热电厂的经济性及供热系统

热电联产节约能源需要保护环境需要热电厂的经济性及供热系统第1页基本概念热电厂：供热、供电凝汽式电厂：供电分散式供热：小锅炉集中式供热：热电厂或者区域性大锅炉房热电厂的经济性及供热系统第2页热电发展速度过快，名为热电，实为发电；配套热网发展滞后，集中供热无法同时实施；现有热电厂凝结水回收少，水资源浪费严重；冬季环境效益显著，夏季环境影响增大；热电联产存在问题热电厂的经济性及供热系统第3页第三章

热电厂经济性及其供热系统1、热负荷及其载热质2、热电联合生产及热电厂总热耗量分配3、热电厂主要热经济性指标与热电联产节约燃料条件4、热电厂热化系数与供热式机组选型5、热电厂供热系统热电厂的经济性及供热系统第4页第一节热负荷及其载热质凝汽式发电厂：只发电热电厂： 同时发电和供热分散供热： 小锅炉供给集中供热： 热电厂或区域性大锅炉房热电厂的经济性及供热系统第5页（一）热负荷及其载热质热负荷：供暖、通风、空调、热水、生产工艺用热1、热负荷分类

——季节性热负荷：用热量主要与气候条件相关采暖、通风、空调特点：取决于室外温度，年改变大，日改变小——非季节性热负荷：用热量与室外气温无关热水供给、生产工艺用热特点：年改变小，日改变大热电厂的经济性及供热系统第6页各类热负荷特点类别特点生产热负荷热水供给负荷采暖及通风热负荷用途用于加热、干燥、蒸馏等工艺热负荷；用作驱动汽锤、压气机、水泵等动力热负荷。印染、漂洗等生产用热水；城市公用设施及民用热水生产、城市公用事业及民用采暖及通风主要用户石油、化工、轻纺、橡胶、冶金等生产及人民生活生产及人民生活负荷特征非季节性，昼夜改变大，整年改变小非季节性，昼夜改变大，整年改变小季节性，昼夜改变小，整年改变大介质及参数普通为0.15~0.6MPa饱和蒸汽，也有高于1.4~3.0MPa蒸汽60℃~70℃热水70℃~150℃或更高温度热水或0.07~0.28MPa蒸汽工质损失率直接供汽：20%~100%间接供汽：0.5%~2%100%水网循环水量0.5%~2%热电厂的经济性及供热系统第7页2、季节性热负荷（1）供暖设计热负荷——保持建筑物损失热量与取得热量平衡体积指标法：面积指标法：热电厂的经济性及供热系统第8页（2）通风设计热负荷——加热从室外进入新鲜空气所消耗热量体积热指标法：百分数法：热电厂的经济性及供热系统第9页2整年性热负荷（1）生活用热设计热负荷 热水供给用热其它生活用热供暖期热水供给平均小时热负荷：热水送水温度普通为60—65℃热电厂的经济性及供热系统第10页（2）生产工艺用热设计热负荷——满足生产过程中各种用热其大小和改变规律完全取决于工艺性质、生产设备形式及生产工作制度低温供热：130—150℃中温供热：150—250℃高温供热：250—300℃热电厂的经济性及供热系统第11页3热负荷图——反应热负荷随室外温度或时间改变（1）全日热负荷图

024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅区经典热水供给全日热负荷图

热电厂的经济性及供热系统第12页年生产热负荷曲线热负荷月份12 34 56789101112热电厂的经济性及供热系统第13页（2）热负荷随室外温度改变图4123Qh,GJ/hto,℃+50-5-10-15-201－供暖热负荷；2－冬季通风热负荷；3－热水供给热负荷；4－总热负荷热电厂的经济性及供热系统第14页4热负荷连续时间图——表示不一样小时用热量连续性曲线季节性热负荷连续时间图——不一样室外温度连续时间确定热负荷改变规律热电厂的经济性及供热系统第15页Qτ,hτ,ht0Qh=f(t0)t0=g(τ)季节性热负荷连续时间图绘制室外气温连续时间采暖热负荷室外温度-5-10a1a2采暖热负荷连续时间热电厂的经济性及供热系统第16页总热负荷连续时间图τ,hQQs-季节性Qns-非季节性整年8760h热电厂的经济性及供热系统第17页（二）载热质及其选择供热系统:——热源、热网、用户引入口及局部用热系统热网:——将热能由热源经过管网输送给热用户系统热电厂的经济性及供热系统第18页热网分类按载热质回收情况分类：按载热质分：水网和汽网供热系统封闭室式系统半封闭式系统开放式系统热电厂的经济性及供热系统第19页水网汽网供热距离20~30km10km供热汽轮机经济性热化发电比高热化发电比低补充水处理费用低高管网投资及运行费用高低热电厂的经济性及供热系统第20页汽网优点要求蒸汽作工质热用户；通用性好，可满足各种用热形式需要；耗电少；因高度差形成静压力很小，运行稳定；蒸汽传热系数高，可降低传热面积，降低换热设备造价热电厂的经济性及供热系统第21页第二节热电联合生产及热电厂总热耗量分配（一）热电联合生产热电分产

——

只生产电能或热能一个能量

分散供热、分产电集中供热、分产电热电厂的经济性及供热系统第22页热电联产

——

同时生产电能和热能热电联产优点：先发电，再供热；发电和供热两种形式同时存在按质用能节约能源，环境保护有利热电厂的经济性及供热系统第23页BTG热电联产经典系统图C型汽轮机B型、N型汽轮机N=NC+NhBGNCNhG热电厂的经济性及供热系统第24页供热循环在理想工况和实际工况下供热循环热效率:

wah

q2ah

热电厂的经济性及供热系统第25页（二）热电厂总热耗能分配热电联产总热耗能分配方法：热量法（热电联产效益归电）实际焓降法（热电联产效益归热）做功效力法（热电联产效益折中）热电厂的经济性及供热系统第26页1、热量法

——将热电厂总热耗量按产品数量百分比进行分配热电厂总热耗量：分配给供热热耗量：能量平衡式：汽轮机内效率：热电厂的经济性及供热系统第27页分析：从热能数量利用观点来分配热耗；没有考虑热能质量上差异；供热热耗量Qtp(h)是几个方法中最大；好处归电（发电部分没有冷源热损失）；不能调动改进热功转化过程主动性；不利于勉励热用户降低用热参数热电厂的经济性及供热系统第28页2、实际焓降法

——按联产供热汽流在汽轮机中少做功（实际焓降不足）与新蒸汽实际焓降来分配供热热耗量分配给供热热耗量：减温减压器热耗量：供热总热耗量：发电热耗量：热电厂的经济性及供热系统第29页特点：考虑外供热抽汽在汽轮机中做功影响；考虑热能质上差异；供热部分没有分担热功转换过程中冷源损失和不可逆损失；供热热耗量Qtp(h)

最小，好处归热；可勉励热用户降低用热参数热电厂的经济性及供热系统第30页3、做功效力法

——把联产汽流热耗量按蒸汽最大做功效力在电、热两种产品之间分配分配给供热热耗量：比火用：分析：同时考虑热能质量和数量；热电联产热经济效益分配到热电两种产品上；供热抽汽（排汽）温度与环境温度靠近，分析结果与实际焓降法近似热电厂的经济性及供热系统第31页热经济性指标——表示设备或系统能量利用及能量转换过程中技术完善程度（一）热电厂总热经济性指标1、热电厂燃料利用系数ηtp

——热电厂对外供电、热之和与输入能量之比第三节热电厂主要热经济性指标与热电联产节约燃料条件

3600tphtpQQW+=h

数量利用指标估算燃料消耗量热电厂的经济性及供热系统第32页2、热化发电率ω

——质量不等价热化发电量与热化供热量比值热化供热量：热化发电量：外部热化发电量（供热蒸汽）内部热化发电量（加热抽汽）热电厂的经济性及供热系统第33页热电厂的经济性及供热系统第34页分析：

—热电联产质指标，比较供热机组间热功转换过程技术完善程度；—只与热电联产部分热、电相关；—只能比较抽汽参数相同供热机组间热经济性热电厂的经济性及供热系统第35页（二）热电厂分项热经济性指标1、发电方面热经济性指标热电厂发电热效率热电厂发电热耗率热电厂发电标准煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==热电厂的经济性及供热系统第36页2、供热方面热经济性指标热电厂供热热效率热电厂供热标准煤耗率)()()(按热量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==热电厂的经济性及供热系统第37页（三）热电联产较分产燃料节约量1、比较基础

（1）遵照能量供给相等标准，假定联产与分产热负荷Q、电负荷Ｗ分别相等；（2）热电分产凝汽式机组（代替电站）ηb、ηp、ηm和ηg与联产发电相同；（3）联产供热锅炉效率远高于分产供热小锅炉效率

热电厂的经济性及供热系统第38页热电联产与分产对比系统模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

热电分产

热电联产

热电厂的经济性及供热系统第39页2、联产较分产节煤量在能量供给水平相等前提下：热电分产标煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

热电联产标煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值为：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）

=△Bes+△Bhs联产发电节煤量联产供热节煤量热电厂的经济性及供热系统第40页1、供热方面燃料节约分产供热时标准煤耗量联产供热时标准煤耗量联产供热较分产供热时节约燃料量ΔBhs

热电厂的经济性及供热系统第41页分产供热时标准煤耗率联产供热时标准煤耗率热电厂的经济性及供热系统第42页2、发电方面燃料节约分产发电时标准煤耗量联产发电时标准煤耗量(供热汽流、凝汽流)联产供热较分产供热发电时节约燃料量ΔBes

热电厂的经济性及供热系统第43页热化发电比——热化发电量占整个机组发电量比值联产整年节约燃料量ΔBs

热电厂的经济性及供热系统第44页（三）热电联产节约燃料条件1、联产供热节约燃料条件热电厂的经济性及供热系统第45页2、联产供电节约燃料条件热电厂的经济性及供热系统第46页3、生产相同电量W和热量Qh时

——联产与热电分产总燃料消耗量之比值热电联产节约标准煤耗量达25%—75%热电厂的经济性及供热系统第47页第四节热电厂热化系数与供热式机组选型（一）热化系数αtp——供热机组最大供热能力与热网最大热负荷之比小时热化系数αtp：年热化系数αtpa：热电厂的经济性及供热系统第48页1、热化系数定性分析（1）αtp=1

满足最大热负荷需要，不需设置分产供热设备；大部分时间热负荷都小于最大热负荷，因而供热机组热化发电量Wh↓，热化发电比↓；凝汽流发电量Wc↑，这部分发电耗煤↑（其热经济性小于代替电站）；非采暖期只剩下极少热水热负荷结论：

αtp=1不可取热电厂的经济性及供热系统第49页（2）αtp<1（不是太小）

供热机组最大供热量比最大热负荷小，需设置分产供热设备、代替电站凝汽式机组；不足热负荷ΔQh： 分产设备供给一样热负荷比供热机组要多耗燃料；不足发电量（供热汽流ΔWh+凝汽汽流ΔWc）： 代替电站发ΔWh电比供热机组供热汽流发多耗煤，代替电站发ΔWc电比供热机组凝汽汽流少耗煤；对整个地域能量供给系统而言是节约燃料

结论：

αtp<1可取热电厂的经济性及供热系统第50页（3）αtp<<1绝大多数热负荷不是靠供热机组热化供热，而是由分产供热设备来提供，此时多耗标煤；类似αtp<1时分析，多耗标煤结论：没有节煤反而多耗煤，不合理

热电厂的经济性及供热系统第51页热化系数αtp应用背景:已建成投运热电厂： 提升αtp，供热机组热化发电量Wh愈大，热化发电比X愈大，节约燃料量愈多，经济性愈好新建热电厂：

αtp选择与供热机组、供热系统、代替凝汽式机组热经济性及其投资相关热化系数αtp选择:工业热负荷=0.6～0.75采暖热负荷=0.50～0.55热电厂的经济性及供热系统第52页1、供热机组机型选择机型及其特点

背压式抽汽式凝汽-采暖式（二）供热机组选择纯背压式（B）抽汽背压式（CB）整年性负荷整年性负荷、季节性负荷季节性负荷热电厂的经济性及供热系统第53页背压式机组热电厂的经济性及供热系统第54页凝汽-采暖式机组抽汽式机组热电厂的经济性及供热系统第55页2、供热机组参数选择给水回热加热实质上是内部热化，ηir=1；对高参数大容量供热机组通常也采取蒸汽中间再过热以深入提升其热经济性；提升供热机组蒸汽初参数，可提升机组热化发电比X；降低供热抽汽参数，也可到达一样效果热电厂的经济性及供热系统第56页总结1．依据电网容量、火电机组单机容量、全厂容量及参数情况，供热机组选择要“以热定电”，尽可能采取较高初参数和再热循环，完善回热系统；2．依据热负荷特征选择供热式机组，使机组尽可能在经济设计工况附近运行。机组最大供热量应小于热负荷最大值，即αtp<1；3．扩大城市热化规模，改造淘汰小型锅炉。热电厂的经济性及供热系统第57页第五节热电厂供热系统（一）供热系统分类分散供热系统：热源与热用户用热装置直接结合，或者相距很近，无需热网集中供热系统组成：热源、热网、热用户热源：热电联产装置、城市锅炉房、区域锅炉房、 工业锅炉等载热质：热水、蒸汽热电厂的经济性及供热系统第58页（二）蒸汽供热系统及设备

1、直接供汽方式

热电厂的经济性及供热系统第59页2、间接供汽方式

热电厂的经济性及供热系统第60页（三）热水供热系统及设备

高参数热电厂热网加热器标准性热力系统1－基本热网加热器；2－尖峰加热器；3－热网水泵；4－热网凝结水泵；5－尖峰热水炉；6－循环水泵；7－凝汽器内热网水加热管束；8—疏水冷却器热电厂的经济性及供热系统第61页供热设备热网加热器：表面式换热器（立式、卧式）

基本热网加热器（基载加热器BH） 尖峰热网加热器（峰载加热器PH）热网水泵HP：热水循环动力源热网加热器凝结水泵HDP：回收热网加热器中凝结水热网补充水泵HMP：补充热网水损失尖峰锅炉WB：热化系数αtp<1时，在尖峰热负荷期间 投入使用