熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)

熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約能源需要保護環(huán)境需要熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第1頁基本概念熱電廠：供熱、供電凝汽式電廠：供電分散式供熱：小鍋爐集中式供熱：熱電廠或者區(qū)域性大鍋爐房熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第2頁熱電發(fā)展速度過快，名為熱電，實為發(fā)電；配套熱網(wǎng)發(fā)展滯后，集中供熱無法同時實施；現(xiàn)有熱電廠凝結(jié)水回收少，水資源浪費嚴重；冬季環(huán)境效益顯著，夏季環(huán)境影響增大；熱電聯(lián)產(chǎn)存在問題熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第3頁第三章

熱電廠經(jīng)濟性及其供熱系統(tǒng)1、熱負荷及其載熱質(zhì)2、熱電聯(lián)合生產(chǎn)及熱電廠總熱耗量分配3、熱電廠主要熱經(jīng)濟性指標與熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約燃料條件4、熱電廠熱化系數(shù)與供熱式機組選型5、熱電廠供熱系統(tǒng)熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第4頁第一節(jié)熱負荷及其載熱質(zhì)凝汽式發(fā)電廠：只發(fā)電熱電廠： 同時發(fā)電和供熱分散供熱： 小鍋爐供給集中供熱： 熱電廠或區(qū)域性大鍋爐房熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第5頁（一）熱負荷及其載熱質(zhì)熱負荷：供暖、通風、空調(diào)、熱水、生產(chǎn)工藝用熱1、熱負荷分類

——季節(jié)性熱負荷：用熱量主要與氣候條件相關(guān)采暖、通風、空調(diào)特點：取決于室外溫度，年改變大，日改變小——非季節(jié)性熱負荷：用熱量與室外氣溫無關(guān)熱水供給、生產(chǎn)工藝用熱特點：年改變小，日改變大熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第6頁各類熱負荷特點類別特點生產(chǎn)熱負荷熱水供給負荷采暖及通風熱負荷用途用于加熱、干燥、蒸餾等工藝熱負荷；用作驅(qū)動汽錘、壓氣機、水泵等動力熱負荷。印染、漂洗等生產(chǎn)用熱水；城市公用設(shè)施及民用熱水生產(chǎn)、城市公用事業(yè)及民用采暖及通風主要用戶石油、化工、輕紡、橡膠、冶金等生產(chǎn)及人民生活生產(chǎn)及人民生活負荷特征非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小季節(jié)性，晝夜改變小，整年改變大介質(zhì)及參數(shù)普通為0.15~0.6MPa飽和蒸汽，也有高于1.4~3.0MPa蒸汽60℃~70℃熱水70℃~150℃或更高溫度熱水或0.07~0.28MPa蒸汽工質(zhì)損失率直接供汽：20%~100%間接供汽：0.5%~2%100%水網(wǎng)循環(huán)水量0.5%~2%熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第7頁2、季節(jié)性熱負荷（1）供暖設(shè)計熱負荷——保持建筑物損失熱量與取得熱量平衡體積指標法：面積指標法：熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第8頁（2）通風設(shè)計熱負荷——加熱從室外進入新鮮空氣所消耗熱量體積熱指標法：百分數(shù)法：熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第9頁2整年性熱負荷（1）生活用熱設(shè)計熱負荷 熱水供給用熱其它生活用熱供暖期熱水供給平均小時熱負荷：熱水送水溫度普通為60—65℃熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第10頁（2）生產(chǎn)工藝用熱設(shè)計熱負荷——滿足生產(chǎn)過程中各種用熱其大小和改變規(guī)律完全取決于工藝性質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備形式及生產(chǎn)工作制度低溫供熱：130—150℃中溫供熱：150—250℃高溫供熱：250—300℃熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第11頁3熱負荷圖——反應(yīng)熱負荷隨室外溫度或時間改變（1）全日熱負荷圖

024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅區(qū)經(jīng)典熱水供給全日熱負荷圖

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第12頁年生產(chǎn)熱負荷曲線熱負荷月份12 34 56789101112熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第13頁（2）熱負荷隨室外溫度改變圖4123Qh,GJ/hto,℃+50-5-10-15-201－供暖熱負荷；2－冬季通風熱負荷；3－熱水供給熱負荷；4－總熱負荷熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第14頁4熱負荷連續(xù)時間圖——表示不一樣小時用熱量連續(xù)性曲線季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖——不一樣室外溫度連續(xù)時間確定熱負荷改變規(guī)律熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第15頁Qτ,hτ,ht0Qh=f(t0)t0=g(τ)季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖繪制室外氣溫連續(xù)時間采暖熱負荷室外溫度-5-10a1a2采暖熱負荷連續(xù)時間熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第16頁總熱負荷連續(xù)時間圖τ,hQQs-季節(jié)性Qns-非季節(jié)性整年8760h熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第17頁（二）載熱質(zhì)及其選擇供熱系統(tǒng):——熱源、熱網(wǎng)、用戶引入口及局部用熱系統(tǒng)熱網(wǎng):——將熱能由熱源經(jīng)過管網(wǎng)輸送給熱用戶系統(tǒng)熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第18頁熱網(wǎng)分類按載熱質(zhì)回收情況分類：按載熱質(zhì)分：水網(wǎng)和汽網(wǎng)供熱系統(tǒng)封閉室式系統(tǒng)半封閉式系統(tǒng)開放式系統(tǒng)熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第19頁水網(wǎng)汽網(wǎng)供熱距離20~30km10km供熱汽輪機經(jīng)濟性熱化發(fā)電比高熱化發(fā)電比低補充水處理費用低高管網(wǎng)投資及運行費用高低熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第20頁汽網(wǎng)優(yōu)點要求蒸汽作工質(zhì)熱用戶；通用性好，可滿足各種用熱形式需要；耗電少；因高度差形成靜壓力很小，運行穩(wěn)定；蒸汽傳熱系數(shù)高，可降低傳熱面積，降低換熱設(shè)備造價熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第21頁第二節(jié)熱電聯(lián)合生產(chǎn)及熱電廠總熱耗量分配（一）熱電聯(lián)合生產(chǎn)熱電分產(chǎn)

——

只生產(chǎn)電能或熱能一個能量

分散供熱、分產(chǎn)電集中供熱、分產(chǎn)電熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第22頁熱電聯(lián)產(chǎn)

——

同時生產(chǎn)電能和熱能熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)點：先發(fā)電，再供熱；發(fā)電和供熱兩種形式同時存在按質(zhì)用能節(jié)約能源，環(huán)境保護有利熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第23頁BTG熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)典系統(tǒng)圖C型汽輪機B型、N型汽輪機N=NC+NhBGNCNhG熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第24頁供熱循環(huán)在理想工況和實際工況下供熱循環(huán)熱效率:

wah

q2ah

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第25頁（二）熱電廠總熱耗能分配熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗能分配方法：熱量法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電）實際焓降法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱）做功效力法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益折中）熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第26頁1、熱量法

——將熱電廠總熱耗量按產(chǎn)品數(shù)量百分比進行分配熱電廠總熱耗量：分配給供熱熱耗量：能量平衡式：汽輪機內(nèi)效率：熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第27頁分析：從熱能數(shù)量利用觀點來分配熱耗；沒有考慮熱能質(zhì)量上差異；供熱熱耗量Qtp(h)是幾個方法中最大；好處歸電（發(fā)電部分沒有冷源熱損失）；不能調(diào)動改進熱功轉(zhuǎn)化過程主動性；不利于勉勵熱用戶降低用熱參數(shù)熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第28頁2、實際焓降法

——按聯(lián)產(chǎn)供熱汽流在汽輪機中少做功（實際焓降不足）與新蒸汽實際焓降來分配供熱熱耗量分配給供熱熱耗量：減溫減壓器熱耗量：供熱總熱耗量：發(fā)電熱耗量：熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第29頁特點：考慮外供熱抽汽在汽輪機中做功影響；考慮熱能質(zhì)上差異；供熱部分沒有分擔熱功轉(zhuǎn)換過程中冷源損失和不可逆損失；供熱熱耗量Qtp(h)

最小，好處歸熱；可勉勵熱用戶降低用熱參數(shù)熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第30頁3、做功效力法

——把聯(lián)產(chǎn)汽流熱耗量按蒸汽最大做功效力在電、熱兩種產(chǎn)品之間分配分配給供熱熱耗量：比火用：分析：同時考慮熱能質(zhì)量和數(shù)量；熱電聯(lián)產(chǎn)熱經(jīng)濟效益分配到熱電兩種產(chǎn)品上；供熱抽汽（排汽）溫度與環(huán)境溫度靠近，分析結(jié)果與實際焓降法近似熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第31頁熱經(jīng)濟性指標——表示設(shè)備或系統(tǒng)能量利用及能量轉(zhuǎn)換過程中技術(shù)完善程度（一）熱電廠總熱經(jīng)濟性指標1、熱電廠燃料利用系數(shù)ηtp

——熱電廠對外供電、熱之和與輸入能量之比第三節(jié)熱電廠主要熱經(jīng)濟性指標與熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約燃料條件

3600tphtpQQW+=h

數(shù)量利用指標估算燃料消耗量熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第32頁2、熱化發(fā)電率ω

——質(zhì)量不等價熱化發(fā)電量與熱化供熱量比值熱化供熱量：熱化發(fā)電量：外部熱化發(fā)電量（供熱蒸汽）內(nèi)部熱化發(fā)電量（加熱抽汽）熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第33頁熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第34頁分析：

—熱電聯(lián)產(chǎn)質(zhì)指標，比較供熱機組間熱功轉(zhuǎn)換過程技術(shù)完善程度；—只與熱電聯(lián)產(chǎn)部分熱、電相關(guān)；—只能比較抽汽參數(shù)相同供熱機組間熱經(jīng)濟性熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第35頁（二）熱電廠分項熱經(jīng)濟性指標1、發(fā)電方面熱經(jīng)濟性指標熱電廠發(fā)電熱效率熱電廠發(fā)電熱耗率熱電廠發(fā)電標準煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第36頁2、供熱方面熱經(jīng)濟性指標熱電廠供熱熱效率熱電廠供熱標準煤耗率)()()(按熱量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第37頁（三）熱電聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)燃料節(jié)約量1、比較基礎(chǔ)

（1）遵照能量供給相等標準，假定聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)熱負荷Q、電負荷Ｗ分別相等；（2）熱電分產(chǎn)凝汽式機組（代替電站）ηb、ηp、ηm和ηg與聯(lián)產(chǎn)發(fā)電相同；（3）聯(lián)產(chǎn)供熱鍋爐效率遠高于分產(chǎn)供熱小鍋爐效率

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第38頁熱電聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)對比系統(tǒng)模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

熱電分產(chǎn)

熱電聯(lián)產(chǎn)

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第39頁2、聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)節(jié)煤量在能量供給水平相等前提下：熱電分產(chǎn)標煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

熱電聯(lián)產(chǎn)標煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值為：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）

=△Bes+△Bhs聯(lián)產(chǎn)發(fā)電節(jié)煤量聯(lián)產(chǎn)供熱節(jié)煤量熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第40頁1、供熱方面燃料節(jié)約分產(chǎn)供熱時標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)供熱時標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱時節(jié)約燃料量ΔBhs

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第41頁分產(chǎn)供熱時標準煤耗率聯(lián)產(chǎn)供熱時標準煤耗率熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第42頁2、發(fā)電方面燃料節(jié)約分產(chǎn)發(fā)電時標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)發(fā)電時標準煤耗量(供熱汽流、凝汽流)聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱發(fā)電時節(jié)約燃料量ΔBes

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第43頁熱化發(fā)電比——熱化發(fā)電量占整個機組發(fā)電量比值聯(lián)產(chǎn)整年節(jié)約燃料量ΔBs

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第44頁（三）熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約燃料條件1、聯(lián)產(chǎn)供熱節(jié)約燃料條件熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第45頁2、聯(lián)產(chǎn)供電節(jié)約燃料條件熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第46頁3、生產(chǎn)相同電量W和熱量Qh時

——聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)總?cè)剂舷牧恐戎禑犭娐?lián)產(chǎn)節(jié)約標準煤耗量達25%—75%熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第47頁第四節(jié)熱電廠熱化系數(shù)與供熱式機組選型（一）熱化系數(shù)αtp——供熱機組最大供熱能力與熱網(wǎng)最大熱負荷之比小時熱化系數(shù)αtp：年熱化系數(shù)αtpa：熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第48頁1、熱化系數(shù)定性分析（1）αtp=1

滿足最大熱負荷需要，不需設(shè)置分產(chǎn)供熱設(shè)備；大部分時間熱負荷都小于最大熱負荷，因而供熱機組熱化發(fā)電量Wh↓，熱化發(fā)電比↓；凝汽流發(fā)電量Wc↑，這部分發(fā)電耗煤↑（其熱經(jīng)濟性小于代替電站）；非采暖期只剩下極少熱水熱負荷結(jié)論：

αtp=1不可取熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第49頁（2）αtp<1（不是太小）

供熱機組最大供熱量比最大熱負荷小，需設(shè)置分產(chǎn)供熱設(shè)備、代替電站凝汽式機組；不足熱負荷ΔQh： 分產(chǎn)設(shè)備供給一樣熱負荷比供熱機組要多耗燃料；不足發(fā)電量（供熱汽流ΔWh+凝汽汽流ΔWc）： 代替電站發(fā)ΔWh電比供熱機組供熱汽流發(fā)多耗煤，代替電站發(fā)ΔWc電比供熱機組凝汽汽流少耗煤；對整個地域能量供給系統(tǒng)而言是節(jié)約燃料

結(jié)論：

αtp<1可取熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第50頁（3）αtp<<1絕大多數(shù)熱負荷不是靠供熱機組熱化供熱，而是由分產(chǎn)供熱設(shè)備來提供，此時多耗標煤；類似αtp<1時分析，多耗標煤結(jié)論：沒有節(jié)煤反而多耗煤，不合理

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第51頁熱化系數(shù)αtp應(yīng)用背景:已建成投運熱電廠： 提升αtp，供熱機組熱化發(fā)電量Wh愈大，熱化發(fā)電比X愈大，節(jié)約燃料量愈多，經(jīng)濟性愈好新建熱電廠：

αtp選擇與供熱機組、供熱系統(tǒng)、代替凝汽式機組熱經(jīng)濟性及其投資相關(guān)熱化系數(shù)αtp選擇:工業(yè)熱負荷=0.6～0.75采暖熱負荷=0.50～0.55熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第52頁1、供熱機組機型選擇機型及其特點

背壓式抽汽式凝汽-采暖式（二）供熱機組選擇純背壓式（B）抽汽背壓式（CB）整年性負荷整年性負荷、季節(jié)性負荷季節(jié)性負荷熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第53頁背壓式機組熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第54頁凝汽-采暖式機組抽汽式機組熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第55頁2、供熱機組參數(shù)選擇給水回熱加熱實質(zhì)上是內(nèi)部熱化，ηir=1；對高參數(shù)大容量供熱機組通常也采取蒸汽中間再過熱以深入提升其熱經(jīng)濟性；提升供熱機組蒸汽初參數(shù)，可提升機組熱化發(fā)電比X；降低供熱抽汽參數(shù)，也可到達一樣效果熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第56頁總結(jié)1．依據(jù)電網(wǎng)容量、火電機組單機容量、全廠容量及參數(shù)情況，供熱機組選擇要“以熱定電”，盡可能采取較高初參數(shù)和再熱循環(huán)，完善回熱系統(tǒng)；2．依據(jù)熱負荷特征選擇供熱式機組，使機組盡可能在經(jīng)濟設(shè)計工況附近運行。機組最大供熱量應(yīng)小于熱負荷最大值，即αtp<1；3．擴大城市熱化規(guī)模，改造淘汰小型鍋爐。熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第57頁第五節(jié)熱電廠供熱系統(tǒng)（一）供熱系統(tǒng)分類分散供熱系統(tǒng)：熱源與熱用戶用熱裝置直接結(jié)合，或者相距很近，無需熱網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)組成：熱源、熱網(wǎng)、熱用戶熱源：熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、城市鍋爐房、區(qū)域鍋爐房、 工業(yè)鍋爐等載熱質(zhì)：熱水、蒸汽熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第58頁（二）蒸汽供熱系統(tǒng)及設(shè)備

1、直接供汽方式

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第59頁2、間接供汽方式

熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第60頁（三）熱水供熱系統(tǒng)及設(shè)備

高參數(shù)熱電廠熱網(wǎng)加熱器標準性熱力系統(tǒng)1－基本熱網(wǎng)加熱器；2－尖峰加熱器；3－熱網(wǎng)水泵；4－熱網(wǎng)凝結(jié)水泵；5－尖峰熱水爐；6－循環(huán)水泵；7－凝汽器內(nèi)熱網(wǎng)水加熱管束；8—疏水冷卻器熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)第61頁供熱設(shè)備熱網(wǎng)加熱器：表面式換熱器（立式、臥式）

基本熱網(wǎng)加熱器（基載加熱器BH） 尖峰熱網(wǎng)加熱器（峰載加熱器PH）熱網(wǎng)水泵HP：熱水循環(huán)動力源熱網(wǎng)加熱器凝結(jié)水泵HDP：回收熱網(wǎng)加熱器中凝結(jié)水熱網(wǎng)補充水泵HMP：補充熱網(wǎng)水損失尖峰鍋爐WB：熱化系數(shù)αtp<1時，在尖峰熱負荷期間 投入使用