3 热电厂的经济性及供热系统.ppt

第三章热电厂的经济性及其供热系统,热负荷及其载热质热电联合生产及热电厂总热耗量的分配热电厂主要热经济性指标与热电联产节约燃料条件热电厂的热化系数与供热式机组的选型热电厂的供热系统,一、基本概念,凝汽式发电厂：只发电热电厂：发电和供热分散供热：小锅炉供应集中供热：热电厂或区域性大锅炉房,B,G,热用户,背压式热电联产循环（与凝汽式汽轮机并列运行）,T,T,B,C,G,热用户,调节抽汽式热电联产循环,T,T,热电联产发展现状,联产机组占同容量火电机组的份额发达国家：60%中国：20%左右我国政府发展热电联产的政策发改委启动“十一五十大重点节能工程”之一目标：2010年城市集中供热普及率由2002年的27%提高到40%新增供暖热电联产机组4000万千瓦年节能能力3500万吨标准煤,我国热电联产发展,热电联产存在问题,热电发展速度过快，供热负荷不落实，名为热电，实为火电配套热网建设滞后，集中供热无法同步实施现有热电厂凝结水回收少，水资源浪费严重（10%）冬季环境效益明显，夏季环境影响增大,一、热负荷及其载热质,1、热负荷分类季节性热负荷用热量主要与气候有关采暖通风空调非季节性热负荷用热量与室外气温无关热水供应生产工艺用热,2热负荷图,反映热负荷随室外温度或时间的变化（1）全日热负荷图,（2）热负荷随室外温度变化图,二、载热质及其选择,热网将热能由热源通过管网输送给热用户的系统供热系统热源、热网、用户引入口及局部用热系统,热网分类,二、热电联合生产及热电厂总热耗量的分配,（一）热电联合生产热电分产只生产电能或热能一种能量,热电联产热电厂中同一股蒸汽汽流先发电后供热,优点：无冷源损失缺点：以热定电适用：稳定工业热负荷,抽汽供热汽轮机热电联产系统,优点：可在一定范围内调整热负荷与电负荷缺点：有冷源损失,热电联产特点：同时对用户供应电能和热能；热能来自汽轮机中做过功的蒸汽；能量的梯级利用；节约能源，环保有利,热电联产应用实例,某城市电负荷：43,800万度电/年热负荷：8,032,920GJ/年两种生产方式：热电联产：500MW抽汽供热机组热电分产：300MW发电机组、20t/h供热锅炉联产方式节煤：20,230吨/年（标煤）节约资金：8,092,000元,（二）热电厂总热耗能的分配,（）总热耗量Qtp分析,新蒸汽量D0包括：凝汽汽流Dc分产供热汽流Dh,b联产供热汽流Dh,t回热抽汽汽流DrD0=DC+Dh,b+Dh,t+DcQtp=Qc+Qh,b+Qh,t+Qc,Boiler,Qtp,D0,h0,Dr,Dh,Dc,Dh,b,Dh,t,热用户,（）总热耗量的分配的实质,思路：先求供热所分配的热耗Qtp(h)和煤耗Btp(h),（3）热电厂总热耗量的分配方法,1）热电联产效益归电法：热量法2）热电联产效益归热法：实际焓降法3）热电联产效益折中分配法：做功能力法净效益法,热量法热电厂总热耗按产品数量比例进行分配热电厂总热耗：供热热耗：分析(以背压式机组为例)：能量平衡式：汽轮机内效率：,热量法特点：从热能数量利用分配热耗，不考虑热能质量差别；供热热耗量Qtp(h)是几种方法中最大的；好处归电（联产发电部分没有冷源热损失）,实际焓降法按联产供热抽汽汽流在汽轮机少做的功（实际焓降不足）与新蒸汽实际焓降的比例分配热耗量分配给联产供热的热耗量：减温减压器的供热量：供热总的热耗量：发电的热耗量：,分析：冷源损失全部由发电承担,三、热电厂的热经济性指标,总的热经济指标燃料利用系数热化发电率分项热经济性指标发电方面的指标供热方面的指标热电厂的燃料节省量,1、热电厂的燃料利用系数tp热电厂对外供电、热之和与输入能量之比,数量利用指标估算燃料消耗量,各型机组tp：凝汽式机组：0.4背压式机组：0.8抽汽凝汽式供热机组：0.40.8,2、热化发电率质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值,分析:单位热化供热量的电能生产率只与热电联产部分的热、电有关,热化发电量,热化供热量,GJ/h,外部热化发电量,内部热化发电量,热化发电率,外部热化发电率,内部热化发电率,的影响因素机组初参数供热抽汽参数回热参数再热参数返回水参数补水参数技术完善程度,的应用评价热电联产热功转换过程的技术完善程度的质量指标比较相同抽汽参数供热机组间的热经济性,（二）热电厂的分项热经济性指标,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,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,（三）热电联产较分产的燃料节约量,1、比较基础（1）假定联产与分产的热负荷Q、电负荷分别相等；（2）热电分产的凝汽式机组（代替电站）的b、p、m和g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,热电联产与分产的对比系统模型,Bsdp=Bscp+Bsd,Bstp=Bstp(h)+Bstp(e),2、联产较分产的节煤量,在能量供应水平相等的前提下：分产标煤量：Bsdp=Bscp+Bsd联产标煤量：Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)差值：Bs=BdpsBtps=（BcpsBtp（e）s）+（BdsBtp（h）s）=Bes+Bhs,联产发电节煤量,联产供热节煤量,1、供热方面的燃料节省,分产供热煤耗：,联产供热煤耗:,节省燃料条件：,节省煤耗:,节能条件：大型锅炉（考虑热网效率）,2、发电方面的燃料节省,分产发电煤耗,联产发电煤耗,节省煤耗,节省燃料条件：,供热汽流发电,凝热汽流发电,热化发电比热化发电量占整个机组发电量的比值，反映供热机组若经济性,节省燃料条件：,发电节能条件：,热电联产节省燃料的条件,四、热电厂的热化系数与供热式机组的选型,（一）热化系数tp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tp：年热化系数tpa：,已建成投运的热电厂：提高tp，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，经济性愈好新建热电厂：tp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，应选择恰当的热化系数tp,热化系数的应用：,1、热化系数的定性分析（1）tp=1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，因而供热机组的热化发电量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）；非采暖期只剩下很少的热水热负荷结论：tp=1不可取,（2）tp1需设置分产供热设备绝大多数热负荷由分产供热设备来提供，多耗煤结论：没有节煤反而多耗煤，不合理,（3）tp1（不是太小）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Qh：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Wh凝汽汽流Wc）：代替电站发Wh电比供热机组供热汽流发多耗煤，代替电站发Wc电比供热机组凝汽汽流少耗煤；对整个地区能量供应系统而言是节省燃料的结论：tp1可取,取值范围：工业热负荷tpop=0.60.75采暖热负荷tpop=0.500.55,（二）供热机组的选择,凝汽-采暖式（NC）,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,季节性负荷,1、供热机组的机型选择背压式,抽汽式,单抽（C）双抽（CC）,N-C型,B型,C型,2、供热机组参数的选择,蒸汽初参数，机组热化发电比X；供热抽汽参数，其热经济性；高参数大容量供热机组采用蒸汽中间再过热，提高其热经济性；采用给水回热加热，提高其热经济性；,第6节热电厂热经济性指标计算示例,已知某C50-8.82/1.27型供热机组某工况的运行数据：h0=3475kJ/kg，S0=6.7801kJ/(kgK)；hh=3024.1，Sh=6.9645，hh=418.68；hc=2336.2，hc=99.65；Ten=273.15K；=1，mg=0.96，bp=0.88，hs=0.98，D0=370t/h，Dc=18t/h。不考虑回热，不计散热损失,求：燃料利用系数；热化发电率；发电、供热的热经济指标,1、求机组电功率供热抽汽量DhDh=D0-Dc=370-18=352t/h电功率Pe,2、求热电厂总热耗量Qtp,hfw=403.16kJ/kg,3、计算tp和,对外供热量,燃料利用系数,热化发电率,=0.8433,=46.19kW.h/GJ,4、热电厂热经济指标(热量法)供热热耗量,发电热耗量,=1042.2GJ/h,发电及供热的分项热经济指标（省）,计算结果,五、热电厂的供热系统,（一）供热系统分类分散供热系统：无需热网集中供热系统：热源、热网、热用户热源,热水蒸汽,热电联产装置城市锅炉房区域锅炉房工业锅炉,载热质,（二）蒸汽供热系统及设备1、直接供汽方式,2、间接供汽方式,供热设备热网加热器：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：热水循环的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tp1时，在尖峰热负荷期间投入使用,（四）供热系统中的调峰设备1、尖峰热水锅炉将热网水温提高到热网设计的供水温度2、蒸汽蓄热器平衡短时尖峰负荷，进行供热调节,（1）蒸汽蓄热器的原理和结构,变压蓄热器原理图(a)变压蓄热器系统图(b)换流器工作示意图,（五）减温减压器1、减温减压器的作用及其热力系统将较高参数的蒸汽降低到需要的压力和温度工作原理：通过节流降低压力，通过喷水降低温度组成：节流减压阀喷水减温设备压力温度自动调节系统,减温减压器热力系统图1减压阀；2节流孔板；3混和管；4喷嘴；5给水分配阀；6节流装置；7截止阀；8逆止阀；9主安全阀；10脉冲安全阀；11压力表；12温度计；13蒸汽管道；14出口阀；15疏水排出系统L1减压系统长度；L2减温系统长度；L3安全装置长度,2、减温减压器的热力计算目的：确定进入减温减压器的蒸汽流量D和喷水量Dw热平衡：物质平衡：,蒸汽D，h,降压减温后蒸汽Drtp，hrtp,减温水Dw，hw,疏水Dw，hrtp,1、什么是供热机组的热化发电率、热化发电比、热化系数？它们在热电厂的热经济性分析中各起什么作用？2、热电联产与分产比较时，节省燃料的条件是什么？,思考题,3、装一背压式机组的热电厂原则性热力系统如图，h0为进汽比焓，hn为排汽比焓，hn为回水比焓。试证明，热电厂的燃料