关于热电联产适用范围的研究.doc

河北工程大学成人教育毕业设计（论文）题 目：_关于热电联产适用范围的研究_专 业：_热能与动力工程_学生姓名：_宋 杰_ 学号：_1学习形式：_函授_层次：_ 本科_ _指导教师：_张博_ 学 习 站：_河北工程大学函授站_ 学位申请：（注明是否申请）_是_2015 年 5 月 30 日关于热电联产试用范围的研究摘 要热电联产是已为世人所公认的节能方式，它是根据能源梯级利用的原理，同时生产人们所需要的电能和热能，能够有效地节约能源、改善环境质量，并使能源利用率大大提高。因而各国都在积极推广和采用热电联产技术。但是并非所有需要电力及热能的项目都可以采用热电联产方式，是否选用热电联产方式需要综合考虑其技术、经济、环保等条件。本文以东北哈尔滨地区为例，在仅有采暖负荷的情况下对热电联产和热电分产集中供热系统进行了能耗与经济分析，论述热电联产的适用范围，具体进行了以下方面的研究：首先，本课题分析了我国热电厂目前常用的供热机组的类型和特点，根据负荷及供热机组的特点分析了热电联产系统装机方案及选择步骤；讨论了热联产的主要热经济指标。其次，能耗分析只是供热项目可行性分析的一部分，考虑到技术、经济等条件，本课题研究了热电厂及区域锅炉房的供热经济性，运用计算期内动态年计算费用法，结合集中供热工程专业特点，建立了技术经济分析的数学模型。该数学模型考虑了初投资和年运行费用两方面因素，较为全面地反映了整个工程的经济性。本论文的研究结果能为今后类似的供热项目建设提供一些有益的帮助，论文得出的结论丰富和发展了我国在热电联产方面的研究内容。关键词：热电联产 热电分产 能耗分析 经济分析 目 录一、热电联产与热电分产的能耗比较1 1.1热电联产系统11.2供热机组的类型、特点11.2.1常规供热机组11.2.2热电厂锅炉选择原则31.3 热电联产机组的选型3二、选择热电联产、集中供热的政策考虑3 2.1节约能源4 2.2保护环境4结 论5参考文献6致 谢766引 言中国是一个能源生产和消费大国，能源生产总量大但人均少一直是我们面临的一大问题，于此同时能源利用率不高也同样是我国能源发展的一项重大问题，虽然一次能源的生产居世界第二位，但是人均能源占有量仅为世界人均能源占有量的45%左右。同时，中国的能源利用效率仅为33%，与发达国家的低总量高高人均高能源利用率的发展模式有很大差距，因此节提高能源利用效率，节能降耗是我国的一项大事。热电联产节能机理有二个方面4：一方面是热电联产，发电部份的固有的热力学冷源损失用作供热了，从而节约了燃料，称“联产节能”；另一方面是热电厂的大型锅炉热效率比分散供热小锅炉高，从而节约了燃料，称“集中节能”。本文根据能源利用效率既热电联产与分产，生产相同热量所需热能与电能，并从中综合分析做出经济性进行比较。并且分析随热负荷范围的变化，地区是否适合热电联产，研究对热电联产的健康发展有重要性，对区域性节能降耗有着指导意义。一、 热电联产与热电分产的能耗比较1.1 热电联产系统热电联产的装机方案是以经核实后的近期热负荷为标准做出参考并以此为依据定义设计热负荷，所谓近期热负荷是指近期工业用热负荷和近期民用热负荷两部分之和。并且以此作为选择锅炉等主要设备的依据。近期新增热负荷包括近期新增工业热负荷和近期新增民用热负荷两者之和。其中以近期民用热负荷为主要增长点，其中包括新增小区，新增民用及商用建筑根据新增长的建筑面积，计算新增长的民用热负荷指标。包括居民采暖，民用及商用写字楼生活热水两者之和，新增供热热负荷包括近期新增企业用户改扩建及新增生产企业厂房用热所增加的用热量。热电联产主设备选择顺序是，根据设计热负荷经过多方案的计算和比较后选择供热机组，然后依据确定后的机组容量和参数，匹配相应的锅炉25。1.2 供热机组的类型、特点众所周知，进行热电联产所用的关键设备就是供热汽轮机，其包括背压式汽轮机，抽凝气式汽轮机，及两用式汽轮机等几种。现有热电联产设备主要是以30万负荷发电厂改造后所用的供热式汽轮机组。1.2.1常规供热企业所用机组1、背压式汽轮机组本文中所讲的背压式汽轮机是指通过提高汽轮机排气压力，其进行热交换的节制是蒸汽，并且利用汽轮机所排整齐直接向热用户供热或者采用蒸汽加热介质并通过热交换间接向热用户供热，这种通过哟提高汽轮机排气压力直接向热用户供热的汽轮机称为背压式汽轮机。本文中所指的背压式汽轮机分为两种，一种是仅有一种压力排气向热用户供热的B型机，一种是有较高压力和较低压力可选择排气，选择性向热用户供暖的CD型机（本文主要论述抽气背压式CD型机与纯背压式B型机两种背压式汽轮机）。作为供热单位所选择的汽轮机，其主要依据是满足用热单位及居民用暖的需求。现集中供热主要是热电厂把热能卖给集中供热单位，然后集中供热单位把热能通过热交换介质送入二次管道然后送往各个热用户单位，其主要的供暖方式是分时段供暖，所以作为热电厂所提供的热负荷必须稳定在一个水平波段上，至少要分时段稳定供热，不能有太大的波动，而背压式汽轮机主要是以蒸汽为一次换热介质直接供热，其调节温度的方式主要是通过调节蒸汽介质中热焓量来调节温度，在最理想的情况下在稳定的功率下运行，提供稳定的热能与电能，从而为供热单位创造更好的经济效益，做到节能减排，稳定发电和供热。当然这是背压式汽轮机所不容易做到的或者不符合现实条件的现有装机方案一般都是生产用热与居民用热结合，其分时分段用热不均衡很难达到理想的平稳波动供热，所以背压式汽轮机在现有电厂进行供热改造中所用的并不太多。2、抽汽式汽轮机组现有热电联产企业一般都是原有单纯发电企业通过机组改造完成，其原有汽轮机所排蒸汽通过多次抽取最后通过凉水塔冷凝循环使用。所以如果不进行供热机组改造这部分热能是浪费的，所以为增加企业收入减少热损失，节能减排，提高热能使用效率，所以很多企业都进行了供热机组改造，其中大部分热电厂所采用的汽轮机都是抽气式汽轮机。所谓抽气式汽轮机是从汽轮机抽取发电做功后剩余的蒸汽，并利用这部分蒸汽向用热单位供热，减少进入冷凝器中的蒸汽量减少热能损失。抽气式汽轮机机组可同时满足发电和供暖两者的需求减少热损失。抽气式汽轮机工作流程是，在汽轮机发电做功后的某中间级抽出蒸汽，加热供热介质（一般都是水）然后送往一次官网供给集中供热单位进行热交换，集中供热单位再通过热源提供的一次水在小区换热站加热2次水进入小区管网，由电厂提供的一次水再进行完热交换后由100度降低至65度，又被电厂直接收回循环使用免去了直接进入冷凝器中的热损耗。它的优点是在分时段用热造成用热波动时可以通过调节抽气量调节发电和供热量，使其平衡供热。在一定范围内发电量和供热量可以独立调控，互不影响，生产灵活性较大，在春夏用热量小或者停暖不用热的时候可以全力发电，比背压式汽轮机更灵活，也更能为发电企业创造经济效益。但是其也有缺点，抽气式汽轮机供热所涉及机组较多，不如背压式汽轮机简单，检修方便，初期改造投资大，系统较背压式汽轮机更加复杂。1.2.2 热电联产机组的选型热电联产一般热源是原发电企业经用热改造后改为发电及供热一厂双产，同时在北方地区煤价和电价经常有波动所以发电企业在改造时选择热电联产机组时要根据地区实际情况进行选择，保证企业生产能经济稳定运行。在其所供热的单位以用热连续稳定的请款下可以多考虑使用背压式汽轮机，在其所供热的地区以民用工业用两者都有用热波动较大分时按需供暖的情况下多考虑采用两用式汽轮机和抽气式汽轮机组，这样供热企业可以根据实际用热情况做出相应的生产调整，确保机组的安全稳定运转和企业的经济效益的实现。机组选择方案和原则是综合考虑 因地制宜根据地区用热的实际情况选择想一个的热电联产机组，并且通过经济分析和比较，选择符合本企业经济效益的机组。首先根据本企业所在地区煤价和电价的比较综合企业发电装机容量，并且根据该地区的用热情况进行综合分析，看看该地区是以综合用热波动较小用热持续性强稳定性好的生产用热为主，还是以分时按需供暖季节性强用热波动性大的民用供暖为主，这样机组的选择就能锁定在一个较小的范围内，然后结合各类机组的特定，综合考虑，结合经济性分析这样就能确定热电联产的机组选择。1.3 热电分产系统相对于热电联产集中供热来说，热电分产主要指该地区的热源主要以区域性小锅炉为主的供热方式，热电分产较热电联产来说有其优点也有其缺点，本段落将对热电分产系统及小锅炉房的供暖方式进行综合性分析。在北方的一些小城镇热电分产仍然是其主要供热方式，就热源为锅炉房来说有两种供热方式其一是区域性锅炉房供热，其二是分散小锅炉房为热源供热，区域性锅炉房供热是指在一个区域建立一个大的锅炉房并以此为热源向其周围较大的区域供暖。分散小锅炉房为热源的供暖方式是在一片较小的区域（一个小区）向其供暖。其与热电联产集中供热两者之间相比较其优势在于，投资较小，地址选取容易，供热方便，建设周期短。其缺点在于综合用热效率低，温度低，分时供暖用热户用热时间短，并且环境污染较大。其供热介质也分为两种一种是以蒸汽为介质供热，及锅炉通过燃煤把水燃烧成蒸汽，并且以此为介质直接向用热乎供暖，其二是以水为介质，通过锅炉燃煤把水加工成60度左右的高温水并且以此为介质向热用户供暖。热电分产系统与热电联产系统相比，热电联产集中供暖的供暖方式有很大的优势，其一所用热源为热电厂做功后的蒸汽通过蒸汽或水位介质向热用户供暖，用热稳定经济性环保型较好符合当前环境保护的需求。其二是热源集中供热不间断用热户反馈较好。同时有利与热电厂降低煤耗可谓是双赢。二、 选择热电联产、集中供热的政策考虑2.1节约能源热电联产集中供热是一种符合当前社会经济环保，提高能源利用率的一种供暖方式，其热源主要是热电厂发热做功后所抽取的蒸汽，并以此为介质提供给供热单位向热用户集中供热，较热电分产来说减少了能源的消耗降低了二氧化碳，二氧化硫等气体的排放，减少了对大气和环境的污染。同时使本来直接送到冷凝器中的热能再次利用提高了企业的经济效益可谓是一个双赢的生产方式。同时热电联产，集中供暖的方式很灵活，即可以由大的发电企业通过机组改造直接实现也可以通过大的生产企业通过自备电厂机组改造直接实现，具有规模大，能源综合利用率高，供热集中可控，等优点也更利于当前政策环境下环境保护功能的实现。所以它很适合在大中型城市，各个乡镇进行推广实现。在北方的一些小城镇热电分产仍然是其主要供热方式，就热源为锅炉房来说有两种供热方式其一是区域性锅炉房供热，其二是分散小锅炉房为热源供热，区域性锅炉房供热是指在一个区域建立一个大的锅炉房并以此为热源向其周围较大的区域供暖。分散小锅炉房为热源的供暖方式是在一片较小的区域（一个小区）向其供暖。其与热电联产集中供热两者之间相比较其优势在于，投资较小，地址选取容易，供热方便，建设周期短。其缺点在于综合用热效率低，温度低，分时供暖用热户用热时间短，并且环境污染较大。综上所述，热电联产集中供暖是一种节约能源，并且提高能源利用效率的发展方式，更加适合当前社会的发展模式。2.2保护环境自进入改革开放以来我国一直以经济建设为工作的重中之重，在初期忽略了环境保护的重要性。近年来，据统计资料表明我国城市的空气质量水平相当严峻。各大城市雾霾现象严重，尤其在京津地区河北地区更为严重。所以保护环境这项工作势在必行。以PM2.5为代表的悬浮颗粒物是城市大气污染的主要来源，其根源在于能源利用效率底下，在北方城市冬季供暖及发电都是以煤炭为主要能源，其燃烧后所产生的二氧化硫会造成很严重的大气污染是个别地区酸雨严重的主要产生的根源。同时煤炭在生产运输过程总也会造成很严重的空气颗粒悬浮物污染，所以降低煤炭的运输距离，降低城市冬季燃煤量减少供暖热源数量势在必行，所以很有必要进行热电联产集中供暖这一规划。随着近几年各地进行热电联产集中供暖，并且对发电企业进行脱硫脱硝的改造，河北地区京津地区的空气质量有了良好的发展。以保定市定州市为例2013年引进了集中供热，并且通过国华定电的机组改造实现了热电联产集中供热，拆除了小锅炉300多个，当年实现供热面积150万平方米，使该城市空气质量在一年内有了很大的提升。承担了定州市大部分的环保指标，改善了当地人民的生活质量，提高了供热服务和供热水平，很大程度上提高了当地人民的生活质量。在河北省张家口市宣化区2009年就实施了热电联产集中供暖的综合改造，四年之内拆除了宣化区小锅炉489座实现了对全区的集中供暖，在拆除燃煤锅炉的同时也拆除了当地的水源热泵，减少了对当地的地下水的损耗，节约了电能。通过四年的集中供暖综合改造，改善了张家口地区的环境，进而也提高了北京地区的空气质量，减少了当地的煤炭运输与燃煤消耗，提前达到了当地的环保指标，减少了空气中的颗粒物，该地区热源宣化热电厂也在进行集中供暖机组改造的同时完成了脱硫脱硝的机组环保改造，进一步改善了该地区的空气质量。同时兴建换热站180多座，达到了全区域的集中供暖覆盖，几乎杜绝了该地区小区燃煤小锅炉的使用。随着国家对热电联产集中供暖的政策支持的推进，热电联产的城市数量，集中供暖的面积都在不断增加。同时降低了区域煤耗，同时也降低了煤炭的生产和运输成本，也有利于降低煤炭使用成本提高能源利用效率，也环节了北方地区电力紧张的局面。综上所述热电联产集中供热是一项符合当前政策并且节约能源保护环境的一项利国利民的大事。综上所述中国是一个能源生产和消费大国，能源生产总量大但人均少一直是我们面临的一大问题，于此同时能源利用率不高也同样是我国能源发展的一项重大问题，虽然一次能源的生产居世界第二位，但是人均能源占有量仅为世界人均能源占有量的45%左右。同时，中国的能源利用效率仅为33%，与发达国家的低总量高高人均高能源利用率的发展模式有很大差距，因此节提高能源利用效率，节能降耗是我国的一项大事。热电联产节能机理有二个方面4：一方面是热电联产，发电部份的固有的热力学冷源损失用作供热了，从而节约了燃料，称“联产节能”；另一方面是热电厂的大型锅炉热效率比分散供热小锅炉高，从而节约了燃料，称“集中节能”。本文根据能源利用效率既热电联产与分产，生产相同热量所需热能与电能，并从中综合分析做出经济性进行比较。并且分析随热负荷范围的变化，地区是否适合热电联产，研究对热电联产的健康发展有重要性，对区域性节能降耗有着指导意义。结 论本文通过对热电联产，集中供热的优缺点进行分析发现：热电联产应该结合当地实际情况，并进行综合分析，坚持以热定电的原则综合发展，不能盲目发展，介绍了热电机组的特性各个集中供暖机组的有缺特点，主要研究了几种不同的供暖方式的优缺点仅对不热电联产、热电分产的供热方案，技术经济分析。本论文可得出以下结论：1、集中供暖应根据当地的实际情况综合分析当地用热方式，并且结合分析情况选择不同的集中供暖装机方案。2、热电联产与热电分产互有优缺性，但是综合考虑并根据政策需求，环保需求，得出热电联产集中