱泵供熱等已較普遍。

熱源地熱水供熱

地熱通常是指陸地地表以下5000m深度內(nèi)的熱能。這是技術(shù)條件可能利用的一部分地熱能。地熱能按其在地下的貯存形式，一般分為五種類型：蒸汽、熱水、干熱巖體、地壓和巖漿。開采和利用最多的地熱能是地熱水。利用地熱水供熱與其他熱源供熱相比，它具有節(jié)省礦物燃料和不造成城市大氣污染的特殊優(yōu)點。作為一種可供選擇的新能源，其開發(fā)和利用日益受到重視。

根據(jù)地熱水溫度的不同。地熱水可分為；低溫水（t<40℃）、中溫水（t=40-60℃）和高溫水（t=60-100℃）、過熱水（t>100℃）。根據(jù)化學成分不同，可分為堿性水和酸性水；根據(jù)礦物質(zhì)含量，地熱水又可分為從超淡水（含鹽量低于0.01g/L）至鹽水（含鹽量大于35g/L）的系列。

作為供熱的熱源，地熱水具有如下的一些特點：

（1）在不同條件下，地熱水的參數(shù)（溫度、壓力）及成分會有很大的差別。地熱水往往是有腐蝕性的，因而必須注意預防在傳熱表面和管路上發(fā)生腐蝕或沉積。

（2）地熱水的參數(shù)與熱負荷無關(guān)。對于一個具體的地熱井，其井水溫度幾乎是全年不變的，地熱水的參數(shù)不能適應熱負荷變化的特性，使得利用地熱能的供熱系統(tǒng)變得復雜。

（3）一次性利用。地熱水熱能被利用后，通常就要被廢棄。為了最大限度地利用其能位，就要采用分級利用地熱水熱能的方式，使系統(tǒng)復雜和費用增大。

地熱水利用主要采用直接利用和間接利用兩種方式。

熱源核能供熱

核能供熱是以核裂變產(chǎn)生的能量為熱源的城市集中供熱方式。它是解決城市能源供應，減輕運輸壓力和消除燒煤造成環(huán)境污染的一種新途徑。

核能供熱有核熱電站供熱和低溫供熱堆供熱兩種方式，核熱電站與火力熱電站工作原理相似，只是用核反應堆代替礦物燃料鍋爐。核熱電站反應堆工作參數(shù)高，必須按照核電廠選址規(guī)程建在遠離居民區(qū)的地點，從而使其供熱條件在一定程度上受到限制。另一種專為城市集中供熱的低溫供熱堆，它的壓力參數(shù)較低，一般為1—2MPa，從安全角度，它有可能建造在城市近郊，因而，低溫核供熱堆，用作城市集中供熱的熱源，今后在我國將得到發(fā)展應用。

世界各國研究的低溫核供熱堆的堆型很多，我國推薦的堆型主要有兩種；自然循環(huán)微沸騰式低溫核供熱堆和池式低溫核低熱堆。清華大學核能技術(shù)研究所成功地試制了5MW的自然循環(huán)微沸騰式低溫核供熱試驗堆，向周圍五萬多平方米建筑物連續(xù)供暖，取得了很好的運行效果。

熱源熱泵熱源

熱泵是以低溫熱源排出的熱量作為供熱熱源。采用熱泵供熱熱源具有明顯的節(jié)能效果。與鍋爐房供熱系統(tǒng)相比，（對熱泵系統(tǒng)，設發(fā)電效率為η=0.35，熱泵效率系數(shù)COP：3.5；對鍋爐房系統(tǒng)，鍋爐效率η=0.9。）其節(jié)能效果約為26%，減少向城市的排熱量約為74%。總之，熱泵供熱系統(tǒng)不僅節(jié)能，而且能改善環(huán)境具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。熱泵系統(tǒng)已逐步地被人們接受。今后開發(fā)和利用熱泵供熱系統(tǒng)熱源用于集中供熱具有廣闊的前景。

熱源太陽能熱源

太陽能與常規(guī)能源相比較，太陽能資源的優(yōu)點很多，同時又都是一般常規(guī)能源所不能比擬的，概括起來有以下四個方面。

（1）數(shù)量巨大：每年到達地表面的太陽輻射能約為130萬億噸標準煤，即為全世界所消費的各種能量總和的

（2）時間長久：根據(jù)天文學的研究結(jié)果可知，太陽系已存在大約150億年左右。根據(jù)太陽輻射的總功率以及太陽上氫的總含量進行估算，尚可繼續(xù)維持1000億年之久：對于人類存在的年代來說可以認為是“取之不盡，用之不竭”的。

（3）普照大地：太陽輻射能“送貨上門”，既不需要開采和挖掘，也不需要運輸；普天之下，無論大陸或海洋，無論高山或島嶼，開發(fā)和利用都極為方便。

（4）清潔安全：太陽能素有“潔凈能源”和“安全能源”之稱。它不僅毫無污染，遠比常規(guī)能源清潔；也毫無危險，遠比原子核能安全。

雖然太陽能也存在分散性、間斷性和不穩(wěn)定性以及效率低和成本高等缺點，致使還不能或至少是不容易與常規(guī)能源相競爭。但是由于太陽能資源具有上述諸多優(yōu)點，特別是太陽能是“取之不盡，用之不竭”，而且是潔凈的優(yōu)質(zhì)可再生能源，如能合理的利用，必將取得巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

國內(nèi)外實踐證明，太陽能熱利用中最先實用化的是太陽能供熱水和太陽能供暖。其原因之一是它們所需的集熱溫度不太高（40-60t），另一重要原因是：近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，全國總能耗量的增加十分迅速，其結(jié)果導致環(huán)境的嚴重污染和常規(guī)能源的短缺。因此，節(jié)約常規(guī)能源和開發(fā)利用可再生能源勢在必行。從工程實用來看，太陽能主要用于單棟建筑物供暖或熱水供應上。

（1）小城鎮(zhèn)供熱方式可分集中供熱和分散供熱，并應結(jié)合用戶分布、供熱條件和使用的燃料等相關(guān)因素確定，有條件采用集中供熱的范圍，應選擇集中供熱的方式，鎮(zhèn)區(qū)邊緣分散住宅可采用分散供熱方式。

（2）選擇小城鎮(zhèn)供熱熱源可包括熱電廠、供熱鍋爐房、工業(yè)余熱、地熱、太陽能、風能、電力、垃圾焚化廠余熱等。

（3）大中城市規(guī)劃區(qū)范圍的小城鎮(zhèn)熱源應按城市總體規(guī)劃統(tǒng)一考慮，城鎮(zhèn)密集區(qū)的小城鎮(zhèn)供熱熱源宜與相關(guān)區(qū)域統(tǒng)籌規(guī)劃，聯(lián)建共享。

（4）有一定常年工業(yè)熱負荷的城鎮(zhèn)密集區(qū)小城鎮(zhèn)和較大規(guī)模小城鎮(zhèn)，宜選擇熱電廠集中供熱，有條件地區(qū)的縣城鎮(zhèn)、中心鎮(zhèn)供熱規(guī)劃可采取三聯(lián)供模式。

（5）附近無熱電廠，以采暖熱負荷為主的小城鎮(zhèn)宜選擇區(qū)域熱水鍋爐房供熱。

（6）只有較小工業(yè)蒸汽熱負荷的小城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)宜建蒸汽鍋爐房供汽、供熱。

（7）有條件的小城鎮(zhèn)應盡可能采用工業(yè)余熱、地熱、太陽能、垃圾焚化廠等熱源。 2100433B

城市供熱可分為分散供熱和集中供熱兩種。分散供熱包括單戶、單幢樓房和小單位自供等形式；集中供熱根據(jù)負荷性質(zhì)、數(shù)量、供應對象和范圍、地形和地勢以及周圍條件等分區(qū)分片，集中數(shù)個、數(shù)十個單位和居民區(qū)實行區(qū)域供熱。

在熱能供應范疇中，凡是將天然或人造的含能形態(tài)轉(zhuǎn)化為符合供熱系統(tǒng)要求參數(shù)的熱能設備與裝置，統(tǒng)稱為熱源。熱源分為集中供熱熱源和建筑物獨立熱源。

集中供熱的熱源主要有如下幾種：熱電廠、區(qū)域鍋爐房、工業(yè)與城市余熱、核能、地熱等。建筑物獨立熱源主要有如下幾種：燃氣爐、燃油爐、熱泵、太陽能等。由于集中供熱具有熱源容量大、熱效率高、燃料消耗少、有利于環(huán)保、節(jié)約勞動力和占地面積小等優(yōu)點，因此在城市供熱中，普遍以集中供熱為主。

在現(xiàn)代建筑中，需要大量的熱水或蒸汽，以便為用戶提供供熱采暖、生活熱水的熱源。就一個供熱系統(tǒng)而言，通常是利用鍋爐及鍋爐房設備生產(chǎn)出蒸汽（或熱水），爾后通過熱力管道，將蒸汽（或熱水）輸送至用戶，以滿足生產(chǎn)工藝或生活采暖等方面的需要。因此，鍋爐是供熱之源。鍋爐及鍋爐房設備的任務，在于安全可靠、經(jīng)濟有效地把燃料的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，進而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水或蒸汽。

通常，我們把用于動力、發(fā)電方面的鍋爐，叫做動力鍋爐；把用于工業(yè)及采暖方面的鍋爐，稱為供熱鍋爐，又稱工業(yè)鍋爐。

根據(jù)鍋爐制取的熱媒形式，鍋爐可分為蒸汽鍋爐和熱水鍋爐兩大類。在蒸汽鍋爐中，蒸汽壓力小于或等于70kPa的，稱為“低壓鍋爐”；大于70kPa的，稱為“高壓鍋爐”。

按鍋爐燃用的燃料不同，又分為燃氣鍋爐、燃油鍋爐、汽油兩用鍋爐以及燃煤鍋爐等。隨著我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，城市高層民用建筑的快速崛起，油氣資源的大力開發(fā)，以及國家對環(huán)保工作提出了更高要求，燃油燃氣鍋爐應用逐年上升，燃油燃氣鍋爐房建設進入一個新的發(fā)展時期。

鍋爐本體的最主要設備是汽鍋與爐子。汽鍋的基本構(gòu)造包括鍋筒、管束、水冷壁、集箱和下降管等組成的汽水系統(tǒng)。爐子包括煤斗、爐排、爐膛、除渣板、送風裝置等組成的燃燒設備。燃料在爐子中燃燒，放出大量的熱量，這些熱量以輻射和對流兩種方式傳給汽鍋里的水，使水汽化。為了提高鍋爐運行的經(jīng)濟性，設置了蒸汽過熱器、省煤器與空氣預熱器。這些也都是鍋爐本體的組成部分。除此之外，為了使鍋爐能安全可靠地工作，還必須配備水位表、壓力表、溫度計、安全閥、給水閥、止回閥、主汽閥和排污閥等配件。

由于供暖系統(tǒng)不使用過熱蒸汽，因此供暖鍋爐通常不裝蒸汽過熱器。

我們常用鍋爐蒸發(fā)量（或產(chǎn)熱量）、蒸汽（或熱水）參數(shù)、受熱面蒸發(fā)率（或發(fā)熱率）以及鍋爐效率來表示鍋爐的基本特性。

鍋爐蒸發(fā)量即蒸汽鍋爐每小時的蒸汽產(chǎn)量，單位是t/h。但有時不用蒸發(fā)量而用產(chǎn)熱量來表示鍋爐的容量，產(chǎn)熱量是指鍋爐每小時生產(chǎn)的熱量，單位是kW。

蒸汽（或熱水）參數(shù)是指蒸汽（或熱水）的壓力及溫度。對于生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐，由于飽和壓力和飽和溫度之間有固定的對應關(guān)系，因此通常只標明蒸汽的壓力就可以了。對于生產(chǎn)熱水的鍋爐，則壓力與溫度都要標明。

受熱面蒸發(fā)率（或發(fā)熱率）是指每平方米受熱面每小時生產(chǎn)的蒸汽量（或熱量），單位是

鍋爐效率是指鍋爐中被蒸汽或熱水接受的熱量與燃料在爐子中應放出的全部熱量的比值。

根據(jù)鍋爐監(jiān)督機構(gòu)的規(guī)定：低壓鍋爐可裝置在供暖建筑物內(nèi)的專用房間或地下室中；而高壓鍋爐則必須裝置在供暖建筑物以外的獨立鍋爐房中。

致熱源（Pyrogen）

通常，發(fā)熱是由“發(fā)熱激活物”作用于機體，激活“產(chǎn)內(nèi)生致熱源細胞”，產(chǎn)生和釋放“內(nèi)生致熱源”（EP），EP作用于體溫調(diào)節(jié)中樞，通過“發(fā)熱中樞調(diào)節(jié)介質(zhì)”來調(diào)節(jié)體溫的升降。

發(fā)熱激活物（pyrogenic activator）

發(fā)熱激活物包括外致熱源和某些體內(nèi)產(chǎn)物

（1）革蘭氏陽性細菌：全菌體、代謝產(chǎn)物、細胞壁中的肽聚糖可致熱。

（2）革蘭氏陰性細菌：全菌體、代謝產(chǎn)物、肽聚糖可致熱，尤其是細胞壁中所含的★內(nèi)毒素（endotoxin，ET）。

★★內(nèi)毒素：主要成分為脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），LPS主要致熱及毒性部分為脂質(zhì)A（Lipid A）。

內(nèi)毒素有高水溶性，高耐熱性，難以滅活及清除，有極強的發(fā)熱效應，是最常見的外致熱源，是血液制品和輸液過程中的主要污染物。

格蘭陰性細菌重度感染時若短期大量使用抗生素，則細菌死亡、裂解時會釋放大量內(nèi)毒素而使病情加重甚至導致患者死亡。

（3）分枝桿菌：典型菌群為結(jié)核桿菌?；颊叨嘤斜I汗及午后低熱。全菌體及細胞壁中的肽聚糖、多糖和蛋白質(zhì)均可致熱。

（4）病毒：全病毒體、包膜脂蛋白、其所含的血細胞凝集素及其所含不同的特殊毒素樣物質(zhì)可致熱。

（5）真菌：全菌體及菌體內(nèi)所含莢膜多糖和蛋白質(zhì)可致熱。

（6）螺旋體：常見的有梅毒螺旋體、回歸熱螺旋體、鉤端螺旋體。其所含溶血素、細胞毒因子、外素素等可致熱。

（7）瘧原蟲：感染瘧原蟲的紅細胞破裂時釋放大量裂殖子和代謝產(chǎn)物（瘧色素等），從而引起高熱。

（8）其他：立克次體、支原體、衣原體等。

1. 燃油熱源 目前的干燥設備多以柴油或煤油作熱源，由于石油供應緊張，價格居高不下，糧食干燥設備作業(yè)成本較高，適用于加工量小、作業(yè)時間短的加工戶。對于作業(yè)規(guī)模大的加工戶來說，成本高、經(jīng)濟效益低，不利于長期運營。

2. 生物質(zhì)熱源 隨著生物質(zhì)熱風爐技術(shù)的成熟，為糧食干燥技術(shù)配套的熱風爐提供了新型的綠色環(huán)保替代能源。稻殼、棉稈、秸稈壓塊等生物質(zhì)的利用，在降低干燥作業(yè)成本的同時，通過加裝煙塵過濾系統(tǒng)收集燃燒后的草木灰制肥，實現(xiàn)了資源的可持續(xù)循環(huán)利用。

3. 蒸汽熱源 這種熱源為熱電廠發(fā)電產(chǎn)生的附屬品，應用此熱源進行干燥作業(yè)需要作業(yè)場地位于供熱管道附近，對于選址具有較高的要求，并且接入管網(wǎng)的一次性投入較高，不具有普遍應用的前景。

4. 煤炭熱源 煤炭是日常生活的常見熱源，具有供應穩(wěn)定、成本較低的特點，適用于加工量大、作業(yè)時間長的大型加工戶。隨著政府對排放控制的日益嚴格，這種熱源干燥方式將逐步被限制取消。

5. 天然氣、電能熱源 隨著環(huán)境污染問題日益突出，清潔能源的應用得到重視。天然氣、電能作為干燥作業(yè)的新型熱源出現(xiàn)，由于應用成本較高，推廣應用還需要進一步努力。