热力发电厂 第6章 热电厂的对外供热系统.ppt

1、第六章 热电厂的对外供热系统,本章先介绍热负荷的类型及其变化规律，而后讲汽网、水网系统及其设备，水网供热设备工况图的作用及其绘制方法；最后讲热电厂的经济分析，重点是选择供热式机组的节煤条件式。简介供热系统(含热电厂、热网、热用户)的优化。,第六章 热电厂的对外供热系统,第一节 热负荷的特性及载热质的选择,第二节 热电厂的对外供热系统,第三节 热电厂的经济性分析及供热机组的优化,本 章 提 要,第一节 热负荷的特性及载热质的选择,一、热负荷 （一）热负荷的分类 热能生产过程必须随时保持产、供、销平衡，并应保证热能供应的可靠性和经济性。 由发电厂通过热网向热用户供应的不同用途的热量，称为热负荷。,

2、各类热负荷特点,建筑物季节性热负荷的示意图；(b) 采暖热负荷图； (c) 通风热负荷图；(d) 季节性热负荷图,（三）热负荷资料的汇总与整理 1. 两个系数 同时系数 1 供热区内有较多热用户，一个工业企业内还有许多用热点，显然其最大热负荷不会同时出现，应以各用户的同时系数 1 考虑。即 负荷系数 2 供热区域内用户的负荷不可能总在额定负荷下运行，不同时间有不同的负荷系数。,二、热负荷持续时间图 图6-2(a)的左半边为季节性热负荷随室外气温变化的曲线，即Qs=f(t0)。右半边为季节性热负荷随时间变化的曲线，即Qs=f()，称为季节性热负荷持续时间图，其横坐标为等于和低于某一室外温度的持续

3、小时数，纵坐标为该室外温度条件下的每小时耗热量；曲线下的面积为全年供热量。 由图6-2(a)可知，全年供热量还有下列关系式： 曲线下面积等于面积 defod 得： (6-6) 曲线下面积等于面积 abco 得 (6-7) 上二式中 Qh(M) 、Qh(av) 最大、平均热负荷，GJ/h；热负荷最大利用小时数，h； 全年采暖持续时间，h。 图6-2(b)为总热负荷 (Qs+Qns) 的持续时间图，该图所示为以非季节性热负荷的平均值为基础，叠加季节性热负荷而成；反之，也是可以的，如图6-2(c)所示。,图6-2 热负荷图 (a)季节性热负荷持续时间图；(b)、(c)总热负荷持续时间图,第二节 热电

4、厂的对外供热系统,一、载热质的选择及供热热网 水网的特点为： 1.供热距离远； 2.水网是利用供热式汽轮机的调节抽汽，在面式热网加热器中凝结放热，将网水加热并作为载热质通过水网对外供热，该加热蒸汽被凝结成的水可全部收回热电厂，即回水率 = 100%； 3.水网设计供水温度 ，可用供热汽轮机的低压抽汽作加热蒸汽，使热化发电比加大，提高其热经济性； 4.可在热电厂内通过改变网水温度进行集中供热调节，而且水网蓄热能力大，热负荷变化大时仍稳定运行，水温变化缓和。,汽网的特点是： 1. 对热用户适应性强，可满足各种热负荷，特别是某些工艺过程如汽锤、蒸汽搅拌、动力用汽等，必须用蒸汽。 2. 输送蒸汽的能耗

5、小，比水网用热网水泵输送热水的耗电量低得多。 3. 蒸汽密度小，因地形变化(高差)而形成的静压小，汽网的泄漏量较水网小2040倍。而水网的密度大，事故的敏感性强，对水力工况要求严格。,二、汽网的供汽系统及其设备 （一）供汽方案 热电厂可能的供汽方案，集中画在一台机组上(实际不是这样的)，如图 6-3 所示几种。 1. 由锅炉引来蒸汽经减压减温后直接供汽，如图中 p1 所示； 2. 由背压机组的排汽或抽汽凝汽式供热机组的高压调节抽汽对外供汽，称为直接供汽方式。如图中 p3 所示为抽汽凝汽式供热机组的调节抽汽对外供热。直接供汽简单，投资省，现多采用之； 3. 如供热式汽轮机的排汽或调节抽汽压力略低

6、于热用户的要求，而所需蒸汽量又不大时，不宜因之多选一台供热式机组时，则可采用蒸汽喷射泵，其工作原理与构造特征，与凝汽器系统用的射汽抽气器类似。通过蒸汽喷射泵，将供热机组的压力为 p3 的蒸汽，增压至 p2 后再对外直接供汽； 4. 利用供热机组的调节抽汽作为蒸汽发生器的加热(一次)蒸汽，产生压力稍低的 P4（二次蒸汽）对外供汽，称为间接供汽方式。,（二）减压减温器 减压减温器是用以降低蒸汽压力和温度的设备，不仅用于热电厂的供热系统，凝汽式发电厂也常用它作为厂用汽源设备，将降压减温后的蒸汽用于加热重油，或作除氧器的备用汽源，在单元式机组中常用它构成旁路系统。 图 6-4 所示为减压减温器的原则性

7、热力系统。 分产供热用减压减温器出口蒸汽参数的选择，不影响热电厂的热经济性。作为供热抽汽用的减压减温器，其出口蒸汽参数应与供热抽汽参数完全相同。作为水网峰载热网加热器的汽源设备时，其出口汽压应能将网水加热至所需温度(设计送水温度 加上峰载热网加热器的端差)，并能使其疏水自流至高压除氧器。,三、水网的供热设备及其系统 以水为载热质的采暖、通风用的热水和热水负荷的热水，都是通过水网的热网加热器制备的。 （一）热网加热器的类型 热网加热器是面式换热器，其工作原理和构造与面式回热加热器相同，也有立式、卧式之分。但其容量、换热面积较大，可达500m2；端差较大，可达10左右；其水质逊于给水、凝结水；为便

8、于清洗，多采用直管。,一般不是按季节性热负荷的最大值选择一台热网加热器， 而是配置水侧串联的两台热网加热器BH、PH，如图6-6所示。,（二）水网加热设备的选择 基载热网加热器可安排在非采暖期进行检修，故不设备用，但在容量上有一定裕度，即在停用一台热网加热器时，其余热网加热器能满足 60%75%（严寒地区取上限）季节性热负荷的需要。这是因为事故是短暂的，而且采暖建筑有一定的蓄热能力，并已保证了基本需要，其目的当然是为了减少水网供热系统的投资和运行费用。至于峰载热网加热器或热水锅炉的配置，应根据热负荷的性质、供热距离、当地气象条件和热网系统等具体情况，综合研究确定。一般热网水泵 HP、热网凝结水

9、(即热网疏水)泵HDP 和热网补充水泵 HMP 都不少于两台，其中一台备用，备用热网补充水泵应能自动投入。,四、CC型机组供热系统 图6-6所示为CC型机组供热系统的全面性热力系统，设有BH、PH各一台，HP、HDP各2台(其中1台备用)，PH、BH各设有备用减压减温器。其疏水方式为逐级自流，即PH疏水在正常工况时自流至BH，BH的疏水用疏水泵HDP打出，正常工况时是引至回热系统(即图7-3所示H4的出口M1处)，因H4与BH的加热蒸汽均引自第4级抽汽，引至H4出口的M1处，换热温差最小。事故工况时，PH、BH的疏水均可分别引至高压除氧器。水网供水管、回水管各设一根。 汽网部分为直接供汽，正常

10、工况是以0.781.27MPa的工业调节抽汽直接对外供热，该抽汽也是PH的汽源。汽网设供汽管、生产返回水管各一根，返回水箱2个，返回水泵RP 2台，其中1台备用。,图6-6 CC型机组供热系统全面性热力系统,五、水网供热设备工况图 1. 绘制水网供热设备工况图的目的 (1) 确定基载、峰载热网加热器的以小时计的最大热负荷 、 ，用以选择这些设备； (2) 不同室外温度 时，送至基载热网加热器的调节抽汽压力，为提高热化发电比，应充分利用低压抽汽； (3) 确定基载、峰载热网加热器间的负荷分配； (4) 确定基载、峰载热网加热器间的全年供热量 、 ，前者还可划分为采暖调节抽汽压力下限的全年供热量

11、、调压范围内全年供热量 和采暖调节抽汽压力上限的全年供热量 ；进而计算全年的热化发电量，据以计算热经济指标。,2.绘制水网供热设备工况图原始资料（内容见教材）,图67 热网加热器的热负荷分配图 (a)水网加热器系统；(b) 、tsu、trt= f (to)和 曲线,3. 热网加热器间的热负荷分配 (1) 热网加热器间热负荷分配的理论依据 供热式汽轮机调节抽汽的最大抽汽量 Dh.t(M) 所确定的汽轮机最大热化供热量 Qh.t(M) 为：取 =100% 时 若季节性热负荷以采暖热负荷为主，则有 以水为载热质，采用中央质调节，即网水流量 G 不变，改变送水温度 tsu 以适应热负变化，则有 式(6

12、-10)和上列式(A)、(B)是热网加热器间热负荷分配的理论依据。,(2) 不受三个参量 的限制。 (3) 受调压低限对应的 参量的限制 (4) 受汽轮机最大抽汽供热量 的限制 (5) 受调压高限对应的 参量的限制 最后要指出，这种水网供热设备工况图的绘制方法，仅适用于单一的季节性热负荷；或以季节性热负荷为主，热水负荷所占比例不大时，也基本适用，并应以热水负荷为基准，叠加季节性热负荷如图6-2(b)所示，之后再进行绘制。,第三节 热电厂的经济分析及供热系统的优化,一、供热式机组的选择 （一）三类供热式机组的临界热化发电比 X 有电、热负荷时，首先要考虑是热电联产或热电分产集中供热的方案，比较其

13、燃料节省；而正确选择供热式机组的型式是热电联产方案的关键。供热式机组有背压式 (B型、CB型)、抽汽凝汽式 (C型、CC型)、和凝汽采暖两用机 (N(C)型) 三种类型。有不同的方法来论证选择供热式机组型式，本书用临界热化发电比X=Wh/W 来选择供热式机组的型式。,热电联产发电较分产发电节煤与供热汽流、凝汽汽流和代替电站的凝汽式机组三者绝对内效率值有关，并有ih=1，ihiic的关系，即 ，有关公式列表汇总成表6-2。,表6-2 联产发电较分产发电节煤的有关公式汇总表,(1) 单抽凝汽式机组的临界热化发电比 Xc 单抽凝汽式供热机组产电节煤的条件式可由式 (2-49a，定稿后核定)得到，将

14、Wc=WWh 关系代入该式，并整理为 单抽凝汽式机组与代替电站的凝汽式机组相比，就蒸汽初参数而言，同档次时Xc 13%15%；低一档时Xc 40%；低两档时 Xc 50%。,(2) 背压式机组的临界热化发电比 XB 背压式机组以供热量 Qh 单值地决定了其热化发电量 Wh ，根据能量供应相等的原则，其不足的发电量 (WWh) 要由电力系统来补偿 Wcs ，该补偿发电量的煤耗率应以电网中火电机组的平均标准煤耗率 计。 同理，按式(2-49a)，背压式机组的节煤条件式为 将 Wcs=WWh 关系代入上式，并整理为,(3) 凝汽-采暖两用机的临界热化发电比 XN(c) (以国产200MW凝汽采暖两用

15、机为例，) 两用机在采暖期要抽汽对外供热而少发的电，由电力系统补偿，其煤耗率也以电网中火电机组的平均标准煤耗率 计。 两用机的产电节煤条件式为： 将 Wc=WWhWcs 关系式代入并整理为： 两用机产电的临界热化发电比 XN(c) 为：,国产200MW凝汽-采暖两用机系统示意图,（二）供热式机组的单位容量、台数及其蒸汽参数的选择 图6-9所示，当供热量 Qh 一定时，提高初压，供热机组热效率提高，且随 Qh 的提高而增加；而且机组供热时的提高值比不供热时的高。Ph 高时，提高初压使机组热效率提高的幅度比 ph低时的大。当然，提高初压需相应提高初温，才能保证排汽湿度在允许范围内。,图示：,图6-

16、9 蒸汽初压与供热机组热热效率关系 曲线1为Qh=0；曲线2、2为Qh=54.18GJ/h； 曲线3、3为Qh=904.18GJ/h,（三）供热机组临界年利用小时数 其它条件一定时， 值偏低，由式 (2-48b) 可知，仍然不能发挥供热机组节煤的优越性。可由式 (2-49a) 推出供热机组临界年利用小时数 。将 代入式 (2-49a) ，则 式中， 供热机组的额定功率和额定热化发电功率，kW； 设备年利用小时数和供热机组年用小时数，h； 供热机组的额定供热量，GJ/h。,例题6-2 计算临界供热机组年利用小时数 已知 以例题2-1、2-2的原始条件为基准，并已知该 C50 型机组额定采暖蒸汽量

17、 ，由例题6-1，已知 xc=0.1578。 解： 该机组的额定供热量 将各值代入式(6-14)计算为 即该供热机组，在其他条件不变时，仅其年利用小时数低于 1130 h，虽为热电联产生产却不能节约燃料了。,二、集中供热锅炉房 将这些分散的热负荷，由容量稍大的供热锅炉来集中供热，称为集中供热锅炉房或区域锅炉房供热。 （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。 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。,三、我国对发展热电联产的热经济指标的规定 热电联产应符合下列指标： 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%。 () 热电联产的热电比：热电比 = 供热量/（供电量3600千焦/千瓦时）100% 单机容量在50兆瓦以下的热电机组，其热电比年平均应大于100%；,单机容量在50兆瓦至200兆瓦以下的热电机组，其热电比年平均应大于50%； 单机容量200兆瓦及以上抽汽凝汽两用供热机组，采暖期热电比应大于5