热电联产企业供热量对供电和供热标准煤耗率的贡献分析

1、热电联产企业供热量对供电和供热标准煤耗率的贡献分析陈荣霞 高洁 谢爱云石家庄东方热电股份有限公司热电一厂 石家庄桥西区中华南大街326号热电一厂050091analysis of heat supply of power-supplying coal consumption of cogeneration enterpriseaffecting standard coal consumption rate of power supplychen rongxia1,gao jie2,xieaiyun3the first thermoelectricity plant of oriental th

2、ermoelectricity co.,ltd of shijiazhuang (no.326, zhonghua south street,qiaoxi district,shijiazhuang 050091,hebei province)7abstract：power-supplying coal consumption of cogeneration enterprise had a substantial increase in economy with significantly energy-saving result by heat supply. however, compa

3、ring to the condensing turbo-generator set, the change of heat supply caused a hugefluctuation of the standard coal consumption rate of power supply. then, the calculation of the standard coal consumption rate of power supply and heat supply became more complicated. this paper presented the research

4、 of steam turbine enthalpy values and the calculation of coefficient of exhaust under the same thermal efficiency for boiler and generator set by the analysis the change of heat supply and gave out the following finding: the change of heat supply is the main parameter affecting the standard coal con

5、sumption rate of power supply. the heat supply had a significant contribution to the standard coal consumption rate of power supply. this result is very important to the analysis of power consumption for boiler and generator set, which could avoid the none objective determination of the standard coa

6、l con sumption rate of power supply and heat supply.key word： energy saving；the standard coal consumption rate of power supply；the standard coal consumption rate of heat supply；coefficient of exhaust摘要：热电联产企业，由于供热的存在，使全厂的经济性有了大幅提高，节能效果明显。但对供电、供热单耗的计算增加了复杂性，相比纯凝机组，因外供热量的变化，供电单耗的波动幅度巨大。本文针对此现象，在锅炉和机组热

7、效率相同的情况下，通过对供热量的变化分析，研究机组凝汽焓，以及对冷源损失进行测算，得出结论：影响供电单耗的主因是供热量的变化。供热量对供电单耗的贡献十分突出。 这对锅炉及机组的能耗综合分析有其重要作用，可以避免据此对供电和供热单耗推出不符合客观的判断。关键词：节能、供电标准煤耗率、供热标准煤耗率、冷源损失引 言目前，因为热电联产的经济性逐步被人们所认知，国家越来越重视热电联产行业的发展，对热电项目的审批政策也有所侧重。在西欧一些国家发展热电联产企业比较早，在我国随着城市的发展和围绕城市工业企业的迅速崛起，供热量的需求在以迅猛之势发展，所以热电联产企业作为一个新群体正在以新的速度发展壮大。在贯彻

8、国家“以大代小，以新替旧”政策中，城市周边以供热为主导的大型机组替代城市中心的旧、小机组，使热电联产企业出现新气象新面貌，城市形象因之改变。热电联产企业的供电标准煤耗率低于纯凝大容量机组，全厂整体热效率高于55%，现有效率最高的超临界纯凝机组供电标准煤耗都在300g/kwh 以上，热电联产企业供电标准煤耗最小在200g/kwh左右。突出的优势也是国家提倡发展的重要因素。在电力行业，人们对热电联产企业的供电标准煤耗率偏低的幅度并不是很了解，引起供电标准煤耗低于纯凝大机组的原因，探究的人可能更少。在人们的印象中：供电电标准煤耗低是由于锅炉、机组效率高，其实不然。在供热企业究竟供电标准煤耗率低是什么

9、因素影响和决定的？由于热电联产企业在电力行业所占份额较小，人们的关注度以及现有的文献和教材较少。本文将对此课题进行探讨。笔者通过大量的测算和认真分析，认为供热量对供电标准煤耗率贡献最大，也可以说供热量的多少，决定了供电标准煤耗率的高低的程度。1 热电联产与纯凝机组企业的区别多年以来，人们熟知的是发电厂，即纯凝发电机组。对热电联产企业比较陌生，甚至把大型发电厂和热电联产企业混为一种电厂。一般发电厂为机组容量比较大的纯凝机组，电力负荷调整不涉及热负荷，其地理位置大多在城市边缘或离煤矿较近的地方。热电联产企业是因外界有热负荷需求发展而来，多以城市供热为对象，早期为城市居民供暖和市内的工业企业服务。其

10、地理位置大多在城市中或较近的地方。最早由于热负荷需求较少，供热机组以热负荷的大小决定机组的容量，所以，投产的是装机容量较小的背压机组。背压机组因为存在一定的局限性，即有热负荷就能发电，无热负荷必须停机。而与之匹配的锅炉设备，在外界热负荷大时可以满负荷运行，热负荷小时锅炉负荷低于最低运行极限，造成无法运行。因此，抽凝机组应运而生，它可以在外界热负荷大时以抽汽方式运行，无热负荷时采用纯凝运行方式，以保证不因外界热负荷小而停炉。所以发电厂和热电联产企业最根本的区别是发电机种类不同：前者是只有纯凝发电机组，后者是背压机组和抽凝机组。再细化的区别是：大型发电厂是“单元制”机炉搭配方式，中小热电厂是多炉对

11、多机的“母管制” 组成部分方式。以本企业为例：本企业共有6台机组和9台锅炉，实行6机对应9炉的“母管制”运行方式。且由于建厂早等历史原因，设备容量都比较小。机组容量属中、小机组，如3mw、6mw、12mw；锅炉容量为35t/h、75t/h、130t/h。大电厂机组大，锅炉容量大，设备效率高。热电联产机组小，机组的锅炉容量相对偏小（现在正在逐渐以较大容量的设备替代小型设备），设备效率也低于大电厂。但其全厂热效率却高于大电厂，供电标准煤耗率低于大电厂，分析其原因，主要是由于供热负荷的存在。 2 热电联产与纯凝机组供电标准煤耗率计算方法不同的分析 供电标准煤耗率是衡量电力企业煤耗的一个重要技术指标，

12、纯凝发电厂由于只有发电量一项产品指标，所以计算相对简单，原煤消耗总量就等于发电消耗煤量，发电标准煤耗率=原煤消耗量折标系数/发电量。计算方法简单清晰。对于热电联产企业，供电标准煤耗的计算相对复杂，因为供热负荷的存在，原煤消耗量需根据供热量和发电量的多少按热电分摊比进行分配，因此原煤消耗分成两部分，即：发电原煤消耗量和供热原煤消耗量。供电和供热标准煤耗率再按各自分配的标煤消耗量进行计算。在热电分摊比的计算上，笔者参考现有教科书的公式并根据多年的经验分析得知，要想得到十分准确的结果非常困难。通过热电分摊比分摊出发电所耗原煤，不能真实地反映供电标准煤耗率，也不可能准确地反映机、炉的能耗高低。目前业内

13、还没有总结出精确的计算方法。3 供热量对供电标准煤耗率的影响由于供热量的变化和由此引起的分摊比的变化，供电和供热标准煤耗会出现另人难以置信的数值，如果按此数值进行技术分析，往往出现不合实事的结果，如：供热量增加，供电标准煤耗会出现大幅下降。以本企业实际数据为例：2010年某月，供热量为780039gj，发电量为1719.72万kwh，供电量为1327.2606万kwh， 按原有公式方法计算得出，机组的热电分摊比为82%，供电标准煤耗为292g/kwh。一般小型抽凝机组（12mw）的供电标准煤耗率的设计值远远高于此运行状态下的数值，其结果明显存在偏差。按此上述结果分析，常规思维推断：供电标准煤耗

14、下降即锅炉效率或机组效率提高了。实际情况并非如此。随着外供热量的变化，供电和供热标准煤耗率会出现大幅的变化，并且它们的变化只与供热量有关，与锅炉和发电机组的效率无关。按正常分析得出锅炉和机组效率高低的结论，不能反应机组的真实单耗水平。这使得供电标准煤耗变化失去原有的分析价值。所以此课题非常值得探讨。因此，我们有必要对热电联产企业的供电和供热标准煤耗率进行解剖式分析，找出供电和供热标准煤耗升降的真实原因，从而使分析变得符合实际，体现实际价值，以帮助我们从中找到生产上存在的问题，从而提高和改进现有的设备技术。4 供热量在生产流程中的对比解析4.1 纯凝机组生产过程中的有效作功分析： 通过对汽轮机生

15、产过程中，蒸汽作功的焓降来分析供电标准煤耗率。以下图1-1至图1-5所示为纯凝发电机组有效功占燃烧热量的比例图示。纯凝发电机组中发电做的有效功率分析计算；纯凝发电机组中存在冷源损失的计算； （均以本企业设备为参考）进机组蒸汽热焓：h=3265 kj/kg 排汽焓：h=2574 kj/kg 凝水焓：h=167.45 kj/kg焓 降：2406.55 kj/kg返回除氧器的热量：167.45 kj/kg冷源损失比例：2574-167.45=2406.55 kj/kg2406.55 /3265 =73.69%冷源损失占燃烧热量的比例为：73.69%*84%=61.9%图1-1如图1-1所示一单位原煤

16、的热量 图1-2如图1-2所示锅炉效率88%，燃烧损失12%的热能，扣除1-2%的管道损失，还余86%的热能进入汽轮机。如图1-3所示 通过汽轮机损失1-2%的机械和热能损失，留下84%左右的热能进入汽轮机的下个环节。 图1-3 图1-4如图1-4 所示如果为纯凝发电机组，做完功的乏汽进入凝结器，凝结为水后，产生的焓降热量由循环水带到凉水塔排入大气，这部分焓降将损失。经过冷源损失计算，冷源损失的比例占进入汽机能量的73.69%左右，占燃烧效率的61.9%。图1-5如图1-5所示由此可得，在纯凝发电机组做有效用功（发电）过程中，只有22.1%的功得到有效利用。4.2抽凝机组（有供热）生产过程中的

17、有效作功分析：通过以下图2-1至图2-5示，分析计算出抽凝发电机组有效功占燃烧热量的比例。图2-1如图2-1所示生产燃烧一单位的原煤图2-2 如图2-2所示 锅炉燃烧损失12%的热能，留下88%的热能进入汽轮机，扣除1-2%的管道损失，还余86%的热能进入汽轮机。图2-3如图2-3所示通过汽轮机损失1-2%的机械和热能损失，留下84%的热能进入汽轮机。 图2-4 如图2-4所示 抽出部分蒸汽供给热用户后，余下部分做完功的乏汽进入凝结器，凝结为水，产生的焓降热量由循环水带到凉水塔排入大气，冷源损失量根据供热量的大小而变化。图2-5如图 2-5所示有效利用的能量从21.9%上升到56%。 抽凝发电

18、机组中冷源损失的计算：进机组蒸汽热焓：h=3265 kj/kg 排汽焓：h=2574 kj/kg 凝水焓：h=167.45 kj/kg焓 降：2406.55 kj/kg返回除氧器的热量：167.45 kj/kg 167.45/3265=5.12%汽轮机最大抽汽量70吨，进汽量为110吨有效利用比例： 70/110=63.636% 返回除氧的热能: 5.12%50/110=2.327%进入汽轮机利用的热能：63.636%+2.327%=66.3%整体利用的热能：66.3%84%=56%冷源损失的比例: 84%-56%=28%结论：供热机组的热能利用远远大于纯凝机组，供热量的贡献十分明显。抽凝机组

19、有效利用热能达56%，纯凝机组为21.84%，相比增加34.16%。 抽凝机组冷源损失的比例降为28%，纯凝机组为73.49%，相比降低44.49%。 下表1可以更直观地说明供热量的增加使有效利用比例增加，同时冷源损失下降。表1 指标 设备有效利用热能比例（%）冷源损失比例 (%）抽凝机组5629纯凝机组21.8473.49差额+34.16-44.49 如果是背压机运行，有效比例会更高，几乎没有冷源损失。 冬天利用循环水供热，把所有凝结水的热量都用于供热，相当于节约了所有的冷源损失，全厂热效率大大提高。通过以上结果，我们还可以要找到降低供电标准煤耗的一个途径：开发热用户，增加供热量。相反，如果

20、热用户的供热量下降，即使机炉效率不变，供电和供热标准煤耗也一定会上升。5 供电和供热标准煤耗率的计算由以上结果不难看出，在原煤消耗一样的情况下，即投入量相同时，产出量在纯凝工况下只占21.84%，而抽凝机组会达到56%。根据热电联产企业，供热和供电标准煤耗的计算方法1、 进机组发电、供热耗热量=汽机进汽量（进汽焓-给水焓）2、 供热百分比=供热量/进机组发电、供热耗热量3、 直供热耗热量=直供汽量直供汽焓4、 直供热耗标煤量=直供热耗热量/（锅炉效率29308）5、 进机供热耗标煤量=（总耗标煤量-直供耗标煤量）供热百分比6、 供热总标准煤量=进机供热耗标煤量+直供热耗标煤量 7、 供热标准煤

21、耗=供热总标准煤量/全厂供热量8、 供电耗标准煤量=总耗标准煤量-供热总耗标煤量9、 供电标准煤耗=供电耗标准煤量/（发电量-发电厂用电量）10、 全厂热电分摊比=供热总标准煤量/总耗标煤量现以本厂2010年夏季和冬季各一个月的数据为例，将供电、供热标准煤耗做出对比。从表2数据看出，在吨标煤产汽相同或锅炉效率未变的情况下，供热占比例由57%上升到80%，供电标准煤耗从563.8g/kwh下降到380.8g/kwh，下降了183g/kwh；供热标准煤耗从46.6kg/gj下降到44.45kg/gj，下降了2.15kg/gj。指标供电标准煤耗率供热标准煤耗率供热量供热占比例吨标煤产汽单位g/kwhkg/gj万gj%t/t夏季某月5