某火电厂热电联产的经济性分析毕业论文.doc

内蒙古工业大学本科毕业论文说明书某火电厂热电联产的经济性分析毕业论文二 一二 年 六 月第一章 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394.4.2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)、节能技术政策大纲)、(节能法)等文件中都明确提出要鼓励发展热电联产。在1998年开始执行的国家重点鼓励发晨的产业、产品和技术目录中也包括热电联产。国家计委、国家经贸委、电力部、建设部于1998年2月颁布了(关于发展热电联产的若干规定)。近来国家计委、国家经贸委、建设部、环保总局又对若干规定进行了修订和补充，于2000年8月22日印发了新的(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，2000年热电联产发电量已占总发电量的9，计划2010年达到18。1992年，丹麦热电联产供热已占区域供热的60；热电装机容量占总装机容量的56，计划2005年提高到66以上。此外，热电联产的载体和用途等也趋于多元化发展。在热电联产的载体上，除了火电机组外，在燃气轮机机组、核电机组、风电和太阳能等方面也有较为广泛的应用；在热电联产的用途方面，除了用作生产和生活供热外，在水除盐、棕榈油工业和农产品工业等工业领域应用也越来越普遍。2、机组容量大型化增长快速化热电联产机组之所以呈现出大型化趋势，是因为大容量热电联产机组更节省能源，更容易应用先进的环保技术。例如，加拿大一座44万千瓦热电联产机组已经投入运营。台湾某地区的六轻发电厂已有2台60万千瓦供热机组在运行川，供工业生产用汽。1994年-005年期间，欧盟15国的热电联装机总容量从63511MW增加到70660MGW，年平均增长速率为96。同期，德国的装机容量始终保持第一，但却从26183MW减少到20840MW，其占总装机容量的比例也从412降至295；在2000年前，意大利的装机容量位居第二，从6328MW增加到2000年的11994MW，增长速度快，2000年后，装机容量迅速下滑到2005年的5890MW；荷兰的装机容量从6148MW增加到7160MGW，并在2000年达到峰值9092MW，排名也上升至第二位；法国的装机容量从2920MW增加到6600MW，排名从第7名跃居第3名。丹麦的装机容量小幅增长，从5214MW提高到5690MW，1997年达到峰值5946MW。至2005年底，随着东欧国家的加入，欧盟27国的热电联产发电装机容量达到101600MW。 此外，世界热电联产的发展还具有洁净煤技术高新化、节能技术系统化、热能消费计量化、使用燃料清洁化、能源系统新型化、投资经营市场化等特点。1.5本文主要工作针对课题研究的特点，本次设计围绕中心是电厂热电联产的热经济型分析，其中主要内容是设计计算不同热负荷下的热经济指标。2004年前后，我国煤炭价格涨幅很大，很多热电企业出现亏损。根据我国热电企业的实际情况，为节能降耗，提高热电厂综合经济效益所以发展热电联产已成大势所趋。国家出台的各项政策使得热电联产机组有了飞速的发展，机组容量和发电量日益增大。本文通过对热电联产机组经济性的不同方法的计算说明热电联产的经济性。论文框架简介（不要框架，说论文主要研究那几大块内容）第一章为绪论，重点介绍国内外热电联产的发展概况和火电机组热经济性分析方法的发展，提出发展引出热电联产的优越性和课题研究的任务、内容、方法和意义；第二章介绍热电联产的原理和什么是火电机组热经济性分析，重点介绍集体在什么条件下热电联产的经济性出色和热电联产对火电厂经济效益的影响及分析；第三章以具体事例来介绍大型火电机组供热改造的概况，论证大型亚临界火电机组抽汽供热改造的热经济性方面的可行性，并采用多种方法（热量法、实际焓降法、做工能力法等方法）对机组热经济性影响进行比较分析和讨论；第四章介绍热电联产与环境保护的关系，我国走可持续发展的道路就应大力发展热电联产。第五章为结论、问题和展望，重点对大型火电机组抽汽供热方式的结论进行总结，对大型火电机组抽汽供热后续可以开展的工作进行展望；然后提出我国目前发展热电联产的问题和解决方案，其次是提出发展热电联产的建议，最后说明热电联产的新动向。第二章 热经济性的基本理论2.1热电联产的定义热电联产是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电。这样做不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。热电联产系统在科学用能和能的梯级利用原理指导下，可以实现能源的更高效利用，完全符合建设节约型社会的要求，是解决我国能源与环境问题的重要技术途径，是构建新一代能源系统的关键技术。 锅炉加供热汽轮机由于煤燃烧形成的高温烟气不能直接做功，需要经锅炉将热量传给蒸汽，由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽或背压排汽用于供热。锅炉加供热机热电联产系统适应于以煤为燃料。这也是我国的热电联产系统普遍采用的形式。这种系统的技术已非常成熟，主要设备也早已国产化。由于这种系统占地大，负荷调节能力差，发电效率低，一般在煤改气的热电联产中得以应用，新建燃气热电联产系统很少采用这种形式。内燃机热电联产系统当规模较小时，它的发电效率明显比燃气轮机高，一般在30%以上，因而在一些小型的燃气热电联产系统中往往采用这种内燃机形式。但是，由于内燃机的润滑油和气缸冷却放出的热量温度较低（一般不超过90），而且该热量份额很大，几乎与烟气回收的热量相当，因而这种采暖形式在供热温度要求高的情况下受到了限制。中国热电联产热水供热系统大部分采用双管热水系统，这种系统的热网由两条管线，即由供水管和回水管组成。热水靠设在热源的热网水泵强制循环，热水沿送水管送到热用户，冷却之后的回水沿着回水管返回热源。其原因是，与多管系统相比，这种系统需要的初投资少，运行费用比较低。2.2热电联产机组的原理2.2.1热电联产循环的理论实质据热力学第二定律，蒸汽动力装置是符合朗肯循环的，为简便起见，这里以卡诺循环来说明。如果在纯凝发电方式下，卡诺热机从温度为T的热源吸热量Q，发电，并向温度为的冷源放热量。如果以热电联产循环方式运行，则在工质做功到温度时，引出供热，实现热电联产，供热量等于热机少发电量冷源损失。显然，热电联产供热是以为代价的。这里的冷源损失在纯凝方式下是被排掉的，而在热电联产方式下则得到综合利用。这就是热电联产综合热效率高的根本原因。以上分析是基于同一机组而言的，若选用机组运行参数越高，则相对于集中供热锅炉而言，其热效率优势越大。2.2.2热电联产的生产方式 热电联产的生产方式，分为背压式汽轮机和调节抽气式汽轮机两种方式，如下图1所示： 如图11、背压式供热背压式热电厂供热示意图见图2.2.l。由锅炉排出的蒸汽推动背压式汽轮机，使发电机发电，而排汽的热量则供给热用户，这就使燃料的热量得到充分的利用。在理想状况下。可使电厂的热能利用率从3040提高到7080，因而节约了大量燃料。但是，这种装置的电功率取决于供热负荷的大小，不能同时满足热用户和电用户的需要。因此，只有在热负荷比较稳定的场合下(如工厂用蒸汽)使用背压式汽轮机才是经济、合理的。2、调节抽汽式供热安装抽汽式凝汽汽轮机的热电厂供热示意图见图2.2.2。由锅炉排出的蒸汽推动抽汽式汽轮机，使发电机发电，同时抽出一部分汽作为热用户的热源。凝汽器及作为热源供热的回水通过给水加热器由水泵泵送回锅炉。热电厂使用抽汽式凝汽汽轮机后，田于大量的抽汽供热，使冷源损失大为减少，因而提高了燃料的热能利用率。而且，当供热量减少而引起抽汽量和供热基础上的发电量减少时可调节抽汽口后的阀板，使进人凝汽器的蒸汽量增大，从而使汽轮机的发电量保持不变。这种汽轮机具有发电量不随供热量变化的调节灵活性，可在较大范围内同时满足热用户和电用户的需要，故一般热电厂大都使用这种汽轮机。2.3热电联产的经济性分析热电厂的经济效益一般表现在以下两个方面：一个是因为锅炉效率提高而得到的节煤效益，建设集中锅炉房进行供热或用锅炉房减温减压供热，同样可以取得这部分节煤效果，所以称之为集中供热节煤效益：另一个是由于供热机组热电联合生产，使发电煤耗大幅度下降而取得的节煤效益，称之为热电联产节煤效益。前者是衡量锅炉设备效率高低和是否进行集中供热的重要指标：后者是衡量热电联产完善程度的重要指标。因此集中供热节煤效益不能作为衡量是否装设供热机组的因素，只有热电联产节煤效益才是衡量是否装设供热机组的条件。对于抽汽供热机组，其发电出力可以看成是由供热发电和凝汽发电两个部分组成的。其供热发电部分的煤耗，因抽汽量被得到利用而大幅度下降，比电力系统中的大型凝汽机组的发电煤耗还要低，从而形成了节煤的因素，这部分供热发电越大，节煤就越多。而供热机组的凝汽发电部分发电煤耗由于抽汽供热机组通流部分本身的特点所限，无论在供热工况下运行还是在凝汽工况下运行，其值比同参数同容量的纯凝汽机组的发电煤耗还要高，形成了多耗煤的因素，这部分凝汽发电量越大，多消耗的煤也就越多。供热发电部分所节约的煤量减去凝汽发电部分所消耗的煤量即是抽汽供热机组的净节煤量。可以用公式表示如下： 式中-硼热机组年节约的标准煤量；-供热机组全年的供热发电量；-供热机组全年的凝汽发电量；-替代凝汽机组的发电标准煤耗；-供热机组供热发电标准煤耗。若供热机组全年的总发电量为形，则供热机组的全年节煤量可用下式表示：对于背压机组，因为它没有凝汽部分发电，WT=W,所以其节煤公式为：考虑使用上的方便，根据节煤、降低成本和增加的投资在限定的年限内得到回收的要求，分别按以下3种情况来研究其经济条件。2.3.1供热机组开始节煤的经济条件装设供热机组最基本的经济条件是：热电联产应比采用效率更高的锅炉供热及大型凝汽机组发电的分产方式节约燃料，即热电联产的全年节煤量O。进步推导可得：设，则 。 （1)式中WT/W供热机组的供热发电率。从式 (1)可以看到，对任何类型的供热机组，为实现节煤目的，最基本的经济条件是该机组的供热发电率。当供热发电率大于时,供热机组就节煤；当供热发电率小于时，供热机组不但不节煤，反而要多耗煤。将称为第1临界供热发电率，可用它作为衡量供热机组是否节煤的一个重要指标。当替代凝汽机组分别采用200 MW和100MW时，不同类型的供热机组的第l临界供热发电率见表2.3.1.1。表 2.3.1.1 供热机组第1临界供热发电率供热机组形式替代凝汽机组为200MV时替代凝汽机组为100MV时C12-35/100.50670.4533CC12-35/10/1.20.54320.4938CC25-90/10/1.20.38460.3205CC50-90/13/1.20.36420.298CC50-90/130.29410.2206CC50-90/1.20.29410.2206背压式机组00对于背压式机组，由于它没有凝汽发电部分多耗煤的因素，所以总是节煤的。2.3.2供热机组成本开始降低的经济条件建设热电厂，节煤仅仅是最基本的条件。由于建热电厂实现热电联产，比热电分产方式总是要增加投资的；投资的增加，也导致运行费用的提高，其中主要是折旧(基本折旧和大修折旧)费用的增加。因为除燃料费用和折旧费用以外的其它运行费用仅占总运行费用的58左右，两种运行方式的其它运行费用的差值对成本的影响就更小，所以可以忽略不计。因此，从运行经济性出发，要使热电联产的费用不高于热电分产的运行费用，必须满足因节煤而降低的运行费用应大于投资增加而引起折旧费用的提高，即式中-折合成标准没的价格，元/t-供热机组准全年所能节约的标准煤量，万/t，年； -热电联产比热电分产所要增加的投资，万元； -综合折旧率(即基本折旧和大修折旧)。经过进一步推导，经济条件方程式可以写成如下形式： (2)式中工。：-供热机组第2临界供热发电率。；。-成本附加供热发电率。当供热机组的供热发电率时，热电联产的生产成本将低于热电分产的成本；当时，热电联产的生产成本将高于热电分产的成本。因此，第2临界供热发电率可以用作衡量装设供热机组后运行成本是否降低的一个指标。表2.3.1.2为一些供热机组的第2临界供热发电率的数值。表 2.3.1.2 供热机组第2临界供热发电率供热机组形式替代凝汽机组为200MV时替代凝汽机组为100MV时C12-35/100.63310.5529CC12-35/10/1.20.67760.6052CC25-90/10/1.20.52820.4342CC50-90/13/1.20.4570.3598C50-90/130.37650.2686CC50-90/1.20.33530.2275背压式机组00由表2可以看出，对于背压机组，不论替代机组为200 MW还是100 MW，其第2临界供热发电率。：始终为零，即背压机组的生产成本必然低于分产方式的生产成本。2.3.3供热机组增加投资在限定年限内得到回收的经济条件以上两个经济条件方程式都没有考虑投资增加部分需要在限定的年限内得到回收的问题。同理，在考虑增加投资的回收因素后，供热机组的经济条件方程式将变成如下形式： (3)式中-供热机组第3临界供热发电率。；。-投资回收附加供热发电率； -增加投资限定回收年限。经济方程式(3)综合考虑了节煤、成本降低和增加投资回收3个因素，所以体现了装设供热机组的综合经济效益。当供热机组的供热发电率大于第3临界供热发电率以时，热电联产不但能够节约大量燃料和降低生产成本，同时增加的投资将能在要求的年限内得到回收。当供热发电率低于时，尽管热电联产能够节煤和降低生产成本,但是所增加的投资将无法在要求的生产年限内得到回收，其综合经济效益就难以得到保证。因此供热机组的第3临界供热发电率，可以用来作为衡量供热机组综合经济效益的一个重要指标。对于不同类型供热机组的第3临界供热发电率的数值列于表2.3.1.3。表 2.3.1.3 供热机组第3临界供热发电率序号供热机组形式替代凝汽机组为200MV时替代凝汽机组为100MV时T=5年T=8年T=10年T=5年T=8年T=10年1C12-35/101.070.900.850.900.770.732CC12-35/10/1.21.150.970.911.000.850.803CC25-90/10/1.21.040.840.780.840.680.634CC50-90/130.780.660.620.580.490.475C50-90/130.670.560.520.440.370.356C50-90/1.20.480.420.400.250.240.23根据以上求得的各种类型供热机组的第1、第2、第3临界供热发电率、的数值，可以对新建热电厂的装机方案是否合理以及已建热电厂中的供热机组是否应该进行改造等问题做出比较正确的判断。具体如下：(1)对于新建热电厂，因为需要考虑节煤、降低成本和增加的投资应在限定的年限内得到回收等综合经济效益，所以在对新建热电厂装机方案进行判断时，可以利用第3临界供热发电率，作为衡量的标志。如果所选供热机组的供热发电率WTW值小于该型供热机组的第3临界供热发电率时，综合经济效益将无法达到，所选供热机组是不经济的。若所选供热机组的年供发电率大于该型机组的第3临界供热发电率，则所选供热机组将是可行的。(2)对于已建成的供热电厂，增加投资的回收问题可以不考虑，只要供热机组的年供热发电率值大于该型机组的第2临界供热发电率，则供热机组仍处在经济范围内，可以不必改造。当供热机组的年供热发电率值在采用了尽可能增加供热负荷、尽可能减少其凝汽发电量等措施后，仍然小于该型机组的第2临界发电率，则该机组的生产成本太高，必须予以改造才能扭转不经济的局面。2.4热电联产对经济效益的影响城市实现了由热电厂集中供热后，减少了污染净化了环境，合理、有效、充分地利用了能源。但在市场经济条件下，因供热给电厂带来的经济效益的影响，决定着企业的生存，也严重影响着热化事业的发展。因此，热电厂供热盈亏的核定就成为热电管理及决策的关键，也成为热化事业发展的关键。2.4.1现行核算方法存在的主要问题现行的热电成本计算是根据国家颁布的方法进行的，它是建立在热量法的基础上的。热量法又称“好处归电法”，顾名思义，它是将热电联产所带来的效益统归结于发电的一种方法。这种将电能和热能同等对待，不顾及产品质量方面差别，仅按量的比例来分配耗煤量及各项成本项目的方法显然是不合理的，有这种方法计算供热利润势必导致供热亏损的结论。显然，要解决热电联产对电厂的效益究竟有怎样的影响，就必须找到一种非常科学的方法，切合实际地进行分析、比较和评价。以往的几种评价方法问题在于它们都基于同一热电联产过程，来讨论热电分担问题，而实际上是：如果不供热，就不需要建热电厂，投资就变小、财务费用就变少，同时，也就由简单的凝汽式发电代替了复杂的热电联产过程，成本、收入、利润等都要发生相应的变化。因此，热电联产对电厂效益的影响是两种工况下产生的经济效益结果的比较。2.4.2核定热电联产对电厂效益影响的新方法热电厂的实际效益在年终决算时已经得出，这是实际生产过程的综合经济反映。现在的问题是热电联产对这一结果究竟有怎样的影响，也就是说假如只发电不供热会对经济效益有多大的影响呢?这样就只建设装有和供热电厂相同类型的凝汽电厂即可。我们称这个假设的凝汽电厂为折凝汽电厂；将凝汽机组与热机组所对应的工况称谓折凝汽工况。在现行电热价条件下，实际热电厂效益带来的影响。因此，解决这一问题的关键便是折凝汽电厂经济效益的计算。热电联产对电厂经济效益的影响的新核定方法分为三个阶段。经济指标的核定是效益核定的前提和基础，也是实现供热机组与同类凝汽式机组间煤耗、发电量、厂用电率等各项大指标进行比较的唯途径。它打破了供热机组与同类型供热机组之间，供热机组与同类型凝汽式机组之间指标无法进行比较的界限，使热电厂找到了指标管理上与先进水平的差距，看到了由于热电分匹方式的不同给指标管理上带来的视觉上的偏差。首先，将供热机组全年分为三个阶段：采暖供热期、非采暖供热期及凝汽运行期。在采暖供热期里，要注意不仅有采暖抽汽存在，也可能还有工业抽汽存在；非采暖供热期凝汽运行是指没有采暖抽汽，只有工业抽汽存在，凝汽运行是指没有供热抽汽，机组处于纯凝汽工况下运行。然后，根据各阶段的汽轮机耗量及运行小时数分别求出各供热阶段的机组平均工况。与其相对应的折凝汽工况选取的原则即是汽轮机进汽量、主蒸汽压力、主蒸汽温度均相同，即汽耗量及初参数相同的工况。但是，由于供热工况抽汽存在势必导致热力过程线的偏移，至使抽汽量、再热汽流量、给水温度、二次参数等均发生变化。因此，两种工况的汽轮机耗热量是不一样的。但由于高压缸部分热力过程线偏移的较小，事实上，假如供热机组供热期间不供热，那么机组就是处在这种折凝汽状态。值得注意的是，这种状态不是设计工况而是一种实际工况。由于这种“实际工况”在实际生产过程中并没有发生，因此，其热力计算数据缺少很多，很难实现。但事实上，根据其与供热平均工况的比较，已经计算出该工况的机组小时耗热量；该工况的小时发电量即为供热机组实际的小时发电量再加上小时供热折算成的电量。至此，一个复杂的工况可通过选定与该工况机组耗汽量相接近的凝汽设计工况，采用等效焓降的计算公式来完成。每种抽汽均可按蒸汽带出系统热量计算，如果有回水再按热水带进系统热量进行扣减。首先，用机组小时外供热量及在选定工况下供热所降的焓差量计算小时抽汽量，然后算出单位抽汽量影响等效焓降多少以及相应影响多少电量，最后用小时抽汽量和单位抽汽量影响的电量相乘便算得小时供热量共影响多少发电量了。另外，如果机组在该设计工况下的试验真空值与设计偏离较大，用等效焓降法计算后，需再进行背压修正。折算工况下的小时厂用电量的计算，要在原供热工况的小时全部厂用电量的基础上，减去小时纯供热厂用电量，再加上由于凝汽运行循环水泵等设备小时增加的电量。根据上述求得的折算工况下的小时发电量、小时厂用电量,再根据机组小时热耗量、锅炉、管道效率及该阶段机组的运行小时数，便可算出该阶段折算工况下的标煤耗量、供电量、发电标准煤耗、发电厂用电率及供电标准煤耗。将上述三个阶段算得的发电量、标煤耗量、厂用电量进行叠加，便得到机组全年的折算发电量、厂用电量、供电量、发电厂用电率、发电标准煤耗及供销电标准煤耗等各项指标。2.5热电联产对电厂经济效益的影响分析运用上述方法可以算出折凝汽的年度各项技术经济指标，然后将其与年实际情况进行比较，便会得出电厂所达到的指标水平及热电联产给电厂效益影响的结果。但是，究竟在什么情况下，热电联产才会给电厂带来经济效益呢?热价定在多高才不会使电厂因热电联产而产生亏损，并有利于热化事业的发展呢?这些都是热电厂建设及经营管理最为关心的关键性问题。因此，有必要对热电联产给电厂经济效益带来的影响作进一步分析。从上述分析知道：年利润总额(L)=年产品销售总收入(S)一年产品销售成本(B)一年产品销售税金(F)一年财务费用(W)一年营业外收支(Y)。可用Z作折算情况下的下小标，那么，热电联产给电厂带来的利润增加值为：其中： 其中：年供热量，GJ；-热电折算系数，10MWhGJ；-进项税增加值，元；-供热单价，元GJ；-供热单价，元(10MWh);17、13-电、热增值税税率;7、3-城乡建设税、教育附加费税率。从利润增加值的公式可以看出，当电、热价格发生变化时，热价越高电价越低利润增加值越大，这是不难理解的。另外，销售税金也要相应变化，改变值为：；但是财务费用及成本(、)却不随电、热价格变化而变化，可由上述算出。当L=0时意味着热电厂没有因为供热而多创利润，即供热没有效益。这时：整理后得：画出作标图后可以清楚看到是一条射线，可以称之为热电联产利润平衡线(见图2)。供热单价/吉焦图 热电联产利润平衡线 当O时意味着热电厂因为热多创造了利润，即供热有效益。此时在坐标图中是指利润平衡线以上部分。当0时意味着热电电厂因为供热减少了利润，即供热给电厂带来的是亏损。此时在坐标图中是指利润平衡线以下部分。从以上分析可以看出热电联产给电厂带来效益是有条件的，只有热电价格比大到一定程度才可以实现。从热电厂效益角度来看，应该是热电价格比越大也即热价定得越高，热电联产给电厂带来的效益就越大。但是现实中应该是实现热电联产的热价应低于地方集中锅炉供热的热价；否则，因热电联产带来的效益热用户一点都没有得到，会影响热用户的积极性，导致电厂供热量减少，经济效益下降。2.6本章总结 本章重点阐述热电联产的原理和热电联产的热经济性分析的条件，并对热电联产影响电厂经济效益进行分析，总结如下： 热电联产是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。它包括抽汽或背压式供热机组,对热电联产机组的经济性分析包括供热机组开始节煤的经济条件、供热机组成本开始降低的条件和供热机组增加投资在限定年限内得到回收的经济条件。我国对热电联产机组对电厂经济效益的核算方式存在巨大问题，所以我们要适合本国国情的新的核算办法。 热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等社会综合效益。为充分利用热电联产在节约能源及改善环境质量上的优越性，凝汽火电厂改供热或加装供热机组的例子逐年增多，而且已有一些火电厂改造为热电厂，并有更多的火电厂内加装了供热机组。 火电厂热力系统经济性诊断是进行火电厂节能改造的前提，是提高火电机组运行经济性的重要工作。热平衡法和等效焓降法是目前国内火电厂广泛运用的火电机组热经济性分析方法。本文的研究中分别采用了热平衡法和等效焓降法对供热机组的热经济性评价方法进行计算，分析比较两者在机组热经济性分析计算中的异同。第三章 抽汽供热型机组的热经济性计算3.1背景介绍通辽发电总厂三期工程5 号600MW 直接空冷火电机组为空冷技术国产化示范工程，隶属于中国电力投资集团公司，由中电投蒙东能源集团公司直接管理。通辽总厂三期5 号机组工程自2005 年4 月10 日正式开工建设，2008年7 月12 日通过168 小时满负荷试运，正式投入生产。 通辽发电总厂三期工程5 号机组汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司（简称“哈汽公司”）生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式600MW汽轮机组，型号：NZK600-16.7/538/538-2。汽轮机排汽装置由哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司生产，排汽装置兼有凝结水箱的功能，机组补水进入排汽装置，排汽装置利用低压缸排汽对空冷系统凝结水和补水进行加热除氧。现根据地区发展形势将把凝汽式机组改造为效率更高经济性更好的热电联产式机组。由于论证阶段已圆满结束现正式进入改造阶段。哈尔滨第三电厂是我国较早由600MV纯凝机组改造成为热电联产机组的成功范例之一，以下通过对哈三电厂的介绍来为通辽发电总厂总结成功经验。哈三电厂二期工程为两台N600167537537-I型亚临界、中间再热、单轴、四缸、四排汽冷凝式机组，配套锅炉为亚临界压力、一次中间再热、强制循环汽包炉，型HG-2008182-YM2型。两台机组分别于1996年末和1998年末投产发电，该型汽轮机组是哈尔滨汽轮机厂首批引进型美国西屋公司第一代产品，并且完全国产化设计制造。由于受到当时设计及制造工艺水平限制，存在不完善之处，与进口机组及现阶段同类国产机组比较有较大差距，为此对二期600MW汽轮机通流部分改造。哈三电厂600MV汽轮机额定进汽量为1828th，最大进汽量为2008th，中低压联通管分缸压力为08MPa左右。在连通管上进行打孔抽汽，通过调节蝶阀将抽汽压力调整在08MPa左右、温度345，抽汽压力可调整在081.OMPa。由于供热距离远，热网热水要求大于130，抽汽压力可节流到热网加热器所要求的压力035 MPa左右。3.2设备简介3.2.1改造前主要参数汽轮机型号N600-167537537制造厂家哈尔滨汽轮机厂有限责任公司汽轮机型式亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式额定功率600MV主汽压力167MV主汽温度537再热蒸汽温度537工作转速3000rmin额定冷却水温20额定工况给水温度275额定工况主气流量1828th额定工况下汽耗率3008kg(kWh)额定背压49kPa3.2.2改造后供热工况汽轮机参数额定抽汽工况功率401064MW新汽压力1667MPa新汽温度537新汽流量1 783th再热蒸汽压力319MPa再热蒸汽温度537供热抽汽压力07845MPa供热抽汽温度340抽气量600 th冷却水设计温度203.3关键参数的确定通过设备的介绍可知：=16.67MPa，=537，=3393.91kJ/kg，=6.41kJ/(kg*K)，=1783t/h；供热抽汽：=0.7845MPa，=340，=3140.2 kJ/k