熱電廠經(jīng)濟(jì)性管理及財務(wù)知識分析系統(tǒng)

第三章

熱電廠的經(jīng)濟(jì)性及其供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷及其載熱質(zhì)熱電聯(lián)合生產(chǎn)及熱電廠總熱耗量的分配熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)與熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約燃料條件熱電廠的熱化系數(shù)與供熱式機(jī)組的選型熱電廠的供熱系統(tǒng)第一頁，共六十八頁。一、基本概念凝汽式發(fā)電廠：只發(fā)電熱電廠： 發(fā)電和供熱分散供熱： 小鍋爐供應(yīng)集中供熱： 熱電廠或區(qū)域性大鍋爐房第二頁，共六十八頁。凝汽式發(fā)電廠BTGB熱用戶熱電廠G第三頁，共六十八頁。BG熱用戶背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)（與凝汽式汽輪機(jī)并列運行）TT第四頁，共六十八頁。BCG熱用戶調(diào)節(jié)抽汽式熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)TT第五頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀聯(lián)產(chǎn)機(jī)組占同容量火電機(jī)組的份額發(fā)達(dá)國家：>60%中國：20%左右我國政府發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的政策發(fā)改委啟動“十一五十大重點節(jié)能工程”之一目標(biāo)：2010年城市集中供熱普及率由2002年的27%提高到40%新增供暖熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組4000萬千瓦年節(jié)能能力3500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤第六頁，共六十八頁。我國熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展年份199820012003200420056MW以上供熱機(jī)組臺數(shù)131316062121－－6MW以上供熱機(jī)組容量（MW）2493932240 436906417091554占火電裝機(jī)份額％12.713.3715.719.7523.8第七頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)存在問題熱電發(fā)展速度過快，供熱負(fù)荷不落實，名為熱電，實為火電配套熱網(wǎng)建設(shè)滯后，集中供熱無法同步實施現(xiàn)有熱電廠凝結(jié)水回收少，水資源浪費嚴(yán)重（<10%）冬季環(huán)境效益明顯，夏季環(huán)境影響增大第八頁，共六十八頁。一、熱負(fù)荷及其載熱質(zhì)1、熱負(fù)荷分類

季節(jié)性熱負(fù)荷——用熱量主要與氣候有關(guān)采暖通風(fēng)空調(diào)非季節(jié)性熱負(fù)荷——用熱量與室外氣溫?zé)o關(guān)熱水供應(yīng)生產(chǎn)工藝用熱第九頁，共六十八頁。2熱負(fù)荷圖——反映熱負(fù)荷隨室外溫度或時間的變化（1）全日熱負(fù)荷圖

024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅區(qū)典型熱水供應(yīng)全日熱負(fù)荷圖

第十頁，共六十八頁。年生產(chǎn)熱負(fù)荷曲線熱負(fù)荷月份12 34 56789101112第十一頁，共六十八頁。（2）熱負(fù)荷隨室外溫度變化圖供暖熱負(fù)荷冬季通風(fēng)熱負(fù)荷熱水供應(yīng)熱負(fù)荷Qh,GJ/ht,℃+50-5-10-15-20住宅區(qū)熱負(fù)荷隨室外溫度的變化示意圖總熱負(fù)荷第十二頁，共六十八頁。二、載熱質(zhì)及其選擇熱網(wǎng)——將熱能由熱源通過管網(wǎng)輸送給熱用戶的系統(tǒng)供熱系統(tǒng)——熱源、熱網(wǎng)、用戶引入口及局部用熱系統(tǒng)載熱質(zhì)類型水網(wǎng)汽網(wǎng)載熱質(zhì)回收封閉式系統(tǒng)半封閉式系統(tǒng)開放式系統(tǒng)熱網(wǎng)分類第十三頁，共六十八頁。二、熱電聯(lián)合生產(chǎn)及熱電廠總熱耗量的分配（一）熱電聯(lián)合生產(chǎn)熱電分產(chǎn)——只生產(chǎn)電能或熱能一種能量

分散供熱、分產(chǎn)電~熱用戶集中供熱、分產(chǎn)電~熱用戶第十四頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)——熱電廠中同一股蒸汽汽流先發(fā)電后供熱B~熱用戶背壓汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)點：無冷源損失缺點：以熱定電適用：穩(wěn)定工業(yè)熱負(fù)荷第十五頁，共六十八頁。抽汽供熱汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

Boiler~熱用戶優(yōu)點：可在一定范圍內(nèi)調(diào)整熱負(fù)荷與電負(fù)荷缺點：有冷源損失第十六頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)特點：同時對用戶供應(yīng)電能和熱能；熱能來自汽輪機(jī)中做過功的蒸汽；能量的梯級利用；節(jié)約能源，環(huán)保有利第十七頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用實例某城市電負(fù)荷：43,800萬度電/年熱負(fù)荷：8,032,920GJ/年兩種生產(chǎn)方式：熱電聯(lián)產(chǎn)：500MW抽汽供熱機(jī)組熱電分產(chǎn)：300MW發(fā)電機(jī)組、20t/h供熱鍋爐聯(lián)產(chǎn)方式節(jié)煤：20,230噸/年（標(biāo)煤）節(jié)約資金：8,092,000元第十八頁，共六十八頁。（二）熱電廠總熱耗能的分配（１）總熱耗量Qtp分析新蒸汽量D0包括：凝汽汽流Dc分產(chǎn)供熱汽流Dh,b聯(lián)產(chǎn)供熱汽流Dh,t回?zé)岢槠鱀rD0=DC+Dh,b+

Dh,t+DcQtp=Qc+Qh,b+Qh,t+QcBoiler~QtpD0,h0DrDhDcDh,bDh,t熱用戶第十九頁，共六十八頁。（２）總熱耗量的分配的實質(zhì)思路：先求供熱所分配的熱耗Qtp(h)和煤耗Btp(h)第二十頁，共六十八頁。（3）熱電廠總熱耗量的分配方法

1）熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電法：熱量法

2）熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱法：實際焓降法

3）熱電聯(lián)產(chǎn)效益折中分配法：做功能力法 凈效益法第二十一頁，共六十八頁。熱量法——熱電廠總熱耗按產(chǎn)品數(shù)量比例進(jìn)行分配熱電廠總熱耗：供熱熱耗：分析(以背壓式機(jī)組為例)：能量平衡式：汽輪機(jī)內(nèi)效率：第二十二頁，共六十八頁。熱量法特點：從熱能數(shù)量利用分配熱耗，不考慮熱能質(zhì)量差別；供熱熱耗量Qtp(h)是幾種方法中最大的；好處歸電（聯(lián)產(chǎn)發(fā)電部分沒有冷源熱損失）第二十三頁，共六十八頁。實際焓降法

——按聯(lián)產(chǎn)供熱抽汽汽流在汽輪機(jī)少做的功（實際焓降不足）與新蒸汽實際焓降的比例分配熱耗量分配給聯(lián)產(chǎn)供熱的熱耗量：減溫減壓器的供熱量：供熱總的熱耗量：發(fā)電的熱耗量：分析：冷源損失全部由發(fā)電承擔(dān)第二十四頁，共六十八頁。三、熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)總的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)燃料利用系數(shù)熱化發(fā)電率分項熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)電方面的指標(biāo)供熱方面的指標(biāo)熱電廠的燃料節(jié)省量第二十五頁，共六十八頁。1、熱電廠的燃料利用系數(shù)ηtp

——熱電廠對外供電、熱之和與輸入能量之比

3600tphtpQQW+=h數(shù)量利用指標(biāo)估算燃料消耗量各型機(jī)組ηtp：凝汽式機(jī)組：0.4背壓式機(jī)組：0.8抽汽凝汽式供熱機(jī)組：0.4～0.8第二十六頁，共六十八頁。2、熱化發(fā)電率ω

——質(zhì)量不等價的熱化發(fā)電量與熱化供熱量的比值分析:

單位熱化供熱量的電能生產(chǎn)率只與熱電聯(lián)產(chǎn)部分的熱、電有關(guān)第二十七頁，共六十八頁。G≈Dh,thh≈h’hD0h0h2D1,h1Dz-1,hz-1hz熱化發(fā)電量熱化供熱量GJ/h外部熱化發(fā)電量內(nèi)部熱化發(fā)電量第二十八頁，共六十八頁。熱化發(fā)電率外部熱化發(fā)電率內(nèi)部熱化發(fā)電率第二十九頁，共六十八頁。ω的影響因素

機(jī)組初參數(shù)供熱抽汽參數(shù)回?zé)釁?shù)再熱參數(shù)返回水參數(shù)補水參數(shù)技術(shù)完善程度G≈Dh,thh≈h’hD0h0h2D1,h1Dz-1,hz-1hz第三十頁，共六十八頁。

ω的應(yīng)用評價熱電聯(lián)產(chǎn)熱功轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度的質(zhì)量指標(biāo)比較相同抽汽參數(shù)供熱機(jī)組間的熱經(jīng)濟(jì)性第三十一頁，共六十八頁。（二）熱電廠的分項熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)1、發(fā)電方面的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熱電廠發(fā)電熱效率熱電廠發(fā)電熱耗率熱電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==第三十二頁，共六十八頁。2、供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)熱電廠供熱熱效率熱電廠供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率)()()(按熱量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==第三十三頁，共六十八頁。（三）熱電聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的燃料節(jié)約量1、比較基礎(chǔ)

（1）假定聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的熱負(fù)荷Q、電負(fù)荷Ｗ分別相等；（2）熱電分產(chǎn)的凝汽式機(jī)組（代替電站）的ηb、ηp、ηm和ηg與聯(lián)產(chǎn)發(fā)電相同；（3）聯(lián)產(chǎn)供熱的鍋爐效率遠(yuǎn)高于分產(chǎn)供熱的小鍋爐效率

第三十四頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的對比系統(tǒng)模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

熱電分產(chǎn)

~

熱電聯(lián)產(chǎn)

Boiler~W=Wc+Wh第三十五頁，共六十八頁。2、聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的節(jié)煤量在能量供應(yīng)水平相等的前提下：分產(chǎn)標(biāo)煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

聯(lián)產(chǎn)標(biāo)煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）=△Bes+△Bhs聯(lián)產(chǎn)發(fā)電節(jié)煤量聯(lián)產(chǎn)供熱節(jié)煤量第三十六頁，共六十八頁。1、供熱方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)供熱煤耗：聯(lián)產(chǎn)供熱煤耗:節(jié)省燃料條件：節(jié)省煤耗:節(jié)能條件：大型鍋爐（考慮熱網(wǎng)效率）第三十七頁，共六十八頁。2、發(fā)電方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)發(fā)電煤耗聯(lián)產(chǎn)發(fā)電煤耗節(jié)省煤耗節(jié)省燃料條件：供熱汽流發(fā)電凝熱汽流發(fā)電第三十八頁，共六十八頁。熱化發(fā)電比——熱化發(fā)電量占整個機(jī)組發(fā)電量的比值，反映供熱機(jī)組若經(jīng)濟(jì)性節(jié)省燃料條件：發(fā)電節(jié)能條件：第三十九頁，共六十八頁。熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)省燃料的條件第四十頁，共六十八頁。四、熱電廠的熱化系數(shù)與供熱式機(jī)組的選型（一）熱化系數(shù)αtp——供熱機(jī)組最大供熱能力與熱網(wǎng)最大熱負(fù)荷之比小時熱化系數(shù)αtp：年熱化系數(shù)αtpa：第四十一頁，共六十八頁。已建成投運的熱電廠：

提高αtp，供熱機(jī)組熱化發(fā)電量Wh愈大，熱化發(fā)電比X愈大，節(jié)省燃料量愈多，經(jīng)濟(jì)性愈好新建熱電廠：

αtp的選擇與供熱機(jī)組、供熱系統(tǒng)、代替凝汽式機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性及其投資有關(guān)，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)臒峄禂?shù)αtp熱化系數(shù)的應(yīng)用：

第四十二頁，共六十八頁。1、熱化系數(shù)的定性分析（1）αtp=1

不需設(shè)置分產(chǎn)供熱設(shè)備；大部分時間熱負(fù)荷都小于最大熱負(fù)荷，因而供熱機(jī)組的熱化發(fā)電量Wh↓，熱化發(fā)電比↓；凝汽流發(fā)電量Wc↑，這部分發(fā)電耗煤↑（其熱經(jīng)濟(jì)性小于代替電站）；非采暖期只剩下很少的熱水熱負(fù)荷結(jié)論：

αtp=1不可取第四十三頁，共六十八頁。（2）αtp<<1需設(shè)置分產(chǎn)供熱設(shè)備絕大多數(shù)熱負(fù)荷由分產(chǎn)供熱設(shè)備來提供，多耗煤結(jié)論：沒有節(jié)煤反而多耗煤，不合理

第四十四頁，共六十八頁。（3）αtp<1（不是太?。?/p>

需設(shè)置分產(chǎn)供熱設(shè)備、代替電站的凝汽式機(jī)組；不足的熱負(fù)荷ΔQh： 分產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)同樣熱負(fù)荷比供熱機(jī)組要多耗燃料；不足的發(fā)電量（供熱汽流ΔWh凝汽汽流ΔWc）： 代替電站發(fā)ΔWh電比供熱機(jī)組供熱汽流發(fā)多耗煤，代替電站發(fā)ΔWc電比供熱機(jī)組凝汽汽流少耗煤；對整個地區(qū)能量供應(yīng)系統(tǒng)而言是節(jié)省燃料的

結(jié)論：

αtp<1可取取值范圍：工業(yè)熱負(fù)荷αtpop=0.6～0.75

采暖熱負(fù)荷αtpop=0.50～0.55第四十五頁，共六十八頁。（二）供熱機(jī)組的選擇凝汽-采暖式（NC）純背壓式（B）抽汽背壓式（CB）全年性負(fù)荷全年性負(fù)荷、季節(jié)性負(fù)荷季節(jié)性負(fù)荷1、供熱機(jī)組的機(jī)型選擇背壓式抽汽式單抽（C）雙抽（CC）第四十六頁，共六十八頁。N-C型~B型~~C型第四十七頁，共六十八頁。2、供熱機(jī)組參數(shù)的選擇↑蒸汽初參數(shù)，↑機(jī)組熱化發(fā)電比X；↓供熱抽汽參數(shù)，↑其熱經(jīng)濟(jì)性；

高參數(shù)大容量供熱機(jī)組采用蒸汽中間再過熱，↑提高其熱經(jīng)濟(jì)性；

采用給水回?zé)峒訜?，↑提高其熱?jīng)濟(jì)性；第四十八頁，共六十八頁。第6節(jié)熱電廠熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計算示例已知某C50-8.82/1.27型供熱機(jī)組某工況的運行數(shù)據(jù)：h0=3475kJ/kg，S0=6.7801kJ/(kgK)；hh=3024.1，Sh=6.9645，h’h=418.68；hc=2336.2，h’c=99.65；Ten=273.15K；=1，ηmηg=0.96，ηbηp=0.88，ηhs=0.98，D0=370t/h，Dc=18t/h。不考慮回?zé)?，不計散熱損失求：燃料利用系數(shù)；熱化發(fā)電率；發(fā)電、供熱的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)第四十九頁，共六十八頁。1、求機(jī)組電功率

供熱抽汽量DhDh=D0-Dc=370-18=352t/h電功率Pe2、求熱電廠總熱耗量Qtphfw=403.16kJ/kg)(00-=pbfwtphhDQhh第五十頁，共六十八頁。3、計算ηtp和ω對外供熱量燃料利用系數(shù)熱化發(fā)電率=0.8433=46.19kW.h/GJ第五十一頁，共六十八頁。4、熱電廠熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(熱量法)供熱熱耗量發(fā)電熱耗量=1042.2GJ/h發(fā)電及供熱的分項熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（?。┑谖迨摚擦隧?。項目熱量法實際焓降法作功法供熱熱耗(GJ/h)1042.68742.22849.24發(fā)電熱耗(GJ/h)249.40549.34442.32發(fā)電熱效率%68.9831.3238.90發(fā)電熱耗率(kJ/kW.h)5218.9011494.259254.5發(fā)電標(biāo)煤耗率(kg/kW.h)0.17830.39270.3162供熱熱效率%86.241.21091.0583供熱標(biāo)煤耗率(kg/GJ)39.5428.1632.22計算結(jié)果第五十三頁，共六十八頁。五、熱電廠的供熱系統(tǒng)（一）供熱系統(tǒng)分類分散供熱系統(tǒng)：無需熱網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)：熱源、熱網(wǎng)、熱用戶熱源熱水蒸汽熱電聯(lián)產(chǎn)裝置城市鍋爐房區(qū)域鍋爐房工業(yè)鍋爐載熱質(zhì)第五十四頁，共六十八頁。（二）蒸汽供熱系統(tǒng)及設(shè)備

1、直接供汽方式

第五十五頁，共六十八頁。2、間接供汽方式

~蒸汽發(fā)生器第五十六頁，共六十八頁。（三）熱水供熱系統(tǒng)及設(shè)備

1－基本熱網(wǎng)加熱器；2－尖峰加熱器；3－熱網(wǎng)水泵；4－熱網(wǎng)凝結(jié)水泵；5－尖峰熱水爐；6－循環(huán)水泵；7－凝汽器內(nèi)熱網(wǎng)水加熱管束；8—疏水冷卻器

第五十七頁，共六十八頁。供熱設(shè)備熱網(wǎng)加熱器：基本熱網(wǎng)加熱器（基載加熱器BH） 尖峰熱網(wǎng)加熱器（峰載加熱器PH）熱網(wǎng)水泵HP：熱水循環(huán)的動力源熱網(wǎng)加熱器凝結(jié)水泵HDP：回收熱網(wǎng)加熱器中凝結(jié)水熱網(wǎng)補充水泵HMP：補充熱網(wǎng)水損失尖峰鍋爐WB：熱化系數(shù)αtp<1時，在尖峰熱負(fù)荷期間 投入使用第五十八頁，共六十八頁。（四）供熱系統(tǒng)中的調(diào)峰設(shè)備

1、尖峰熱水鍋爐——將熱網(wǎng)水溫提高到熱網(wǎng)設(shè)計的供水溫度2、蒸汽蓄熱器——平衡短時尖峰負(fù)荷，進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)第五十九頁，共六十八頁。（1）蒸汽蓄熱器的原理和結(jié)構(gòu)

變壓蓄熱器原理圖(a)變壓蓄熱器系統(tǒng)圖 (b)換流器工作示意圖

第六十頁，共六十八頁。（五）減溫減壓器1、減溫減壓器的作用及其熱力系統(tǒng)

——將較高參數(shù)的蒸汽降低到需要的壓力和溫度工作原理：通過節(jié)流降低壓力，通過噴水降低溫度組成：節(jié)流減壓閥噴水減溫設(shè)備壓力溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)第六十一頁，共六十八頁。減溫減壓器熱力系統(tǒng)圖1－減壓閥；2－節(jié)流孔板；3－混和管；4－噴嘴；5－給水分配閥；6－節(jié)流裝置；7－截止閥；8－逆止閥；9－主安全閥；10－脈沖安全閥；11－壓力表；12－溫度計；13－蒸汽管道；14－出口閥；15－疏水排出系統(tǒng)L1－減壓系統(tǒng)長度；L2－減溫系統(tǒng)長度；L3－安全裝置長度第六十二頁，共六十八頁。2、減溫減壓器的熱力計算目的：確定進(jìn)入減溫減壓器的蒸汽流量D和噴水量Dw

熱平衡：物質(zhì)平衡：

蒸汽D，h降壓減溫后蒸汽Drtp，hrtp減溫水Dw，hw疏水Dw，h’rtp第六十三頁，共六十八頁。1、什么是供熱機(jī)組的熱化發(fā)電率、熱