热力发电厂课件03热电厂的经济性及供热系统

第一节热负荷及其载热质第三章热负荷分类供热系统的热负荷按它的用途可分为生产工艺热负荷热水热负荷采暖热负荷通风热负荷与室外气温是否有关来分可分为季节性热负荷非季节性热负荷第三章

热电厂的经济性及供热系统类别特点生产热负荷热水供应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的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性非季节性，昼夜变化大，全年变化小非季节性，昼夜变化大，全年变化小季节性，昼夜变化小，全年变化大介质及参数一般为0.15~0.6MPa饱和蒸汽，也有高于1.4~3.0MPa的蒸汽60℃~70℃热水70℃~150℃或更高温度的热水或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%水网循环水量的0.5%~2%各类热负荷特点

第一节热负荷及其载热质季节性热负荷：与室外空气温度、湿度、风速、风向等有关，如采暖、通风热负荷，在一天中较稳定，但随季节变化较大非季节性热负荷：与生产工艺、性质、规模、设备等有关，如热水供应、生产工艺等，在一天中较大，但随季节变化较稳定第三章

第一节热负荷及其载热质热负荷的概算估算——理论计算和实际测量并经综合分析得到加热、烘干、蒸煮、熔化等工艺用热拖动汽泵、汽锤、工业汽轮机等机械设备所需动力大小取决于生产工艺的过程性质、设备型式及企业生产工作制度生产工艺热负荷第三章

第一节热负荷及其载热质纺织、化工、炼油——连续稳定造纸、橡胶工业、机械加工——波动较大每小时平均蒸汽热负荷D=K×DmaxK周期使用系数

Dmax工艺最大耗汽量供热参数130-150℃以下为低温供热130-150℃以上，250℃以下为中温供热（中小型锅炉，热电厂热化汽机）250℃以上，高温供热，直接从锅炉把新蒸汽送给热用户第三章

第一节热负荷及其载热质采暖热负荷采暖设计热负荷的确定，需对传热范围内所有要求采暖的热用户进行调查，对单个建筑物采暖耗热，可根据传热和热平衡原理按采暖设计规范手册进行热工计算。但计算条件不充分时可采用热指标法估算。Qh——建筑物采暖热负荷WQv,h——建筑物采暖体积热指标W/m3℃Vo——建筑物外围体积m3℃ti——采暖室内计算温度℃to——采暖室内外计算温度℃1.体积热指标法：第三章

第一节热负荷及其载热质qf——建筑物采暖面积热指标W/m2F

——建筑物建筑面积m2℃2.面积热指标法：通风热负荷qf——建筑物通风热指标Vf——被通风体积Vw——建筑物总体积n——平均换气次数1－3次/hC——空气容积比热1.26kJ/m3℃第三章

第一节热负荷及其载热质供热系统封闭式系统半封闭式系统开放式系统热网分类第三章

第一节热负荷及其载热质热负荷持续时间图的绘制描述在规定时间内用户用热变化规律的曲线日热负荷图月热负荷图年热负荷图连续热负荷图以时间为横坐标，热负荷为纵坐标描述季节性热负荷在采暖期中不同小时用热量的持续时间图第三章

第一节热负荷及其载热质第三章

第一节热负荷及其载热质热负荷持续时间图的绘制①收集有关气象资料，将采暖季节中不同时间出现的同一温度进行累计，并按高到低排列②计算采暖期各室外温度下所需的采暖供热量③在左半图作出以开始采暖的室外温度为起点，采暖室外计算温度为终点的供热量变化曲线，再根据供热量曲线和室外温度持续时间绘制右半图热负荷持续时间图以济南市采暖数据为例第三章

第一节热负荷及其载热质采暖期的气象资料

已知Qh=f(t0)；开始采暖温度ts=5℃;采暖室外计算温度t0h=－10℃第三章

第一节热负荷及其载热质绘制热负荷持续时间图-10－7－4－1+2+5Qh11842896217132402to第三章

第一节热负荷及其载热质热网载热质的选择供热距离（半径）：

汽网3－5km，不超过10km

水网视水温高低，30km，国外可得100km

热网损失：汽网有凝结水损失，压降、温降较大

汽网：0.1-0.15MPa,温降10℃左右水网：温降1℃左右供热质量：水网易实现供热系统集中控制和经济调度，热水质量高第三章

第一节热负荷及其载热质热网载热质的选择用户适应性：蒸汽能满足各种热用户，特别是动力用户

投资方面：汽网管径大，管道建设费用高汽网凝结水损失大，补给水处理规模大汽网放热系数大，用热设备传热面积小水网静压较大，设备承压大，损失大第三章

第一节热负荷及其载热质载热质选择的原则对于区域性锅炉房仅有供暖的情况下，应优先考虑采用热水为热媒的方案当供热系统既有生产工艺热负荷，又有供暖通风等热负荷时，多以蒸汽为热媒国外逐渐使用高温热水网来供低温生产工艺热负荷第三章

第一节热负荷及其载热质第二节热电厂的主要热经济性指标一、热电联产的效益（一）特点C型，CC型，B型，CB型等先发电后供热部分才属于热电联产介绍近况分产：指单一的能量生产分产发电有大量的冷源损失分产供热有大幅度能量贬值联产：热尽其用，节约能源第三章背压加凝汽式机组中间可调整抽汽式BTGBGNCNhG热电联产典型系统第三章第二节热电厂的主要热经济性指标（二）热电联产热量法定性分析~~CB第三章第二节热电厂的主要热经济性指标P0STOSTOh0Pch’chcahcWaqcaT0P0W’ah’hqhahhahhPh朗肯循环供热循环第三章第二节热电厂的主要热经济性指标热电联产热量法定性分析优点：避免了能源损失，虽然热功转换过程的不可逆损失在供热中被利用未造成热损失，但使蒸汽做功能力下降，减少高质量电能生产。第三章第二节热电厂的主要热经济性指标分析：（1）.一般朗肯循环ηtηi较低，排汽虽有较大热量，但品位低，无法用来供热，冷源损大，55%以上（2）.纯供热循环ηthηih均为1,使煤耗率，热耗率大幅降低，但由于Ph远高于Pc使得

w’i小于wi，在满足用户的用热参数前提下，尽量降低Ph值可进一步提高热电厂经济性。（3）.抽凝式机组可视为由背压式和凝汽式机组复合而成，其中供热气流ηih=1，凝汽气流ηic比同参数、同容量的凝汽式汽轮机（代替电厂的凝汽式机组）的ηi还要低，即ηic<ηi<ηih=1四点原因第三章第二节热电厂的主要热经济性指标1.凝汽流量通过供热式机组调节抽汽用的回转隔板，有节流导致不可逆热损失；2.在非设计工况下运行效率低，（如单抽式机组在非采暖期的运行）；3.一般供热式机组的初参数都低于代替电站的凝汽式机组；4.热电厂一般建在热负荷中心，供水条件一般比凝汽式差。第三章第二节热电厂的主要热经济性指标~ηbηihηicηpηmηgηhsBtphfwh0hhhch’ch’h（三）热电联产综合效益第三章第二节热电厂的主要热经济性指标二、热电联产总热耗能的分配方法：热量法（热电联产效益归电）实际焓降法（热电联产效益归热）做功能力法（热电联产效益折中）第三章第二节热电厂的主要热经济性指标1、热量法：将热电厂的总热耗量按产品数量比例进行分配热电厂总热耗量：分配给供热的热耗量：能量平衡式：汽轮机内效率：第三章第二节热电厂的主要热经济性指标分析：从热能数量利用的观点来分配热耗；没有考虑热能质量上的差别；供热热耗量是几种方法中最大的；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的积极性；不利于鼓励热用户降低用热参数第三章第二节热电厂的主要热经济性指标2、实际焓降法

——按联产供热汽流在汽轮机中少做的功（实际焓降不足）与新蒸汽实际的焓降来分配供热的热耗量分配给供热的热耗量：减温减压器的热耗量：供热总热耗量：发电热耗量：第三章第二节热电厂的主要热经济性指标特点：考虑外供热抽汽在汽轮机中做功的影响；考虑热能质上的差别；供热部分没有分担热功转换过程中的冷源损失和不可逆损失；供热热耗量Qtp(h)最小，好处归热；可鼓励热用户降低用热参数第三章第二节热电厂的主要热经济性指标3、做功能力法

——把联产汽流的热耗量按蒸汽的最大做功能力在电、热两种产品之间分配分配给供热的热耗量：比火用：分析：同时考虑热能的质量和数量；热电联产的热经济效益分配到热电两种产品上；供热抽汽（排汽）温度与环境温度接近，分析结果与实际焓降法近似第三章第二节热电厂的主要热经济性指标（2）与（1）相比：1.节约燃料；2.减轻对环境的污染；（2）与（3）相比：1.效益低；2.一次投资少；

3.选址简单。

第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件1、比较基础（1）遵循能量供应相等原则，假定联产与分产的热负荷Q、电负荷Ｗ分别相等；（2）热电分产的凝汽式机组（代替电站）的ηb、ηp、ηm和ηg与联产发电相同；（3）联产供热的锅炉效率远高于分产供热的小锅炉效率热电联产较分产的燃料节约量第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件

分产

联产

供热量：用热量：分产供热煤耗率：分产发电煤耗率：第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件1.联产供热较分产供热节煤①分产：分产时标准煤耗率第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件联产时标准煤耗率②联产：③联产较分产供热节煤量节煤的主要原因是热电厂电站锅炉高于分产供热的工业锅炉第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件节煤的条件是一般在90%以上一般在60%～70%视管道保温情况2.联产发电较分产发电节煤①分产：②联产：③联产较分产发电节煤量第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件其中或者则热电厂发电节煤的临界热化发电比为：第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件时即如热用户较分散，相距又较远，而且水质较差，回水率很低，化水车间和热网的投资比重过大，建集中供热锅炉房分产供热，配以建坑口凝汽式发电厂分产发电反而经济。足见，联产发电供热的经济效益是有条件的。第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件热经济性指标——表示设备或系统能量利用及能量转换过程中的技术完善程度（一）热电厂总的热经济性指标1、热电厂的燃料利用系数ηtp

——热电厂对外供电、热之和与输入能量之比

3600tphtpQQW+=h

数量利用指标估算燃料消耗量第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件2、热化发电率ω

——质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值热化供热量：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）第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件分析：

—热电联产质的指标，比较供热机组间热功转换过程技术完善的程度；—只与热电联产部分的热、电有关；—只能比较抽汽参数相同的供热机组间的热经济性第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件1、发电方面的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==第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件2、供热方面的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==第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件我国对发展热电联产的热经济指标的规定

1.供热式汽轮发电机组的蒸汽流既发电又供热的常规热电联产。应符合下列指标：（1）总热效率年平均大于45%（2）热电联产的热电比：热电比=供热量/（供电量×3600千焦/千瓦时）×100%

①单机容量<50MW，其热电比年平均应大于100%

②单机容量在50MW~200MW，其热电比年平均应大于50%

③单机容量>200MW，采暖期热电比应大于50%。第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件2.燃气—蒸汽联合循环热电联产系统包括：燃气轮机+供热余热锅炉、燃气轮机+余热锅炉+供热式汽轮机。燃气—蒸汽联合循环热电联产系统应符合下列指标：(1)总热效率年平均大于55%；(2)各容量等级燃气—蒸汽联合循环热电联产的热电比年平均应大于30%。第三章第三节热电厂的主要热经济性指标与热电联产节约燃料的条件余热发电热电联产第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

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：第三章1、热化系数的定性分析（1）αtp=1满足最大热负荷的需要，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；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）；非采暖期只剩下很少的热水热负荷结论：αtp=1不可取第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

（2）αtp<1（不是太小）供热机组的最大供热量比最大热负荷小，需设置分产供热设备、代替电站的凝汽式机组；不足的热负荷ΔQh： 分产设备供应同样热负荷比供热机组要多耗燃料；不足的发电量（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；根据上一讲节煤标准进行校核

结论：αtp<1可取第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

（3）αtp<<1绝大多数热负荷不是靠供热机组的热化供热，而是由分产供热设备来提供，此时多耗标煤；类似αtp<1时的分析，多耗标煤结论：没有节煤反而多耗煤，不合理

第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

热化系数αtp应用背景已建成投运的热电厂：提高αtp，供热机组热化发电量Wh愈大，热化发电比X愈大，节省燃料量愈多，经济性愈好新建的热电厂：αtp的选择与供热机组、供热系统、代替凝汽式机组的热经济性及其投资有关热化系数αtp选择:工业热负荷=0.70～0.80采暖热负荷=0.50～0.60第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

实际情况是规划北方城市供热机组时，可取偏小：0.35~0.6，有利于充分发挥热电厂在区域供热的核心地位。供热机组的机型选择机型及其特点背压式抽汽式（C，CC）凝汽-采暖式NCNCB新型供热机组纯背压式（B）抽汽背压式（CB）全年性负荷全年性负荷季节性负荷第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

季节性负荷全年热负荷背压式（B）第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

BGBTG抽汽背压式（CB）BTG单抽（C）双抽（CC）BTG第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

中间可调整抽汽第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

凝汽采暖式（NC）BTG单轴背凝式（NCB）BT第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

GG第三章第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

双轴背凝式（NCB）BTGG供热为主：

首先应该满足城市供热期内，热负荷及供热温度改善环境，减少污染：热电联产集中供热优点是改善环境，减少污染；但供热机功率容量的增加与供热能力增加不成正比；为了有利于改善环境，容量相同情况下，尽可能多供热。兼顾发电：在非供热期只发电不供热，应兼顾发电效率在供热期，供热相同情况下，尽可能多发电供热机组基本要求第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

供热机组节能增效的途径第四节热电厂的热化系数与供热式机组的选型

尽可能多供热：供热流：先发电再供热凝汽流：只发电尽可能发电：供热抽汽压力应与供热要求合理匹配热网水采用两级加热目前300MW供热机组情况第五节热电厂的供热系统供热系统分类分散供热系统：热源与热用户的用热装置直接结合，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、蒸汽第三章1、直接供汽方式

第三章第五节热电厂的供热系统2、间接供汽方式

第三章第五节热电厂的供热系统

高参数热电厂热网加热器的原则性热力系统1－基本热网加热