熱電廠的經濟性及供熱系統

熱電聯產節(jié)約能源需要保護環(huán)境需要熱電廠的經濟性及供熱系統第1頁基本概念熱電廠：供熱、供電凝汽式電廠：供電分散式供熱：小鍋爐集中式供熱：熱電廠或者區(qū)域性大鍋爐房熱電廠的經濟性及供熱系統第2頁熱電發(fā)展速度過快，名為熱電，實為發(fā)電；配套熱網發(fā)展滯后，集中供熱無法同時實施；現有熱電廠凝結水回收少，水資源浪費嚴重；冬季環(huán)境效益顯著，夏季環(huán)境影響增大；熱電聯產存在問題熱電廠的經濟性及供熱系統第3頁第三章

熱電廠經濟性及其供熱系統1、熱負荷及其載熱質2、熱電聯合生產及熱電廠總熱耗量分配3、熱電廠主要熱經濟性指標與熱電聯產節(jié)約燃料條件4、熱電廠熱化系數與供熱式機組選型5、熱電廠供熱系統熱電廠的經濟性及供熱系統第4頁第一節(jié)熱負荷及其載熱質凝汽式發(fā)電廠：只發(fā)電熱電廠： 同時發(fā)電和供熱分散供熱： 小鍋爐供給集中供熱： 熱電廠或區(qū)域性大鍋爐房熱電廠的經濟性及供熱系統第5頁（一）熱負荷及其載熱質熱負荷：供暖、通風、空調、熱水、生產工藝用熱1、熱負荷分類

——季節(jié)性熱負荷：用熱量主要與氣候條件相關采暖、通風、空調特點：取決于室外溫度，年改變大，日改變小——非季節(jié)性熱負荷：用熱量與室外氣溫無關熱水供給、生產工藝用熱特點：年改變小，日改變大熱電廠的經濟性及供熱系統第6頁各類熱負荷特點類別特點生產熱負荷熱水供給負荷采暖及通風熱負荷用途用于加熱、干燥、蒸餾等工藝熱負荷；用作驅動汽錘、壓氣機、水泵等動力熱負荷。印染、漂洗等生產用熱水；城市公用設施及民用熱水生產、城市公用事業(yè)及民用采暖及通風主要用戶石油、化工、輕紡、橡膠、冶金等生產及人民生活生產及人民生活負荷特征非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小季節(jié)性，晝夜改變小，整年改變大介質及參數普通為0.15~0.6MPa飽和蒸汽，也有高于1.4~3.0MPa蒸汽60℃~70℃熱水70℃~150℃或更高溫度熱水或0.07~0.28MPa蒸汽工質損失率直接供汽：20%~100%間接供汽：0.5%~2%100%水網循環(huán)水量0.5%~2%熱電廠的經濟性及供熱系統第7頁2、季節(jié)性熱負荷（1）供暖設計熱負荷——保持建筑物損失熱量與取得熱量平衡體積指標法：面積指標法：熱電廠的經濟性及供熱系統第8頁（2）通風設計熱負荷——加熱從室外進入新鮮空氣所消耗熱量體積熱指標法：百分數法：熱電廠的經濟性及供熱系統第9頁2整年性熱負荷（1）生活用熱設計熱負荷 熱水供給用熱其它生活用熱供暖期熱水供給平均小時熱負荷：熱水送水溫度普通為60—65℃熱電廠的經濟性及供熱系統第10頁（2）生產工藝用熱設計熱負荷——滿足生產過程中各種用熱其大小和改變規(guī)律完全取決于工藝性質、生產設備形式及生產工作制度低溫供熱：130—150℃中溫供熱：150—250℃高溫供熱：250—300℃熱電廠的經濟性及供熱系統第11頁3熱負荷圖——反應熱負荷隨室外溫度或時間改變（1）全日熱負荷圖

024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅區(qū)經典熱水供給全日熱負荷圖

熱電廠的經濟性及供熱系統第12頁年生產熱負荷曲線熱負荷月份12 34 56789101112熱電廠的經濟性及供熱系統第13頁（2）熱負荷隨室外溫度改變圖4123Qh,GJ/hto,℃+50-5-10-15-201－供暖熱負荷；2－冬季通風熱負荷；3－熱水供給熱負荷；4－總熱負荷熱電廠的經濟性及供熱系統第14頁4熱負荷連續(xù)時間圖——表示不一樣小時用熱量連續(xù)性曲線季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖——不一樣室外溫度連續(xù)時間確定熱負荷改變規(guī)律熱電廠的經濟性及供熱系統第15頁Qτ,hτ,ht0Qh=f(t0)t0=g(τ)季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖繪制室外氣溫連續(xù)時間采暖熱負荷室外溫度-5-10a1a2采暖熱負荷連續(xù)時間熱電廠的經濟性及供熱系統第16頁總熱負荷連續(xù)時間圖τ,hQQs-季節(jié)性Qns-非季節(jié)性整年8760h熱電廠的經濟性及供熱系統第17頁（二）載熱質及其選擇供熱系統:——熱源、熱網、用戶引入口及局部用熱系統熱網:——將熱能由熱源經過管網輸送給熱用戶系統熱電廠的經濟性及供熱系統第18頁熱網分類按載熱質回收情況分類：按載熱質分：水網和汽網供熱系統封閉室式系統半封閉式系統開放式系統熱電廠的經濟性及供熱系統第19頁水網汽網供熱距離20~30km10km供熱汽輪機經濟性熱化發(fā)電比高熱化發(fā)電比低補充水處理費用低高管網投資及運行費用高低熱電廠的經濟性及供熱系統第20頁汽網優(yōu)點要求蒸汽作工質熱用戶；通用性好，可滿足各種用熱形式需要；耗電少；因高度差形成靜壓力很小，運行穩(wěn)定；蒸汽傳熱系數高，可降低傳熱面積，降低換熱設備造價熱電廠的經濟性及供熱系統第21頁第二節(jié)熱電聯合生產及熱電廠總熱耗量分配（一）熱電聯合生產熱電分產

——

只生產電能或熱能一個能量

分散供熱、分產電集中供熱、分產電熱電廠的經濟性及供熱系統第22頁熱電聯產

——

同時生產電能和熱能熱電聯產優(yōu)點：先發(fā)電，再供熱；發(fā)電和供熱兩種形式同時存在按質用能節(jié)約能源，環(huán)境保護有利熱電廠的經濟性及供熱系統第23頁BTG熱電聯產經典系統圖C型汽輪機B型、N型汽輪機N=NC+NhBGNCNhG熱電廠的經濟性及供熱系統第24頁供熱循環(huán)在理想工況和實際工況下供熱循環(huán)熱效率:

wah

q2ah

熱電廠的經濟性及供熱系統第25頁（二）熱電廠總熱耗能分配熱電聯產總熱耗能分配方法：熱量法（熱電聯產效益歸電）實際焓降法（熱電聯產效益歸熱）做功效力法（熱電聯產效益折中）熱電廠的經濟性及供熱系統第26頁1、熱量法

——將熱電廠總熱耗量按產品數量百分比進行分配熱電廠總熱耗量：分配給供熱熱耗量：能量平衡式：汽輪機內效率：熱電廠的經濟性及供熱系統第27頁分析：從熱能數量利用觀點來分配熱耗；沒有考慮熱能質量上差異；供熱熱耗量Qtp(h)是幾個方法中最大；好處歸電（發(fā)電部分沒有冷源熱損失）；不能調動改進熱功轉化過程主動性；不利于勉勵熱用戶降低用熱參數熱電廠的經濟性及供熱系統第28頁2、實際焓降法

——按聯產供熱汽流在汽輪機中少做功（實際焓降不足）與新蒸汽實際焓降來分配供熱熱耗量分配給供熱熱耗量：減溫減壓器熱耗量：供熱總熱耗量：發(fā)電熱耗量：熱電廠的經濟性及供熱系統第29頁特點：考慮外供熱抽汽在汽輪機中做功影響；考慮熱能質上差異；供熱部分沒有分擔熱功轉換過程中冷源損失和不可逆損失；供熱熱耗量Qtp(h)

最小，好處歸熱；可勉勵熱用戶降低用熱參數熱電廠的經濟性及供熱系統第30頁3、做功效力法

——把聯產汽流熱耗量按蒸汽最大做功效力在電、熱兩種產品之間分配分配給供熱熱耗量：比火用：分析：同時考慮熱能質量和數量；熱電聯產熱經濟效益分配到熱電兩種產品上；供熱抽汽（排汽）溫度與環(huán)境溫度靠近，分析結果與實際焓降法近似熱電廠的經濟性及供熱系統第31頁熱經濟性指標——表示設備或系統能量利用及能量轉換過程中技術完善程度（一）熱電廠總熱經濟性指標1、熱電廠燃料利用系數ηtp

——熱電廠對外供電、熱之和與輸入能量之比第三節(jié)熱電廠主要熱經濟性指標與熱電聯產節(jié)約燃料條件

3600tphtpQQW+=h

數量利用指標估算燃料消耗量熱電廠的經濟性及供熱系統第32頁2、熱化發(fā)電率ω

——質量不等價熱化發(fā)電量與熱化供熱量比值熱化供熱量：熱化發(fā)電量：外部熱化發(fā)電量（供熱蒸汽）內部熱化發(fā)電量（加熱抽汽）熱電廠的經濟性及供熱系統第33頁熱電廠的經濟性及供熱系統第34頁分析：

—熱電聯產質指標，比較供熱機組間熱功轉換過程技術完善程度；—只與熱電聯產部分熱、電相關；—只能比較抽汽參數相同供熱機組間熱經濟性熱電廠的經濟性及供熱系統第35頁（二）熱電廠分項熱經濟性指標1、發(fā)電方面熱經濟性指標熱電廠發(fā)電熱效率熱電廠發(fā)電熱耗率熱電廠發(fā)電標準煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==熱電廠的經濟性及供熱系統第36頁2、供熱方面熱經濟性指標熱電廠供熱熱效率熱電廠供熱標準煤耗率)()()(按熱量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==熱電廠的經濟性及供熱系統第37頁（三）熱電聯產較分產燃料節(jié)約量1、比較基礎

（1）遵照能量供給相等標準，假定聯產與分產熱負荷Q、電負荷Ｗ分別相等；（2）熱電分產凝汽式機組（代替電站）ηb、ηp、ηm和ηg與聯產發(fā)電相同；（3）聯產供熱鍋爐效率遠高于分產供熱小鍋爐效率

熱電廠的經濟性及供熱系統第38頁熱電聯產與分產對比系統模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

熱電分產

熱電聯產

熱電廠的經濟性及供熱系統第39頁2、聯產較分產節(jié)煤量在能量供給水平相等前提下：熱電分產標煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

熱電聯產標煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值為：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）

=△Bes+△Bhs聯產發(fā)電節(jié)煤量聯產供熱節(jié)煤量熱電廠的經濟性及供熱系統第40頁1、供熱方面燃料節(jié)約分產供熱時標準煤耗量聯產供熱時標準煤耗量聯產供熱較分產供熱時節(jié)約燃料量ΔBhs

熱電廠的經濟性及供熱系統第41頁分產供熱時標準煤耗率聯產供熱時標準煤耗率熱電廠的經濟性及供熱系統第42頁2、發(fā)電方面燃料節(jié)約分產發(fā)電時標準煤耗量聯產發(fā)電時標準煤耗量(供熱汽流、凝汽流)聯產供熱較分產供熱發(fā)電時節(jié)約燃料量ΔBes

熱電廠的經濟性及供熱系統第43頁熱化發(fā)電比——熱化發(fā)電量占整個機組發(fā)電量比值聯產整年節(jié)約燃料量ΔBs

熱電廠的經濟性及供熱系統第44頁（三）熱電聯產節(jié)約燃料條件1、聯產供熱節(jié)約燃料條件熱電廠的經濟性及供熱系統第45頁2、聯產供電節(jié)約燃料條件熱電廠的經濟性及供熱系統第46頁3、生產相同電量W和熱量Qh時

——聯產與熱電分產總燃料消耗量之比值熱電聯產節(jié)約標準煤耗量達25%—75%熱電廠的經濟性及供熱系統第47頁第四節(jié)熱電廠熱化系數與供熱式機組選型（一）熱化系數αtp——供熱機組最大供熱能力與熱網最大熱負荷之比小時熱化系數αtp：年熱化系數αtpa：熱電廠的經濟性及供熱系統第48頁1、熱化系數定性分析（1）αtp=1

滿足最大熱負荷需要，不需設置分產供熱設備；大部分時間熱負荷都小于最大熱負荷，因而供熱機組熱化發(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↑（其熱經濟性小于代替電站）；非采暖期只剩下極少熱水熱負荷結論：

αtp=1不可取熱電廠的經濟性及供熱系統第49頁（2）αtp<1（不是太?。?/p>

供熱機組最大供熱量比最大熱負荷小，需設置分產供熱設備、代替電站凝汽式機組；不足熱負荷ΔQh： 分產設備供給一樣熱負荷比供熱機組要多耗燃料；不足發(fā)電量（供熱汽流ΔWh+凝汽汽流ΔWc）： 代替電站發(fā)ΔWh電比供熱機組供熱汽流發(fā)多耗煤，代替電站發(fā)ΔWc電比供熱機組凝汽汽流少耗煤；對整個地域能量供給系統而言是節(jié)約燃料

結論：

αtp<1可取熱電廠的經濟性及供熱系統第50頁（3）αtp<<1絕大多數熱負荷不是靠供熱機組熱化供熱，而是由分產供熱設備來提供，此時多耗標煤；類似αtp<1時分析，多耗標煤結論：沒有節(jié)煤反而多耗煤，不合理

熱電廠的經濟性及供熱系統第51頁熱化系數αtp應用背景:已建成投運熱電廠： 提升αtp，供熱機組熱化發(fā)電量Wh愈大，熱化發(fā)電比X愈大，節(jié)約燃料量愈多，經濟性愈好新建熱電廠：

αtp選擇與供熱機組、供熱系統、代替凝汽式機組熱經濟性及其投資相關熱化系數αtp選擇:工業(yè)熱負荷=0.6～0.75采暖熱負荷=0.50～0.55熱電廠的經濟性及供熱系統第52頁1、供熱機組機型選擇機型及其特點

背壓式抽汽式凝汽-采暖式（二）供熱機組選擇純背壓式（B）抽汽背壓式（CB）整年性負荷整年性負荷、季節(jié)性負荷季節(jié)性負荷熱電廠的經濟性及供熱系統第53頁背壓式機組熱電廠的經濟性及供熱系統第54頁凝汽-采暖式機組抽汽式機組熱電廠的經濟性及供熱系統第55頁2、供熱機組參數選擇給水回熱加熱實質上是內部熱化，ηir=1；對高參數大容量供熱機組通常也采取蒸汽中間再過熱以深入提升其熱經濟性；提升供熱機組蒸汽初參數，可提升機組熱化發(fā)電比X；降低供熱抽汽參數，也可到達一樣效果熱電廠的經濟性及供熱系統第56頁總結1．依據電網容量、火電機組單機容量、全廠容量及參數情況，供熱機組選擇要“以熱定電”，盡可能采取較高初參數和再熱循環(huán)，完善回熱系統；2．依據熱負荷特征選擇供熱式機組，使機組盡可能在經濟設計工況附近運行。機組最大供熱量應小于熱負荷最大值，即αtp<1；3．擴大城市熱化規(guī)模，改造淘汰小型鍋爐。熱電廠的經濟性及供熱系統第57頁第五節(jié)熱電廠供熱系統（一）供熱系統分類分散供熱系統：熱源與熱用戶用熱裝置直接結合，或者相距很近，無需熱網集中供熱系統組成：熱源、熱網、熱用戶熱源：熱電聯產裝置、城市鍋爐房、區(qū)域鍋爐房、 工業(yè)鍋爐等載熱質：熱水、蒸汽熱電廠的經濟性及供熱系統第58頁（二）蒸汽供熱系統及設備

1、直接供汽方式

熱電廠的經濟性及供熱系統第59頁2、間接供汽方式

熱電廠的經濟性及供熱系統第60頁（三）熱水供熱系統及設備

高參數熱電廠熱網加熱器標準性熱力系統1－基本熱網加熱器；2－尖峰加熱器；3－熱網水泵；4－熱網凝結水泵；5－尖峰熱水爐；6－循環(huán)水泵；7－凝汽器內熱網水加熱管束；8—疏水冷卻器熱電廠的經濟性及供熱系統第61頁供熱設備熱網加熱器：表面式換熱器（立式、臥式）

基本熱網加熱器（基載加熱器BH） 尖峰熱網加熱器（峰載加熱器PH）熱網水泵HP：熱水循環(huán)動力源熱網加熱器凝結水泵HDP：回收熱網加熱器中凝結水熱網補充水泵HMP：補充熱網水損失尖峰鍋爐WB：熱化系數αtp<1時，在尖峰熱負荷期間 投入使用