某火电厂热电联产的经济性分析

二 一二 年 六 月本 科 毕 业 论 文题 目 ： 某火电厂热电联产的经济性分析学 生 姓 名 ： 学 院 ： 能 源 与 动 力 工 程 学 院系 别 ： 热 能 与 动 力 工 程 系专 业 ： 热 能 与 动 力 工 程班 级 ： 热 动 08-3 班指 导 教 师 ：学校代码： 10128学 号：200810301145内蒙古工业大学本科毕业论文说明书2摘 要能源的合理利用及提高其利用效率不仅关系到资源节约和经济发展，而且影响到生态破坏和人类前途，因此世界各国均把建立可靠、安全、稳定、高效的能源供应保障系统体系均为国民经济可持续发展的战略。热电联产是实现能量梯级利用、提高一次能源利用率的重要技术规划和措施之一。近年来，我国供热式机组占装机总量的比重逐年升高，采用大型凝汽式再热机组改造为供热机组的例子越来越多。与小型热电联产机组相比，大型热电联产机组更能发挥节能、环保的作用，因为蒸汽初参数的提高可以提高热化发电率，增加的热化发电量与电网中的凝汽发电量相比避免了冷源损失。同时，因为大型电站的锅炉运行效率高，供热的节能效果更明显，进一步地提高了供热机组的经济效益。大型亚临界、超临界再热凝汽式机组的供热改造目前尚缺少系统的热经济性分析，此外，供热改造涉及锅炉高温受热面超温和汽轮机轴向推力变化等安全性方面的研究，在公开发表的文献中也少有记载。本文重点对600MW纯凝汽式汽轮发电机组进行供热改造的可行性和必要性以及改造后对节能减排的影响进行了分析，从改造后的机组热经济性方面出发，分别采用热平衡法、做功能力法和等效焓降法三种方法来对亚临界进行热力计算、分析，并对结果进行比较。计算结果表明热电联产可以使机组经济性得到提高，这是因为联产供热的这部分蒸汽先在汽轮机做了功，然后抽出供热，所以在机组循环中无冷源损失，机组经济性得到改善。本文的研究可以为大型凝汽式再热机组的供热改造的实践提供热经济性方面的依据或参考。关键字 热电联产 节能环保 热力计算 经济性分析内蒙古工业大学本科毕业论文说明书3AbstractRational use of energy and improve the utilization efficiency of not only related to resource conservation and economic development, and affect the ecological destruction and the future of mankind, countries around the world to establish a reliable, secure, stable, efficient energy supply security system are the national economy sustainable development strategy.Cogeneration is the energy cascade utilization, and improve the energy efficiency plans and measures. In recent years, of heating type unit accounted for the proportion of the total installed capacity is increased, year by year more and more examples of the heating unit for large condensing steam reheat unit retrofit. Condensing in small cogeneration units, large-scale cogeneration units can give full play to the role of energy-saving, environmental protection, because the parameters improved early steam heating power rate increase thermal generating capacity to the grid generating capacity, to avoid the loss of the cold source. Meanwhile, because of the large power plant boiler operating efficiency, the heating energy saving effect is more pronounced, further increase the economic efficiency of the heating unit.Large subcritical and supercritical heat and then the heat of condensing unit heating transformation is still lack of systematic economic analysis, In addition, the heating transformation involves the security aspects of the boiler temperature heating surface for moderate turbine axial thrust change rarely documented in the published literature.This article focuses on the feasibility and necessity of heating the transformation and the transformation of energy saving 600MW condensing steam turbine generator, After transformation, the Thermal Economy of Unit, respectively, using the heat balance method work capacity and equivalent enthalpy drop method are three ways to sub-critical thermal calculation, analysis, and results were compared. The results show that the cogeneration unit economy improved, this is because the first-generation heating part of the steam in the turbine power, and then out of the heating, so no loss of cold source in the unit cycle, the unit of economic has been improved.Of this study provide the hot economy in terms of the basis or reference for large condensing steam heating of the thermal unit transformation practice.内蒙古工业大学本科毕业论文说明书4第一章 绪 论 .51.1 中国热电联产的现状 .51.2 中国热电联产的市场潜力及前景 .61.3 热电联产在中国体现的优越性 .81.4 世界热电联产发展趋势 .91.5 本文主要工作 .10第二章 热经济性的基本理论 .112.1 热电联产的定义 .112.2 热电联产机组的原理 .122.2.1 热电联产循环的理论实质 .122.2.2 热电联产的生产方式 .122.3 热电联产的经济性分析 .132.3.1 供热机组开始节煤的经济条件 .142.3.2 供热机组成本开始降低的经济条件 .152.3.3 供热机组增加投资在限定年限内得到回收的经济条件 .172.4 热电联产对经济效益的影响 .182.4.1 现行核算方法存在的主要问题 .182.4.2 核定热电联产对电厂效益影响的新方法 .192.5 热电联产对电厂经济效益的影响分析 .202.6 本章总结 .22第三章 抽汽供热型机组的热经济性计算 .223.1 背景介绍 .223.2 设备简介 .233.2.1 改造前主要参数 .233.2.2 改造后供热工况汽轮机参数 .243.3 关键参数的确定 .243.4 计算过程 .253.4.1.热电厂总的经济指标 .253.4.2.发电、供热热经济指标的求解（分别按三种分配方法计算） .273.4.3 数据汇总 .313.4.5 煤耗的计算 .323.4.6 采暖设计热负荷的计算 .343.4.7 技术经济性的计算 .343.5 本章总结 .35第四章 热电联与节能环保 .3641 热电联产与环境概述 .364.2 热电联产是节能与环保的捷径 .374.3 节约能源的需要 .374.3.1 能源形势不容乐观 .384.3.2 国家能源政策调整为热电联产发展提供了新机遇 .384.4 环境保护的要求 .394.4.1 我国环境污染现状 .39内蒙古工业大学本科毕业论文说明书54.4.2 我国环境污染防治 .414.4.3 热电联产集中供热是改善环境的有效措施 .424.5 环境效益总结 .43第五章 总 结 .435.1 对我国现阶段热电联产发展的一些认识 .435.1.1 影响热电联产近十年发展的相关因素分析 .435.1.2 政策措施软化 .445.1.3 有关建议及拟采取的措施 .455.2 热电联产目前存在的问题 .465.3 对促进热电联产发展的建议 .475.4 今后发展方向探讨 .48结论与展望 .50第一章 绪 论1.1 中国热电联产的现状1、目前热电联产发展的特点(1)最近几年热电厂的建设主要是在已有的工业区内搞热电联产，代替目前分散运行的小锅炉。因而热负荷比较落实，资金易于筹集，建成后能较快的形成供热能力，发挥出较好的经济效益。(2)热电厂的建设强调要服从城市总体规划和城市热力规划，并明确没有城市规划和热力规划不予审批，因而现在很多城市和县镇均编制有热力规划，将热电建设纳入长期发展计 划。(3)热电建设中以区域热电厂为主，也发展一个企业为主兼供周围企业的联片供热的热电厂 和企业纯自备热电厂，以发挥各自的优越性。(4)热电厂的建设已由电力部门独家建设，发展为电力部门、地方政府和各部门各企业共同 建设的兴旺发达局面。(5)建国初期甚至建国前建设的中低压凝汽电厂，随着城市的发展，这些电厂已处于城市的 中心地带，而机组老旧煤耗高，纷纷改建为热电厂向城市供热，使老电厂恢复了生机。 (6)随着城市供热规模的扩大，开始采用 30、60 万千瓦抽汽冷凝供热机组。这些高参数大容 量机组，在非采暖期与凝汽机组效率基本相同，在采暖期明显的节能，因而在热电联产集中 供热中发挥巨大作用。2、现在热电联产已达到的水平内蒙古工业大学本科毕业论文说明书6我国政府历来鼓励发展热电联产。在五十年代就支持建设了第一批大型区域性热电厂。在(大气污染防治法)、(节约能源管理暂行条例)、(计基20001268号)，以促进热电联产在新形势下的健康发展。热电联产要比热电分产节能。大型火力发电厂理论热效率是41实际运行时只有3639左右，而热电联产项目的热效率要求大于45实际运行时在60左右；燃气-汽联合循环发电效率为50-2，燃气-汽联合循环热电厂的全厂热效率可达70以上；我国1998年6000千瓦及以上火电厂发电标准煤耗为373克千瓦时，而热电联产的发电标准煤耗为200克千瓦时左右；燃煤小锅炉分散供热的标准煤率为60千克/吉焦左右，而1998年热电联产的平均供热准煤耗率为4039千克/吉焦。据统计，我国目前新建的热电机组每l兆瓦每年大约节约25004000吨标准煤。因此，热电联产的节能效果是巨大的。1.2 中国热电联产的市场潜力及前景1、中国发展热电联产的重要性和必然性中国是燃煤大国，煤炭产量居世界首位，煤炭消费占我国能源消费的75，其中约有80的煤用于直接燃烧。许多地区低效燃用原煤以及对其所排放的污染物没有严格处理，造成了严重的能源浪费和环境污染，同时我们也注意到，尽管中国的煤炭储量居世界第三位，但人均储量仅为世界人均储量的70。因此，热电联产、集中供热作为节约能源、改善环境的一项重要措施，对于中国这样一个人均能源占有量较低、能源利用率不高、环境状况急需进一步改善的发展中国家来说，必然会得到大力的重视与发展。2、电力市场的改革，将为热电联产的发展带来新的机遇从国家电力市场总体发展方向来看，将实行电源及电网分管，或同网、同质、同价等改革措施。并通过实行竟价上网等措施，淘汰落后，鼓励先进，促使电力企业走节能降耗的道路。从而为具有显著节能、环保效益的热电联产的发展开辟了空间。3、城市环境保护的压力，使热电联产成为必然的选择内蒙古工业大学本科毕业论文说明书7我国大多数城市的污染主要为燃煤污染型和汽车尾气污染型，在节能环保的压力下，国家制定了有关环保法规，并明确规定，在城市及附近新建电厂只允许建热电厂。一些有条件的城市在日益严峻的环保压力下，也拟将一些过去建设在城市及附近的凝汽式燃煤发电厂、改造为燃煤或燃气的热电厂。4、热电联产功能多元化，将给热电联产的发展注入新的活力热电联产功能多元化，指的是热电厂不仅生产热、电产品，同时在热电联产技术基础上，生产其他产品，或发挥其他作用(如焚烧城市垃圾等)。这样的热电厂也称多功能热电厂，目前中国的热电厂在联产煤气、制冷、建材、化肥以及余热综合利用和焚烧城市垃圾技术等方面，已进行了大量的研究与实践，并取得了初步的成绩。热电产联产功能多元化进一步强化了其在节能环保以及城市基础设施方面的作用，从而将使热电联产具有更广阔的适用范围和更强的生命力。5、燃气型热电联产及改造将日益受到关注我国部分地区能源消费结构将进行词整，即由以燃烧原煤为主向燃烧煤气或天然气等清洁燃料方向发展。在我国东南沿海经济发达地区，由于经济发展及环境保护的需要，已逐步在进行能源消费结构的调整。一些专家建议，在这些地区适当进i21液化天然气(LNG)是必要和可行的。进121的LG将首先被考虑用于发电、供热及民用。同时，我国从中亚国家进121天然气的项目已在规划之甲。国家级科技攻关项目-合循环发电(IGCC)技术已取得重大进展，目前已推进到工业示范阶段。这些发展变化也必将推动热电联产技术的发展变化。据国外实践经验表明，燃气联合循环热电厂具有更为显著的节能环保效益。一般常规燃煤电站的效率只能达到3940，燃气-汽联合循环发电的效率可达到5052，而燃气联合循环热电厂的全厂热效率可达70以上。6、我国日益注重热电联产技术的发展根据我国城建主管部门制定的“发展规划”，近几年城市供热普及率将达到2530，重点城市达到4550，同时，部分城市逐步开始实施供生活热水和热制冷的计划,实现这些目标的主要措施，就是大力发展热电联产、集中供热；目前我国运行中的分散小锅炉有50多万台，年消耗约4亿吨原煤，我国将逐步以热电联产取代这些低效、高污染的分散小锅炉，实行集中供热；根据电力系统的一项计划，将逐步降低我国火电厂的供电标准煤耗，其主要途径之一，便是加速将中低压凝汽机组改造为热电联产，研制和装备大型热电机组，增加内蒙古工业大学本科毕业论文说明书8热电机组的比重。根据这些需求，据预测近几年内我国热电机组的总装机容量应达到3000万千瓦，即每年新增热电机组容量应在200300万千瓦左右，市场潜力非常太。1.3 热电联产在中国体现的优越性1、节能据 1982 年统计资料、全国热电联产建设与建凝汽式电厂加锅炉房供热比较，约多投资 10 亿元 ，达到年节约标煤量 500 万吨，折合节约吨标煤净投资 200元左右，节能经济效益是显著的。 1991 年底国家计委、原国务院生产办，原能源部联合批准执行的小型节能热电项目可行性 研究技术规定及附件中，也规定新建热电厂的年节约吨标煤净投资应在 500 元/ 吨以下。2、改善环境质量分散供热的小锅炉一般是单台容量小(根据 1991 年底的统计，全国工业锅炉平均容量仅为 2.2 8T/H，采暖锅炉容量更小。根据各地劳动部门的统计，容量4T/H 的锅炉约占锅炉总台数的 8095%)，烟囱低(一般在 40 米以下)热效率低( 广州 1991 年实测 313 台，平均热效率 67.0%， 兰州 1991 年实测 150 台，平均热效率 68.7%，实际负荷率 61%，最低的仅 19%。另据一些地方反 映，采暖小锅炉的热效率则在 30%以下)。除尘效果差，有的小锅炉房甚至无正式的除尘设备 。而热电厂的锅炉容量大，(最普通的 3000 千瓦背压机组需装 35T/H 锅炉，25000 千瓦背压机组需装 220T/H 锅炉)，热效率高 (一般链条炉在 80%左右，煤粉炉则达 8590%) 烟囱高 (可在 80 米以上，大型热电厂可超过 200 米)除尘效率高，一般可在 90%以上。最近几年推广使用的循环 流化床电站锅炉还可在炉内脱硫更有利于环境保护。由于热电联产节省大量燃料，锅炉容量 大，热效率高，除尘效果好并能高空排放，故能有效地改善环境质量3、缓和当地的电力紧张由于多种原因造成电力工业的发展跟不上国民经济的发展，长时期大范围地形成电力紧张的 局面。热电联产的建设有效地缓和了当地电力紧张的被动情况，有的热电厂已形成当地的重 要电源点。1992 年底全国单机 6000 千瓦及以上供热机组装机已达 1340 万千瓦，按发电设备利用小时为 46 50 小时估算，年发电量为 623 亿度，约为全国供电量的 10%。如果考虑单机 6000 千瓦以下供热 机组的发电量则热化发电量的比重还将提高。4、提高供热质量，发展生产，改善人民生活内蒙古工业大学本科毕业论文说明书9分散小锅炉房由于设备条件限制和煤质变化，不易保证供热质量，压力与温度的波动会影响 工艺生产。黑龙江纺织印染厂，由于供汽不足，蒸汽参数不稳定，加之限电，停电严重影响 产量与质量。仅 1984 年印染布降低出厂质量等级 23 万米，纺纱减产 406 吨，织布减产 90 万米 以及印染布损失等，共经济损失 365 万元。后决心建设热电厂。5、为灰渣综合利用创造了有利条件分散供热时灰渣好集中利用，热电联产则为灰渣综合利用创造了有利条件。1992 年全国 6000 千瓦及以上燃煤电厂粉煤灰综合利用已达 2547 万吨，利用率达 31.9%，有 67 个电厂的粉煤灰综合利用率达到或超过 100%，实现当年排灰当年利用的良性循环。上海市 19 92 年全市电力排灰利用率达 73.8%。大电厂灰渣综合利用能搞好，中小型热电厂同样也搞的 很出色。湖南邵阳市原工业小锅炉的灰渣，无固定存放处，造成环境污染。热电厂建成后， 其灰渣经灰渣泵直接送至热电厂对门的水泥厂进行生产水泥，实现综合利用，既降低成本又 改善了环境。江苏省的各热电厂灰渣则由当地的燃料公司统一管理。上交灰渣才分配燃料， 燃料公司收一吨渣给热电厂 0.30.8 元，运至砖厂则卖 1020 元/吨有的还要高。除尘器下 的细灰，热电厂自行出售，因而灰渣的出售已成为热电厂的另一项收入。6、节约宝贵的城建占地工业企业中的锅炉房连同煤场灰场要占用比较大的面积。对上海、天津这样的老工业城市， 有的连扩建一台锅炉的地方都很紧张，因而想尽快实现热电联产集中供热，原有的锅炉房和 煤场灰场可移做他用以扩大再生产。黑龙江省黑河市改造两台1500千瓦凝汽机循环水供热， 取消 180多个锅炉房，空闲出锅炉房，煤场灰场2万平米，另做它用。福州市实地调查，91个工厂 的锅炉房平均占地为154平米/蒸吨。其他几个城市的实地调查。锅炉房与煤场占地为1003 00平米/蒸吨。上海南市热电厂供热后，向240家工厂供热，可腾出工厂占地3.63万平米。另 据上海杨浦区的调查，如扩大供热，在拆去253家用户有379台锅炉后，其中189家可空出场 地5.4万平米，可扩大再生产。1.4 世界热电联产发展趋势1、推广范围普遍化在经历了二十世纪70年代的石油危机后，热电联产受到了西方国家的重视。美国热电联产装机容量在1980年后的15年间增加了2倍，2000年已占总装机容量内蒙古工业大学本科毕业论文说明书10的7，计划2010年占总装机容量的14，2020年占总装机容量的29。欧共体在90年代支持了45项热电联产工程，