熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性及評(píng)價(jià)

1、第四章 熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性,4.1 熱負(fù)荷及其載熱質(zhì) 4.2 熱電聯(lián)合生產(chǎn)及總熱耗量的分配 4.3 熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4.4 熱電廠的熱化系數(shù)與供熱機(jī)組選型,,4.1 熱負(fù)荷及其載熱質(zhì),4.1.1熱負(fù)荷的分類和計(jì)算 熱負(fù)荷按其用途可分為采暖、通風(fēng)、空調(diào)、生活熱水和生產(chǎn)工藝等類型。 熱負(fù)荷按其隨季節(jié)變化的規(guī)律可分為季節(jié)性熱負(fù)荷與全年性（非季節(jié)性）熱負(fù)荷兩大類。采暖、通風(fēng)、空調(diào)屬于季節(jié)性熱負(fù)荷，其與室外氣溫、濕度、風(fēng)

2、速和太陽(yáng)輻射等氣候參數(shù)關(guān)系密切。生活熱水和生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷屬于全年性熱負(fù)荷，受氣候參數(shù)影響較小。 采暖、通風(fēng)、空調(diào)和生活熱水熱負(fù)荷宜采用經(jīng)過(guò)核實(shí)的建筑物設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。當(dāng)沒(méi)有建筑物設(shè)計(jì)熱負(fù)荷資料時(shí)，可以采用下列方法計(jì)算。,,4.1.1.1采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 采暖熱負(fù)荷指的是，在維持室內(nèi)溫度的條件下，用以補(bǔ)償房屋向外散熱損失的熱量。 采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qh（MW）指的是，當(dāng)氣溫降低到采暖室外計(jì)算溫度及以下時(shí)供給采暖建筑物的熱量

3、。采暖室外計(jì)算溫度定義為“當(dāng)?shù)貧v年平均每年不保證5天的日平均氣溫”。在20年的統(tǒng)計(jì)期間，總共有100天的實(shí)際日平均氣溫低于采暖室外計(jì)算溫度。,,（4-1）,其中，qh—采暖熱指標(biāo)（W/m2），可按表4-1取用； A—采暖建筑物的建筑面積（m2）。,,,4.1.1.2通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 加熱送進(jìn)室內(nèi)新鮮空氣而消耗的熱量稱為通風(fēng)熱負(fù)荷。其設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qv（MW）為,,（4-2）,其中，Kv—建筑物通風(fēng)熱負(fù)荷系數(shù)，可

4、取0.3～0.5。,,4.1.1.3空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 1. 空調(diào)冬季熱負(fù)荷主要包括建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱的耗熱量和加熱新風(fēng)耗熱量。其設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qa（MW）為,,（4-3）,其中，qa—空調(diào)熱指標(biāo)（W/m2），可按表4-2取用； A—空調(diào)建筑物的建筑面積（m2）。,,2.空調(diào)夏季制冷熱負(fù)荷 空調(diào)夏季制冷熱負(fù)荷主要包括建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、太陽(yáng)輻射、人體散熱、照明散熱、電器散熱等形成的制冷熱負(fù)荷以及新風(fēng)制冷熱負(fù)荷。其

5、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qc（MW）為,,（4-4）,其中，qc—空調(diào)冷指標(biāo)（W/m2），可按表4-2取用； A—空調(diào)建筑物的建筑面積（m2）； COP—吸收式制冷機(jī)的制冷系數(shù)，應(yīng)取用吸收式制冷機(jī)的制造廠提供的數(shù)據(jù)，或者在0.7～1.2范圍取用。,,,4.1.1.4生活熱水設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 1.生活熱水平均熱負(fù)荷 生活熱水熱負(fù)荷指的是日常生活用熱水的加熱量，例如洗臉、洗澡、洗衣服、刷洗器皿等，需要將5～20℃

6、的常溫水加熱到35～45℃使用。其平均熱負(fù)荷Qwa（MW）為,,（4-5）,其中，qw—生活熱水熱指標(biāo)（W/m2），可按表4-3取用； A—居住區(qū)的建筑面積（m2）。,,2.生活熱水最大熱負(fù)荷Qwma（MW）,其中，Kh—小時(shí)變化系數(shù)，可取2.5～3.5。,,（4-6）,,4.1.1.5生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷指的是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的加熱、烘干、蒸煮、清洗等工藝或拖動(dòng)機(jī)械動(dòng)力設(shè)備（如汽錘、工業(yè)汽輪

7、機(jī)、壓氣機(jī)）所需要的熱量，用熱設(shè)備種類繁多，用熱方式多種多樣，工作時(shí)間因生產(chǎn)工藝和企業(yè)管理制度而異，所以，不存在同一的、固定的數(shù)學(xué)計(jì)算公式。 由于各個(gè)工廠或車間的最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)，為了使供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行更接近實(shí)際情況，集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Qw,max（MW）取為,,（4-7）,其中，Ksh—同時(shí)使用系數(shù)，可取0.6～0.9，當(dāng)各熱用戶生產(chǎn)性質(zhì)相同、生產(chǎn)負(fù)荷平穩(wěn)且連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)使用系數(shù)取

8、較高值，反之取較低值；∑Qsh,max—經(jīng)核實(shí)的各工廠或車間的最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷之和，MW。,,4.1.2供熱載熱質(zhì)及其選擇 在供熱系統(tǒng)中，用來(lái)傳送熱能的媒介物質(zhì)稱為供熱載熱質(zhì)。供熱載熱質(zhì)有熱水和蒸汽兩種，相應(yīng)的熱網(wǎng)稱為水網(wǎng)和汽網(wǎng)，兩種熱網(wǎng)的特點(diǎn)對(duì)比列于表4-4中。,,,,綜上分析，供熱載熱質(zhì)的選擇較為復(fù)雜，應(yīng)該在滿足供熱的前提下，根據(jù)熱電廠、熱網(wǎng)和熱用戶的投資、運(yùn)行方式，進(jìn)行具體技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析確定。 一般，采暖、通風(fēng)、熱

9、水負(fù)荷廣泛以水為載熱質(zhì)。生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷一般用蒸汽作為載熱質(zhì)，也可以用高溫?zé)崴鳛檩d熱質(zhì)，到達(dá)熱用戶再采用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽。 水網(wǎng)的熱損失比汽網(wǎng)少，汽輪機(jī)的熱化效果好，凝結(jié)水回收率高，供熱距離遠(yuǎn)，且更環(huán)保，故常常考慮盡量采用熱水供熱。,,4.2 熱電聯(lián)合生產(chǎn)及總熱耗量的分配,4.2.1熱電聯(lián)合生產(chǎn) 蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置即使采用了高參數(shù)蒸汽、回?zé)岷驮贌岬却胧?，熱效率仍很少超過(guò)45%，也就是說(shuō)，燃料燃燒釋放出的熱能中有大部分能量

10、沒(méi)有得到充分利用，約60%左右散發(fā)到環(huán)境中，其中通過(guò)凝汽器冷卻水帶走而排放到大氣中的能量約占總能量的50%。 同一股蒸汽汽流（簡(jiǎn)稱為熱電聯(lián)產(chǎn)汽流）先發(fā)電后供熱的能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)產(chǎn)，這種既發(fā)電又供熱的發(fā)電廠稱為熱電廠，其熱力循環(huán)稱之為供熱循環(huán)，以熱電聯(lián)產(chǎn)方式集中供熱稱為熱化。從工程熱力學(xué)基本原理講，熱電聯(lián)產(chǎn)的一個(gè)基本特征是，熱用戶是熱功轉(zhuǎn)換的冷源。,,4.2.1.1熱電分別能量生產(chǎn)與熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)的特點(diǎn) 熱能和電能

11、的生產(chǎn)分單一能量生產(chǎn)和聯(lián)合能量生產(chǎn)兩種形式，即熱電分產(chǎn)和熱電聯(lián)產(chǎn)。 熱力設(shè)備只用來(lái)供應(yīng)單一能量（熱能或電能）的方式稱為熱電分產(chǎn)，如供熱鍋爐房只供應(yīng)熱能（蒸汽和熱水），凝汽式發(fā)電廠只供應(yīng)電能，如圖4-1（a）所示；又如凝汽式發(fā)電廠在供應(yīng)電能的同時(shí)，由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)減溫減壓后直接向熱用戶供應(yīng)蒸汽，雖然也同時(shí)供應(yīng)兩種能量，但仍屬熱電分產(chǎn)，見(jiàn)圖4-1（b）所示。,,熱電廠的常見(jiàn)生產(chǎn)方式有：背壓式汽輪機(jī)、調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)、背壓式汽輪機(jī)加

12、凝汽式汽輪機(jī)三種，其原則性熱力系統(tǒng)圖分別為圖4-2（a）、（b）和（c）。其共同點(diǎn)是，都要采用減溫減壓裝置作為尖峰熱負(fù)荷期使用，及對(duì)汽輪機(jī)供熱的備用?？梢?jiàn)，在熱電廠里，既有熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)方式，又有熱電分產(chǎn)生產(chǎn)方式。,,排汽壓力高于大氣壓的汽輪機(jī)稱為背壓式汽輪機(jī)，如圖4-2（a）所示。這種系統(tǒng)沒(méi)有凝汽器，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功后具有一定壓力，通過(guò)管路送給熱用戶使用，無(wú)冷源熱損失（實(shí)質(zhì)上，熱用戶就是熱功轉(zhuǎn)換的冷源），熱經(jīng)濟(jì)性最高，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投

13、資少；其缺點(diǎn)是：發(fā)電和供熱相互制約，難以同時(shí)滿足用戶對(duì)于電、熱負(fù)荷兩種能量的需要；其機(jī)組適應(yīng)性差，在熱負(fù)荷變化時(shí)，機(jī)組的電功率變化劇烈，相對(duì)內(nèi)效率也會(huì)顯著降低。 蒸汽在調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)中膨脹至一定壓力時(shí)，被抽出一部分送給熱用戶，其余蒸汽則經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)裝置繼續(xù)在汽輪機(jī)內(nèi)做功，乏汽送往凝汽器。這種循環(huán)能自動(dòng)調(diào)節(jié)熱、電出力，保證供汽量和供汽參數(shù)，從而可以在滿足熱用戶要求的同時(shí)參加電負(fù)荷調(diào)峰，如圖4-2（b）所示。,,抽汽式汽輪機(jī)因同時(shí)存在

14、凝汽發(fā)電和熱化發(fā)電，故整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性介于凝汽式機(jī)組與背壓式機(jī)組之間，主要取決于熱化發(fā)電所占比例的大??；且調(diào)節(jié)抽汽的回轉(zhuǎn)隔板增加了節(jié)流損失，使機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率比純凝汽式機(jī)組的低。,,4.2.1.2熱電聯(lián)產(chǎn)的熱量法定性分析 下面對(duì)具有相同初參數(shù)的純凝汽式機(jī)組和背壓式機(jī)組的理想循環(huán)進(jìn)行定性分析。,,如圖4-3（a）所示，理想朗肯循環(huán)的效率和實(shí)際朗肯循環(huán)效率的表達(dá)式分別為,,（4-8）,（4-9）,如圖4-3（b）所示的供熱循環(huán)，即

15、背壓式汽輪機(jī)組的循環(huán)，其理想的熱效率與實(shí)際熱效率的表達(dá)式分別為：,,,（4-10）,（4-11）,,熱電廠的節(jié)煤量是指在能量（熱負(fù)荷Q，電負(fù)荷W）供應(yīng)相等的原則下，熱電廠與熱電分產(chǎn)方式相比節(jié)省的燃料量。 圖4-4（a）、（b）為熱電廠及熱電分產(chǎn)的熱力系統(tǒng)圖。,,熱電分產(chǎn)時(shí)，電能由電力系統(tǒng)中的凝汽式發(fā)電廠（稱代替凝汽式機(jī)組）生產(chǎn)，熱能由分散的小鍋爐供應(yīng)。,,（4-12）,,,,（4-13）,,（4-14）,,,（4-17a）,式（

16、4-17a）等號(hào)右邊第一項(xiàng)為熱電廠發(fā)電較分產(chǎn)發(fā)電的節(jié)煤量，第二項(xiàng)為熱電廠供熱較分產(chǎn)供熱的節(jié)煤量。,,就供熱節(jié)煤而言，只要保持,,（4-18）,供熱方面就能節(jié)省燃料。,,4.2.3熱電廠總熱耗量的分配 分產(chǎn)的發(fā)電和供熱是各自獨(dú)立的，因此其發(fā)電及供熱所消耗的熱量（或耗煤量）是明確的。對(duì)聯(lián)產(chǎn)而言，同一股聯(lián)產(chǎn)汽流既發(fā)電又供熱，只能對(duì)熱電廠總熱耗量（或耗煤量）在兩種能量產(chǎn)品之間進(jìn)行合理分配，才能確定電能和熱能的生產(chǎn)成本及其相關(guān)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

17、。,,,圖4-5 熱電廠系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,,4.2.3.1熱量法將熱電廠的總熱耗量按生產(chǎn)兩種能量的用熱數(shù)量比例進(jìn)行分配，它只考慮能量的數(shù)量，不考慮能量的質(zhì)量差別。如果沒(méi)有減溫減壓供熱，熱電廠采用的是非再熱機(jī)組，則熱電廠總熱耗量Qtp（kJ/h）為,,（4-19）,Btp—熱電廠總?cè)剂舷牧浚╧g/h） qnet—燃料的低位發(fā)熱值 （kJ/kg）,,按熱量法分配熱電廠總熱耗時(shí)，分配給供熱方面的熱耗量Qtp,h按從熱電廠鍋爐直接引出的集中供熱計(jì)

18、量，即,,（4-20）,Qh —熱電廠供出的熱量 hh—供熱抽汽焓（kJ/kg） —供熱蒸汽的凝結(jié)水焓（kJ/kg）,,,用熱用戶得到的熱量Q計(jì)算，可表示為,,（4-21）,,熱電廠供熱的熱效率為,,（4-22）,ηhs—熱網(wǎng)效率 ηtp,h—熱電廠供熱的熱效率,,分配給發(fā)電方面的熱耗量為,,（4-23）,,聯(lián)產(chǎn)發(fā)電部分的絕對(duì)內(nèi)效率為1。 以背壓式汽輪機(jī)為例說(shuō)明（抽汽式汽輪機(jī)中聯(lián)產(chǎn)汽流發(fā)電部分等同于背壓機(jī)）。

19、 依據(jù)熱力學(xué)第一定律，其能量平衡式為,,Wi__汽輪機(jī)的內(nèi)功率（kJ/h）;Q(e)__分配給發(fā)電部分的熱耗量（kJ/h）; Qh=Q(h)__供熱耗熱量（kJ/h），因鍋爐效率和管道效率均等于1，即沒(méi)考慮這兩個(gè)效率。 汽輪機(jī)的絕對(duì)內(nèi)效率 ：,,（4-24）,,熱量法將分配給供熱的熱耗量按等數(shù)量的新蒸汽折算，未考慮在汽輪機(jī)中已做功的實(shí)際情況，也未考慮熱電兩種產(chǎn)品間的質(zhì)量差別，將熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能效益全部歸發(fā)電部分。,按熱量法分配給

20、供熱的熱耗量Qtp,h是作為電站鍋爐集中供熱來(lái)計(jì)算的，不論供熱蒸汽參數(shù)的高低，一律按鍋爐新蒸汽直接供熱方式處理的方法，不利于鼓勵(lì)用戶降低用熱參數(shù)，也不能調(diào)動(dòng)電廠改進(jìn)熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)的積極性，從而使熱電聯(lián)產(chǎn)總的熱經(jīng)濟(jì)性降低。這種將熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)效益分?jǐn)偟桨l(fā)電方面的分配法，簡(jiǎn)稱為“好處歸電法”。,,4.2.3.2實(shí)際焓降法 實(shí)際焓降法是把聯(lián)產(chǎn)汽流的熱耗量，按聯(lián)產(chǎn)供熱抽汽汽流在汽輪機(jī)中少做的功（或稱實(shí)際焓降不足）與新汽實(shí)際焓降的比例來(lái)分

21、配供熱的熱耗量，其基本的思想是考慮了供熱抽汽使汽流未能完全膨脹到排汽參數(shù)，則供熱應(yīng)按比例承擔(dān)少做功對(duì)應(yīng)的熱耗量。 分配給聯(lián)產(chǎn)供熱的熱耗量為（僅存在抽汽汽流聯(lián)產(chǎn)供熱）,,（4-25）,,上式成立的前提為，來(lái)自鍋爐的新蒸汽經(jīng)減溫減壓供熱量為零，且機(jī)組無(wú)再熱（對(duì)再熱機(jī)組還應(yīng)考慮再熱中的吸熱項(xiàng)）。 若電廠還有新蒸汽直接減溫減壓后對(duì)外供熱，則應(yīng)將其供熱量直接加在供熱方面，減溫減壓后的供熱量為,,（4-26）,則供熱總的熱耗量為,,

22、（4-27）,,發(fā)電的熱耗量為,,（4-28）,實(shí)際焓降法對(duì)聯(lián)產(chǎn)發(fā)電而言，其冷源損失 全部由發(fā)電承擔(dān)，即供熱部分未分?jǐn)側(cè)魏卫湓磽p失，熱電聯(lián)產(chǎn)的好處全部由供熱部分獨(dú)占，所以稱之為聯(lián)產(chǎn)效益歸熱法，也稱“好處歸熱法”。這種熱耗量的分?jǐn)偡椒?，考慮了供熱抽汽的品位，用戶要求的供熱參數(shù)越高，分?jǐn)偟臒岷牧吭酱?，所以可鼓?lì)熱用戶主動(dòng)降低對(duì)供熱參數(shù)的要求，從而提高熱化的節(jié)能效果。但抽汽式汽輪機(jī)的供熱調(diào)節(jié)裝置不可避免地會(huì)

23、增加流動(dòng)阻力，從而使該機(jī)組的凝汽發(fā)電部分的內(nèi)效率降低，熱耗增大，使得熱電廠發(fā)電方面不但得不到好處，反而多耗煤。所以該分配方法使熱電廠發(fā)電方面難以接受。,,,4.2.3.3做功能力法 做功能力法是按聯(lián)產(chǎn)供熱蒸汽與新蒸汽的做功能力的比例來(lái)分配熱電廠的總熱耗量，即按蒸汽的做功能力在電、熱兩種產(chǎn)品間分配。按此方法，聯(lián)產(chǎn)汽流的熱耗量中，供熱方面分?jǐn)偟臒岷牧繛?（4-29）,,,e0、eh—新蒸汽及供熱抽汽的比 （kJ/kg）； h0、

24、hh—新蒸汽及供熱抽汽的比焓（kJ/kg）； s0、sh—新蒸汽及供熱抽汽的比熵（kJ/kgK）；Tamb—環(huán)境溫度（K）。,,這種分配方法以熱力學(xué)第一及第二定律為依據(jù)，同時(shí)考慮了熱能的數(shù)量和質(zhì)量差別。但是，此法與實(shí)際焓降法的分配結(jié)果相差無(wú)幾，也就是說(shuō)，熱電聯(lián)產(chǎn)的好處，大部分仍歸供熱方面所得，發(fā)電方面分?jǐn)偹煤锰庍€不足以補(bǔ)償因汽輪機(jī)絕對(duì)內(nèi)效率降低而多耗的熱量，所以電廠方面仍不能接受這種熱電廠總熱耗量的分配方法。 以上三種方法都有

25、其局限性。相對(duì)而言，熱量法的分配方法較為簡(jiǎn)單，已成為長(zhǎng)期且廣泛采用的方法。,,4.3 熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo),對(duì)于熱電廠，因同一股聯(lián)產(chǎn)汽流既發(fā)電又供熱，電能與熱能形式不同，而且電、熱兩種能量產(chǎn)品的質(zhì)量不等價(jià)；且供熱參數(shù)不同，熱能的品位也不同；此外，當(dāng)熱電廠有主蒸汽經(jīng)減溫減壓后直接供熱時(shí)，熱電廠內(nèi)還同時(shí)存在熱電分產(chǎn)的生產(chǎn)方式，以及抽汽式汽輪機(jī)的凝汽流是經(jīng)常存在的熱電分產(chǎn)的生產(chǎn)方式。顯然，熱電廠的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比凝汽式電廠的復(fù)雜得多。迄今為止

26、，尚未有可與凝汽式電廠相類比的、同時(shí)可反映能量的數(shù)量與質(zhì)量、且計(jì)算簡(jiǎn)便的單一的熱電廠用的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，熱電廠只能采用既有總指標(biāo)又有分項(xiàng)指標(biāo)的綜合指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。,,4.3.1熱電廠總的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱電廠總的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括熱電廠的燃料利用系數(shù) 、熱化發(fā)電率ω和熱電比。,,,4.3.1.1熱電廠的燃料利用系數(shù) 熱電廠的燃料利用系數(shù)或總熱效率定義為熱電廠生產(chǎn)的電、熱兩種能量的數(shù)量之和與熱電廠輸入能量之比，即,,（4-30）,W

27、—熱電廠發(fā)電功率，MW；Qh—熱電廠供熱量，MJ/h；Btp—熱電廠煤耗量，t/h；qnet—煤炭地位發(fā)熱值，kJ/kg。,,4.3.1.2供熱機(jī)組的熱化發(fā)電率ω （kWh/GJ） 熱化發(fā)電率只與聯(lián)產(chǎn)汽流生產(chǎn)的電能和熱能有關(guān)。聯(lián)產(chǎn)汽流生產(chǎn)的電能Wh稱為熱化發(fā)電量，聯(lián)產(chǎn)汽流供出的熱量Qh,t稱為熱化供熱量。 熱化發(fā)電率ω （kWh/GJ）是指質(zhì)量不等價(jià)的熱電聯(lián)產(chǎn)部分的熱化發(fā)電量Wh與熱化供熱量Qh,t的比值，即單位熱化供熱

28、量的電能生產(chǎn)率，其表達(dá)式為,,（4-31）,,,圖4-6熱電廠給水回?zé)嵯到y(tǒng),,總的熱化發(fā)電量Wh（kW）為,,（4-32）,——對(duì)外供熱蒸汽的熱化發(fā)電量稱為外部熱化發(fā)電量 ——回?zé)岢槠靡曰責(zé)峤o水，實(shí)質(zhì)也是熱電聯(lián)產(chǎn)，其熱化發(fā)電量稱為內(nèi)部熱化發(fā)電量 ——熱化供熱汽流量 （kg/h）； ——各級(jí)抽汽加熱由于供熱回水所增加的回?zé)岢槠?（kg/h）；hj ——各級(jí)回?zé)岢槠撵剩╧J/kg）。,,,,,,熱化

29、的供熱量 （GJ/h）,,,（4-33）,熱網(wǎng)中有工質(zhì)損失，返回水率為φ，則需補(bǔ)充熱網(wǎng)水（1- φ ），兩者混合后的熱網(wǎng)返回水的比焓hh,w為,,（4-34）,___補(bǔ)充水的比焓（kJ/kg）；,,,將式（4-32）和式（4-33）代入式（4-31）中，有,,（4-35）,ωo 、 ωi—分別稱為外部、內(nèi)部熱化發(fā)電率,,e—稱為相對(duì)熱化份額，其表達(dá)式為,,（4-36）,,熱化發(fā)電率與熱電廠供熱機(jī)組的初參數(shù)及其主要熱力系

30、統(tǒng)參數(shù)（再熱參數(shù)、回?zé)釁?shù)、供熱抽汽參數(shù)）以及技術(shù)完善程度（ηmηg）有關(guān)，也與供熱返回水率、返回水參數(shù)和補(bǔ)水參數(shù)有關(guān)。任一因素的改善都可提高熱化發(fā)電率。對(duì)外供熱量一定時(shí)，熱化發(fā)電率越高，則熱化發(fā)電量也越大，從而可以減少系統(tǒng)的凝汽發(fā)電量，節(jié)省更多的燃料，這說(shuō)明可用作評(píng)價(jià)同類型、同參數(shù)供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的質(zhì)量指標(biāo)。 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是，不能用熱化發(fā)電率比較凝汽式電廠和熱電廠之間的熱經(jīng)濟(jì)性。,,4.3.1.3熱電比 熱電廠的熱電

31、比Rtp為供熱機(jī)組的熱化供熱量與發(fā)電量之比。,,（4-37）,Qtp,t—供熱機(jī)組的熱化供熱量，MJ/h；W—供熱機(jī)組發(fā)電功率，MW。,2001年1月，國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、建設(shè)部在《熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定，對(duì)于新建熱電廠：總熱效率年平均要大于45%；熱電比要大于100%（對(duì)于單機(jī)50MW及以下機(jī)組），要大于50%（對(duì)于單機(jī)50～200MW機(jī)組，或單機(jī)200MW以上的抽汽凝汽兩用機(jī)組的采暖期）。,,4

32、.3.2熱電廠分項(xiàng)計(jì)算的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 將熱電廠總熱耗量 按熱量法分為 后，可以分別計(jì)算熱電廠發(fā)電與供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,,,4.3.2.1發(fā)電方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 熱電廠的發(fā)電熱效率,,,（4-38）,,熱電廠的發(fā)電熱耗率 （kJ/kWh）,,（4-39）,熱電廠的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 （kg標(biāo)煤/kWh）,,,（4-40）,上述三個(gè)指標(biāo)中，與凝汽式電

33、廠的指標(biāo)類似，也是已知其一，即可求得其余兩個(gè)。,,4.3.2.2供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 熱電廠供熱熱效率,,,（4-41）,熱電廠供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 （kg標(biāo)煤/GJ）,,,（4-42）,上述兩個(gè)指標(biāo)，二者知其一，可求另一個(gè)。,,4.4 熱電廠的熱化系數(shù)與供熱機(jī)組選型,4.4.1熱電廠的熱化系數(shù) 表示熱化程度的比值稱為熱化系數(shù)，有小時(shí)熱化系數(shù)和年熱化系數(shù)之分。通常采用的是小時(shí)熱化系數(shù)，簡(jiǎn)稱熱化系數(shù)，以atp表示，是指

34、供熱式機(jī)組的小時(shí)最大熱化供熱量 與熱網(wǎng)的小時(shí)最大熱負(fù)荷 之比。,,,（4-43）,如圖4-7所示。圖中曲線abcde為年熱負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，曲線上任意點(diǎn)的縱坐標(biāo)為小時(shí)熱負(fù)荷Q（GJ/h），橫坐標(biāo)為在一年中大于等于熱負(fù)荷Q持續(xù)的小時(shí)數(shù)（h）。,,,圖4-7 熱化系數(shù)的定義圖,,（4-44）,該持續(xù)時(shí)間曲線下的面積abcdeoa表示全年熱負(fù)荷 （全年供熱量），面積fbcdeof表示供熱機(jī)組年熱化供熱量

35、 。 與 之比為年熱化系數(shù) 。,,,,,,實(shí)質(zhì)上，熱化系數(shù)反映了能量供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱容量與尖峰鍋爐供熱容量的比例，決定著新建供熱機(jī)組的容量，影響著新建熱電廠容量與凝汽發(fā)電廠容量的比例。 理論上，熱化系數(shù)最佳值處在小于1的范圍內(nèi)，如圖4-8所示。,,圖4-8 理論最佳熱化系數(shù)分析用圖,,理論上的最佳熱化系數(shù)以熱電廠系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性最佳為目標(biāo)。理論上的最佳熱化系數(shù)的大小，首先

36、取決于熱電廠全年熱負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線圖的形狀，其圖形越尖陡，則熱化系數(shù)最佳值越?。黄浯稳Q于代替凝汽式發(fā)電廠與熱電廠凝汽流發(fā)電之間熱經(jīng)濟(jì)性的差別，差別越大，即熱電廠凝汽流相對(duì)效率越低，則熱化系數(shù)最佳值越小。 工程上的最佳熱化系數(shù)以熱電廠系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最佳為目標(biāo)。 理論上的最佳熱化系數(shù)總是小于1的。對(duì)于工業(yè)熱負(fù)荷，理論上的最佳熱化系數(shù)為0.7～0.8。對(duì)于采暖熱負(fù)荷，理論上的最佳熱化系數(shù)為0.5～0.6。,,4.4.2供熱

37、機(jī)組選擇 供熱機(jī)組的選擇，包括臺(tái)數(shù)、型號(hào)、供熱容量、發(fā)電機(jī)容量，需要根據(jù)熱負(fù)荷的種類和特性及其中近期發(fā)展規(guī)劃，通過(guò)多種裝機(jī)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，確定最佳裝機(jī)方案。這與確定最佳熱化系數(shù)是一致的，也以節(jié)煤量作為基本比較參數(shù)。4.4.2.1機(jī)型選擇 供熱機(jī)組主要有五種類型：背壓式、抽汽式、凝汽-采暖式、低真空運(yùn)行和NCB型。其中，有的是設(shè)計(jì)原型，有的是改造或改進(jìn)的機(jī)型，還有的是改變運(yùn)行方式，都在節(jié)能實(shí)踐中起到了明顯的作用。

38、,,小型背壓汽輪機(jī),,1.背壓機(jī)（B型機(jī)） 背壓機(jī)可分為背壓式和抽汽背壓式，也分別稱為B型機(jī)和CB型機(jī)。抽汽式機(jī)組可分為單抽機(jī)組和雙抽機(jī)組，也分別稱為C型機(jī)和CC型機(jī)。CB型和CC型機(jī)組都是為了同時(shí)滿足兩種供熱參數(shù)并且獲得較高的熱經(jīng)濟(jì)性而設(shè)計(jì)的。 背壓式汽輪機(jī)沒(méi)有凝汽器，其排汽壓力根據(jù)熱用戶要求和熱網(wǎng)壓降設(shè)計(jì)確定。背壓機(jī)組設(shè)計(jì)工況效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資小。但其電負(fù)荷為強(qiáng)迫電負(fù)荷，即，發(fā)電量決定于熱負(fù)荷。偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，其相對(duì)內(nèi)

39、效率急劇降低，熱化發(fā)電量降低，使得電網(wǎng)備用容量增大。背壓機(jī)組適用于常年穩(wěn)定可靠的工業(yè)熱負(fù)荷。,,2.抽汽機(jī)（C型機(jī)） 抽汽式機(jī)組是從汽輪機(jī)中間某級(jí)后抽出部分蒸汽通過(guò)熱網(wǎng)管道供給熱用戶的凝汽機(jī)組。在一定的范圍內(nèi)，抽汽機(jī)組可以做到熱、電負(fù)荷獨(dú)立調(diào)節(jié)，即，同時(shí)滿足兩種耗能用戶的需要。也就是說(shuō)，抽汽機(jī)組也可以參加電網(wǎng)調(diào)峰。抽汽機(jī)組的熱化發(fā)電部分熱效率高，相同于背壓機(jī)組，循環(huán)效率=1；但是，由于抽汽調(diào)節(jié)裝置的存在，對(duì)凝汽流有阻力產(chǎn)生，故而，凝汽

40、流的絕對(duì)內(nèi)效率低于代替凝汽式機(jī)組。抽汽式機(jī)組適合于全年較穩(wěn)定的熱負(fù)荷。,,3.凝汽-采暖兩用機(jī)（NC型機(jī)） 凝汽-采暖式機(jī)組（NC機(jī)組）是在凝汽機(jī)組的基礎(chǔ)上為采暖熱用戶改裝的機(jī)型。改裝的方法是，在中低壓缸導(dǎo)汽管上安裝蝶閥，并在蝶閥前接出抽汽管道和安裝抽汽閥將蒸汽送入熱網(wǎng)加熱器。熱網(wǎng)加熱器疏水返回到除氧器。非采暖期里轉(zhuǎn)入凝汽發(fā)電運(yùn)行，蝶閥的節(jié)流使得熱耗率升高0.2～0.3%，但仍然比C型機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性高。在采暖期里，比C型機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性稍低

41、，因?yàn)?，C型機(jī)組在采暖期屬于設(shè)計(jì)工況，NC型機(jī)組屬于非設(shè)計(jì)工況，低壓缸蒸汽量減少，鼓風(fēng)損失增大。,,4.低真空運(yùn)行 低真空運(yùn)行指的是，利用凝汽機(jī)或抽汽凝汽機(jī)低真空時(shí)排汽溫度升高的特點(diǎn)，將其凝汽器作為熱網(wǎng)加熱器，凝汽器的循環(huán)冷卻水作為載熱質(zhì)，向采暖熱用戶或生活熱水熱用戶供熱的運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式，無(wú)需改變汽輪機(jī)，只需改變凝汽器的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，即，在原有的凝汽器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，無(wú)論是開(kāi)式冷卻系統(tǒng)，還是閉式冷卻系統(tǒng)，再并聯(lián)一個(gè)通

42、向熱用戶的冷卻水管道系統(tǒng)。低真空供熱運(yùn)行期間，熱用戶是汽輪機(jī)的冷源；非供熱運(yùn)行期間，冷卻塔或江、河、湖、海是汽輪機(jī)的冷源。汽輪機(jī)都有“低真空?qǐng)?bào)警值”作為凝汽器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行上限，即汽輪機(jī)排汽溫度不要超過(guò)低真空?qǐng)?bào)警值，并應(yīng)留有一定的余度，加熱不足部分可以交給尖峰熱網(wǎng)加熱器完成。,,5.NCB型機(jī) NCB型機(jī)組是在NC機(jī)組的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的供熱機(jī)型。與NC機(jī)組不同的是，單軸改為雙軸，一臺(tái)發(fā)電機(jī)改為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)。高壓缸和中壓缸拖動(dòng)一

43、臺(tái)發(fā)電機(jī)，低壓缸拖動(dòng)另一臺(tái)發(fā)電機(jī)。改動(dòng)工程量比NC機(jī)組多許多。在非供熱期間，新蒸汽依次通過(guò)高壓缸、中壓缸和低壓缸拖動(dòng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)做發(fā)電運(yùn)行，即N工況。在供熱初期和中期，打開(kāi)抽汽閥，中壓缸排汽的一部分蒸汽供熱，另一部分蒸汽仍然進(jìn)入低壓缸，供熱抽汽量和發(fā)電功率依靠抽汽閥、導(dǎo)汽管蝶閥以及高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)都運(yùn)行，進(jìn)入了抽汽供熱發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，即C工況。在供熱高峰期間，抽汽閥全開(kāi)，導(dǎo)汽管蝶閥關(guān)閉，低壓缸及其發(fā)電機(jī)停運(yùn)，進(jìn)入了背壓機(jī)的供熱發(fā)電

44、運(yùn)行狀態(tài)，即B工況。,,4.4.2.2總發(fā)電容量的選擇 供熱機(jī)組的總發(fā)電容量Ptp（kW），即熱電廠的發(fā)電容量取決于熱負(fù)荷的種類、大小和最佳熱化系數(shù)，可用式（4-45）計(jì)算：,,（4-45）,—工業(yè)和采暖的最大熱負(fù)荷，GJ/h； —某一初參數(shù)時(shí)工業(yè)和采暖熱負(fù)荷的熱化發(fā)電率，kWh/GJ； —該地區(qū)工業(yè)和采暖的熱化系數(shù)最佳值。,,,,,4.4.2.3蒸汽初參數(shù)的選擇 供熱機(jī)組

45、蒸汽初參數(shù)的選擇原則是，在滿足熱、電負(fù)荷需要的前提下，優(yōu)先考慮高參數(shù)大容量的先進(jìn)機(jī)組。300MW、600MW供熱機(jī)組已經(jīng)成為我國(guó)供熱機(jī)組的主力軍。由于供熱汽輪機(jī)對(duì)外供熱抽汽量比回?zé)岢槠看蟮枚?，供熱汽輪機(jī)的新汽耗量比同參數(shù)同容量的凝汽汽輪機(jī)大得多，削弱了提高初壓力使汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率降低的不利影響，所以，供熱汽輪機(jī)的高參數(shù)匹配容量可以比凝汽汽輪機(jī)小1～2擋。例如，N50型凝汽汽輪機(jī)（50MW）、CC25型汽輪機(jī)（25MW）和B12型汽輪機(jī)

46、（12MW）采用的初參數(shù)都是8.83MPa535℃。當(dāng)然，提高初壓力的同時(shí)需要相應(yīng)提高初溫度，才能保證排汽濕度在允許范圍內(nèi)。,,思考題,1．對(duì)于凝汽式發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中的最大損失設(shè)備，為何熱量法和做功能力分析法分析的結(jié)果不一致？2．評(píng)價(jià)火電廠熱經(jīng)濟(jì)性的兩種基本方法有何特點(diǎn)？?jī)烧哂泻螀^(qū)別？3．熱力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)分析，為何定量計(jì)算常用熱量法？4．凝汽式發(fā)電廠的總效率由哪些效率相乘而得？5．發(fā)電廠有哪些主要的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)？它們之間存在什

47、么關(guān)系？6．為什么說(shuō)供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率是一個(gè)比較完善的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)？7．為什么汽耗率不能獨(dú)立用作熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)？8．什么是熱電聯(lián)合能量生產(chǎn)?,,9．熱電廠總熱耗量為何要進(jìn)行分配？常用的分配方法有哪幾種？10．發(fā)電量給定，鍋爐減溫減壓供熱量增加且汽輪機(jī)供熱量減少，熱電廠燃料利用系數(shù)升高，還是降低？為什么？11．什么是供熱機(jī)組的熱化發(fā)電率？ 12．熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)比較時(shí)，節(jié)省燃料的條件是什么?13．工程熱力學(xué)定律指出“任何熱機(jī)不能將