浅谈热电联产..教学课件

1、现在热电联产已达到的水平现在热电联产已达到的水平 6城市供热管网的建设城市供热管网的建设 7我国热电联产的市场潜力我国热电联产的市场潜力 8目前制约我国热电联产事业更迅速发展的主目前制约我国热电联产事业更迅速发展的主要因素要因素 910简要介绍一下蒙西电网热电联产的一些情况简要介绍一下蒙西电网热电联产的一些情况和遇到的问题和遇到的问题v 电厂锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电以后，排出的蒸汽仍含有大部分热量被冷却水带走，因而电厂的热效率只有3040%，如果蒸汽驱动汽轮机的过程中或之后的抽汽或排汽的热量能加以利用，可以既发电又供热。v 热电联产的技术有多种，其中供热机组的类型有背压、抽汽背压、单抽

2、汽、双抽汽、凝汽器打孔抽汽、凝汽器低真空运行循环水供热。热电联产有多种类型，其中包括：1）大型热电厂2）区域性热电厂3）企业建设的自备热电厂4）多功能热电厂。v 背压型机组的发电装机容量不计入电力建设控制规模。背压型机组不能满足供热需要的，鼓励建设单机20万千瓦及以上的大型高效供热机组。v 以热水为供热介质的热电联产项目覆盖的供热半径一般按20公里考虑，在10公里范围内不重复规划建设此类热电项目；以蒸汽为供热介质的一般按3-5公里考虑，在8公里范围内不重复规划建设此类热电项目，中小城镇季节性采暖供热应当符合因地制宜、合理布局、先进适用的原则。国家支持利用多种方式解决中小城镇季节性采暖供热问题，

3、推广采用生物质能、太阳能和地热能等可再生能源，并鼓励有条件的地区采用天然气、煤气和煤层气等资源实施分布式热电联产。背压机组是热背压机组是热电联合生产电联合生产( (热热点联产点联产) )运行的运行的机组，热电联机组，热电联产使能源得到产使能源得到合理利用，是合理利用，是节约能源的一节约能源的一项重要措施。项重要措施。 背压机亦有下述背压机亦有下述缺点：它对负荷缺点：它对负荷变化的适应性差变化的适应性差，机组发电量受，机组发电量受制于热负荷变化制于热负荷变化。当低热负荷时。当低热负荷时，汽轮机效率下，汽轮机效率下降，从而使经济降，从而使经济效益降低。效益降低。在众多的汽轮发电在众多的汽轮发电机组

4、中，背压机由机组中，背压机由于消除了凝汽器的于消除了凝汽器的冷源损失，在热力冷源损失，在热力循环效率方面是最循环效率方面是最高的，从而降低了高的，从而降低了发电煤耗、节约能发电煤耗、节约能源，故而得以广泛源，故而得以广泛应用。应用。 v关于供热机组的选择，要贯彻以热定电的原则，要视企业的工艺用热情况而定。企业是用一种参数的蒸汽，还是两种参数的蒸汽；是常年供热，还是间断供热；冬、夏用汽量的大小及参数有何不同；是用热为主，还是热电并重，热负荷是否稳定等。 例如，化肥厂需1.5-1.7MPa和0.25MPa的蒸汽；造纸、制糖厂需0.3-1.3MPa蒸汽；制碱厂需1.3MPa和0.5MPa的蒸汽；化纤

5、厂需3.9-4.1MPa和0.5MPa蒸汽等，对于北方和南方的企业还有采暖用汽与否的区别，故尔北方企业冬夏用汽量的差别甚大，也影响了机组的选型。v对于机组的选型，比较统一的看法是：对于机组的选型，比较统一的看法是： 1）对于常年用热在6000小时或以上，且只有一种参数的稳定的热用户，选用背压式机组是最理想的。因此，它广泛用于化工、造纸等企业中作为带基本热负荷的机组或作为工业余压发电的机组。 2）对于需要二种蒸汽参数，且常年较稳定的热用户，以选抽汽背压式机组为宜；对既用热又用电，且热负荷变化较频繁的热用户，则选用抽汽冷凝式机组较为合适。 当然，以上只是一般的原则，选用何种机组还要根据实际情况确定

6、。 v以具有代表性的35t/h锅炉，三种蒸汽参数即：3.9MPa/450，5.2MPa/485和6.4MPa/500为例，通过技术经济比较认为：配35t/h锅炉的热电站其蒸汽参数以5.2MPa/485为佳，可从以下四点说明：v1）就发电效率而言，一台35t/h锅炉压力从3.9MPa提高到5.2MPa可多发电645kW；再从5.2MPa提高到6.4MPa多发电仅为239kW。从节煤方面看，压力由3.9MPa提高到5.2MPa每年可多节煤1181.8t；从5.2MPa提高到6.4MPa每年可多节煤仅421.6t。从发电煤耗上说，3.9MPa时发电煤耗为172.6克/度，5.2MPa时发电煤耗为17

7、0克/度，6.4MPa时亦为170克/度。由以上数据可见：由3.9MPa提高到5.2MPa时，经济效果是显著的，若继续提高，效益则显然减少，汽轮机的内效率也明显降低。初压力以5.2MPa最为合适。v2）从机组使用的材料来看，5.2MPa/485的初参数也是经济的。因为上述参数机炉使用的材料仍采用中压参数的材料，仅过热器材料提高了等级。而6.4MPa/500时，汽轮机则要跳级使用耐高温，高强度的材料，材料消耗增加且工艺性变差，机炉成本增大。可见从机炉材料的角度看，5.2MPa/485的初参数亦是经济的。v 3）蒸汽参数超过5.2MPa，485次高压这一档，使各自热电站的安全性下降；而5.2MPa

8、，485的参数经运行考验证明是完全可靠的。v 4）根据几个电力设计院的核算资料，次高压在整个电站的投资比中压参数的电站仅增加5%-7%，但电增加25%-30%，投资回收年限缩短半年，从节能及投资的角度上看5.2MPa/485的初参数也是最合适的。 v 综上所述，对于中小型背压机组的热电站，蒸汽初参数不应低于3.9MPa，450，最好是5.2MPa，485，功率不应低于3000kW；对于用汽量在100t/h以上的热电站，以选6000kW至12000kW的供热式汽轮机组为宜，如热负荷稳定，以首选背压式汽轮机为宜。 v热电联产热效率高达70%以上，而一般单机容量200MW以上的凝汽电厂的热效率仅为3

9、5%40%；中华人民共和国成立以后，一直重视发展热电联产工作。早在建国之初，大规模经济建设开始时，就建了一大批区域热电厂，到1960年左右，其单机6000千瓦及以上供热机组占火电机 组总容量的20%，居较高水平。后来由于有些热电厂热负荷不足，经济效益未充分发挥，以及计划安排等问题，热电联产发展速度减慢。直到1981年以后，中央从节约能源和保护环境出发，加大了发展热电联产的力度，制订有关方针政策，热电事业又以较快的速度发展。1997年11月制定的中华人民共和国节约能源法第三十九条，国家鼓励“推广热电联产、集中供热、提高热能机组的利用效率，发展热能梯级利用技术，热电冷联产技术和热电煤气三联供技术，

10、提高热能综合利用率”。 v2000年，为落实节能法，原国家发展计划委员会等四委部局联合印发了关于发展热电联产的规定，作为实现两个根本性转变和实施可持续发展战略的重要举措，明确了国家鼓励发展热电联产具体办法。v中华人民共和国大气污染防治法、中华人民共和国节约能源法和中国21世纪议程、节约能源管理暂行条例、节能技术政策大纲与当前重点鼓励发展的产业 、产品和技术目录中均提出鼓励、支持、发展热电联产。 2004年国务院转发国家发改委节能中长期专项规划中将发展热电联产作为重点领域和重点工程。目前正在起草新的文件，坚持发展热电联产。v热电联产机组和高耗能、高污染的小机组是有区别的。国家实施关掉高污染、高耗

11、能的小机组，热电联产项目在日常居民生活当中有很大作用。所以，对待热电联产机组和高耗能、高污染的小机组是有区别的。v最近几年中国热电联产事业得到了迅速的发展，经过50多年来热电建设的经验积累，目前已形成一条中国式的热电联产发展道路。就工业供热而言，工业生产企业是最大的热用户，目前除一些大型工业企业由自备热电厂供热外，绝大部分工业企业由锅炉供热，主要为化工、造纸、食品加工、制药、纺织、石油炼制和有色金属冶炼等行业的生产提供热能。由于工业生产用热连续稳定，最适合建设热电联产。v(1)最近几年热电厂的建设主要是在已有的工业区内搞热电联产，代替分散运行的小锅炉 ，因而热负荷比较落实，资金易于筹集，建成后

12、能较快的形成供热能力，发挥出较好的经济效益。v(2)热电厂建设强调要服从城市总体规划和城市热力规划，并明确没有城市热力规划的热电项目不予审批，因而现在很多城市和县镇均编制有热力规划。将热电建设纳入长期发展计划 。v(3)热电建设中以区域热电厂为主，也发展一个企业为主兼供周围企业的联片供热的热电厂和企业自备热电厂，以发挥各自的优越性。v(4)热电厂的建设已由电力部门独家建设，发展为电力部门、地方政府和各部门企业共同建设的兴旺发达局面。v (5)1949年前后建设的中低压凝汽电厂，随着城市的发展，这些电厂已处于城市的中心地带 ，而机组老旧煤耗高，有的已拆除，周围有热负荷的厂改建为热电厂向城市供热，

13、使老电厂 恢复了生机。v(6)随着城市供热规模的扩大，开始采用20和30万千瓦抽汽冷凝供热机组，这些高参数大容量机组，在非采暖期与凝汽机组效率基本相同，在采暖期明显的节能，因而在热电联产集中供热中发挥巨大作用。现在也进口一些大型供热机组代替原有小型供热机组。v(7)一些地区由于乡镇工业的发展，形势需要统一解决电和热的供应问题，因而一些县、镇形成建设热电的趋势。v(8)各城市新建开发区的建设，都将建热电厂做为招商引资的基础设施，积极发展热电联产 。v到2009年底，中国热电联产的情况：6000千瓦及以上供热机组，总容量达9059万千瓦，占同容量火电装机总容量的1 0.%。2005年以来又新装了一

14、些大型供热机组，在北京、沈阳 、吉林、长春、郑州、邯郸、秦皇岛、天津和太原这些中心城市已有一批20万千瓦、30万千 瓦大型抽汽冷凝两用机组在运行，星罗棋布的热电厂不仅在大江南北、长城内外迅速发展， 就连黑河、海拉尔、石河子等这些边疆城市也开花结果，区域热电厂也从城市的工业 区，蔓延到了乡镇工业开发区，苏州地区一些村镇办热电厂 也在发挥着重要作用。在负责城市集中供热的热力公司中，规模最大的为北京市热力公司，现有八座热源厂，有供 热管网528公里，供热面积6145万平米，供应蒸汽105个工业用户8，大小热力站1015个 。已建成的热力管网：蒸汽管直径DN1000，热水管直径DN1400。v到200

15、9年底，全国共有668个设市城市，其中已有386个城市建集中供热设施，供热管道54308公里，其中蒸汽管道16933公里，热水管道37375公里，2009年底集中供热的供热 能力 ：蒸汽66427吨/时，热水71720兆瓦/时。供热量：蒸汽17463吨/年，热水64684百万千焦/年 。2009年底全国集中供热面积为98540万平方米。目前北京集中供热面积已达8411万平方米 。集中热化率已达34.6。v在总供热量中热电联产占62.9%，锅炉房占35.75，其它占1.35，城市民用建筑集中供热面 积增长较快，并向采暖过渡区发展。全国集中供热面积中，公共建筑占33.12%，民用建筑占 59.76

16、，其它占7.11，民用建筑集中供热有如下特点：(1)三北地区集中供热以民用建筑为 主，如北京市民用建筑为72.66，河北省为66.54，辽宁省为67.5，山东省为51.97。(2) 城市集中供热逐步向采暖过渡区发展，如上海、江苏、浙江、安徽等省市均已有集中供热，但以公共建筑和工厂为主，如上海为61.72%，江苏为53.35，安徽为39.55。v(1)热力管道直埋敷设方式逐年增长。到2010年，直埋敷设长度已达15251公里，占总长度的49。v(2)热水管道直埋敷设已制订国家行业标准，适用于热介质温度低于或等于150，公径直 径 小于或等于D N500mm的钢制内管保温层，保护外壳结合为一体的予

17、制保温直埋热水管道。 v蒸气直埋敷设已在10余个城市中敷设1000多公里，最大管径为DN700，正在总结经验过程中 。 v(3)直埋敷设排名前10位的城市主要分布在东北、华北、西北。v(4)地沟敷设排名前10位的城市主要分布在东北、华北、西北。v(5)架空敷设排名为前10位的城市主要分布在南方各省市。v2009年，全国6000千瓦及以上发电机组的平均供电煤耗为340克/千瓦时，30万千瓦亚临界机组的供电煤耗理论值在330克/千瓦时左右，实际运行值大约在340克/千瓦时左右。根据统计数据测算，全国集中供热锅炉房的锅炉年平均效率在65%左右，其年均供热煤耗在54千克/吉焦左右。v热电联产机组相对于

18、热电分产，避免了冷凝损失。热电联产使用的锅炉都是大型锅炉，而且以亚临界锅炉、高压锅炉、循环流化床锅炉居多，运行时锅炉效率可以稳定在88%至91%。此时供热的标准煤耗在40千克/吉焦左右。一般在热负荷较稳定的情况下，一台5万千瓦的热电机组抽汽供热时煤耗可以低于300克/千瓦时，比全国火电平均供电煤耗340克/千瓦时低很多。如果考虑热电联产集中供热替代供热的中小型锅炉，则节能量更大。据测算，热电联产与热电分产相比热效率高30，集中供热比分散小锅炉供热效率高50。“十一五”末热电联产在节能减排中的贡献为：年节标煤约7500万吨，减少二氧化硫排放112万吨，减少氮氧化物排放112.8万吨，减少二氧化碳

19、排放4845万吨，减少烟尘排放69.42万吨。v中国热电联产事业经过40多年的发展，已有相当规模，但目前的状况远不能满足实际发展的需要，由于以下的原因其发展前景十分广阔。v在北方采暖城市、南方工业园区及一些工业企业，都适合开展热电联产。v就采暖供热而言，严寒地区和寒冷地区是冬季必须采暖的地区，这些地区占我国陆地面积的约70，绝大部分位于我国北方。根据我国建筑物采暖的有关规定，这些地区的城市适宜采用集中采暖的方式。北方采暖区有特大型以上城市（市区非农业人口100万以上）23个，是亟待改善城市大气环境质量，提高集中供热水平的重点地区。v1 1、节约能源工作的需要、节约能源工作的需要v中国是产煤大国

20、，也是煤炭消费大国。在最近一个时期仍以燃煤为主。众所周知中国近期国民经济发展较快，能源需求量大增，以前能源生产和消费基本是平衡的，但从1993年开始成 为能源净进口国。据预测中国未来能源供需缺口将越来越大，在采用先进技术，推进节能，加速可再生能源开发利用以及依靠市场力量优化资源配置的条件下，2020年约缺能12，到2040年将缺24左右。v热电联产能有效地节约能源，在我国已被越来越多的人所认识，政府有关部门也确定为优先发展的产业，因而发展潜力巨大。v2 2、能源结构调整的机遇、能源结构调整的机遇v我国目前正处在重新考虑能源发展战略的关键时期。围绕实现现代化，要求调整能源发展战略 ，优化能源结构

21、，提高能源利用效率，进一步明确和贯彻节能优先的长期能源战略，系统更新落后的高耗能的产业装备，打破局限于国内资源考虑能源供应战略的思想束缚，把建立国 际多元化能源供应体系作为长期能源供应的战略目标，把能源优质化作为主攻方向，把天然 气开发作为下世纪能源开发的重点。v我国已投产的燃气轮机，用于联合循环供热的不多。最近我国考虑能源结构调整和提高能源效率与改善环境质量，将提高燃天然气比重，发展燃气-蒸汽联合循环供热。目前正在拟定的“关于发展热电联产的规定”文件中已提出发展燃气-蒸汽联合循环供热的规定。可以预 计在不久的将来，随着天然气的逐步推广，燃气-蒸汽联合循环供热将有较快的发展。v3 3、环境保护

22、的要求、环境保护的要求v我国目前的燃料中煤炭约占总量的75%，因而环保问题日益突出。v由于城乡工业的发展，环境污染越来越严重，随着人民物质文化水平的提高，环境保护的意识越来越强，分散供热既浪费能源又污染环境已被越来越多的人所认识，在城市和村镇要求实行集中供热的呼声越来越高。v2008年全国322个环境统计的城市中，有140个城市空气质量达国家二级标准、占43.5.；93个城市空气质量达国家三级标准，占28.9；89个城市空气质量超过三级标准，属严重污染城市，占27.6。v所以目前很多城市在下大力量抓环境保护，在北京、广州、上海、太原、天津等大城市已将环境保护做为头等大事，而热电联产集中供热则是

23、改善环境的有效措施，有的地方就是从改善环境质量出发来建设热电厂。 v4 4、工业需求量大、工业需求量大v2011年全国共生产原煤35.2亿吨，原油2.03646亿吨，天然气突破1亿立方米，。而据有关资料报道：煤源消费中除发电、炼焦、交通运输和民用煤外，建材和其他工业的用煤的比重则占40%，也就是说建材和其他工业用煤量远 大于发电和供热用煤量，一次能源转换成电能的比例和电力占终端能源消耗的比例太低。v5 5、民用采暖和生活用热迅速增加、民用采暖和生活用热迅速增加v中小城市冬季主要采用小锅炉和民用煤炉进行供热，一个中等城市的采暖小锅炉一般有300多台，污染极其严重。据统计，采暖城市中集中供热普及率

24、不到30，其中热电联产仅占20。由于大量采用低效率小锅炉，北方采暖地区城市采暖年消耗煤炭约8000万吨。此外，华中等夏热冬冷地区冬季建筑物采暖需求也在增加，一些地方采用工业热电厂扩大供热范围向居民供热，也有一些地方采用小锅炉进行供热，同 时中国在2010年尚有在用锅炉50.65万台，其中蒸汽锅炉34.07万台，占67.27；热水锅炉16 .5 8万台，占32.72。按用途统计：生活用锅炉26.34万台，占52；生产用锅炉23.78万台，占 46.95；发电用锅炉5286台，占1.05。从上述数字可知，目前尚 有许多可以实现热电联产 集中供热的地方，仍在由分散小锅炉供热。到2008年底，中国民用

25、采暖的热化率仅32.24，东北、华北、西北地区集中供热的热化率为 39.08，根据中国建设部的规划，到2015年全国集中供热的热化率将达到55，东北、华北 西北地区将达到65-70，经济发达和开放城市将达到75-80。近几年随着人民生活水平的提高，原来不装采暖设施的城市，在新建筑中也装了采暖设施， 因而供热范围由我国的北方向南方扩展，采暖范围不断扩大。?v城市集中供热热化率的提高，新建筑的增加，供热范围的扩大，从三方面对热源建设提出了巨大的需求。v6、农村小热电的发展具有十分广阔的市场农村小热电的发展具有十分广阔的市场v广大农村是社会和经济发展中一个重要方面，为了实现本世纪末达到小康水平，到2

26、1世纪中叶，基本实现现代化，达到中等发达国家水平的目标，关键将在农村的工业化、城市化和现代化，据有些专家研究，到21世纪中叶，中国约有6亿的农村人员转移到城镇中，农村人口的 转移带来商品能源的大量增加。中国有近5万个小城镇集中了有相当规模的乡镇企业100多万 家 ，有电、热负荷的需求，因而将成为热电事业发展的大市场。v7 7、政府的大力支持、政府的大力支持v为了更有效的节约能源、保护环境、缓解电力紧张，中央和地方均采取一系列政策，积极鼓励和支持发展热电联产。v根据以上分析，我们有理由认为中国的热电联产前景广阔，市场潜力巨大。今后中国在热电建设中，对较大容量，高参数供热机组将有较大的需求，对燃气

27、-蒸汽联合循环供热也将有所发展。预计今后每年将新增供热机组300万千瓦左右。v一是技术水平相对落后，因而需要加强国际间的合作与交流，学习发达国家的先进技术。一是有些热电工程缺乏建设资金。目前，热电联产企业推进有哪些困难，当前一部分热电企业生产经营困难。一些热电联产企业因为没有大型发电集团为依托，企业规模小、产权分散、电煤用量小以及企业现金流脆弱，再加上只能以市场价格购买煤炭，企业融资困难，陷入电煤供应链断裂而无电可发、无热可供的困境。v同时，热电联产与小火电的概念界定模糊。与分散小锅炉相比，热电联产克服了小锅炉供热效率低，能耗高、污染大的缺陷；与凝汽发电相比，热电联产避免了巨大的冷端损失，又把

28、汽轮机内部的各种损失利用了起来。在同样满足供热需求的前提下，对供热供电的大系来说，供热机组越小，反而效率越高，越节能。v此外，目前的价格形成机制也不合理。供热为主的热电联产企业，与纯凝发电企业和以发电为主的热电企业的主要不同点在于：热力和电力两种产品的市场不一样，电力销售目前是由国家统一定价，而热力销售，虽有地方政府确定热价，但基本上是市场竞争定价。热电联产虽然能耗低于小锅炉，但其他成本高于小锅炉，也高于以发电为主的凝汽式火电厂或大型供热机组。v另外，替代分散小锅炉推进速度缓慢、项目核准手续复杂、项目建设缺乏统一规划、政府管理职责不清、行业管理体系仍不完善和部分高效热电机组专用设备研发进展缓慢

29、等一系列问题也亟待解决。v去年以来我国部分地区缺电严重。在华中、华东地区电力紧张拉闸限电的时候，内蒙古西部却发愁多余的电输送不出去，出现“窝电”现象。 v内蒙古规划失调是根本原因。当初内蒙古为了加快发展而上马大批的高耗能项目，但现在都被叫停，导致原来规划的消纳能力全都没了。但为这些规划中的高耗能项目建设的发电机组都已经建成并投运。截至去年底，蒙西电网电源装机4005.68万千瓦，电网最高供电负荷只有约1600万千瓦，外送电最高负荷只有390万千瓦，除了不参与电力平衡的708.26万千瓦风电，蒙西电网富余电源装机约640万千瓦，自去年入冬以来，蒙西电网负荷已降至供热警戒线以下，由于负荷严重不足，

30、为保证居民供暖，供热机组交替运行，极大威胁电网运行安全。v尽管电网科学调度，全力确保供热平衡，但由于负荷不足，蒙西地区每年供暖形势都异常严峻。去年10月底，内蒙古电力公司计划将按照自治区“首先保电网安全、保供热机组、其次保东送主力机组、再次保风电机组”的原则，安排电网运行方式。但随着蒙西地区供热负荷严重不足和供热机组的进一步接入，低谷已难以平衡，随时威胁电网安全运行。v自治区经委召开供热机组运行方式安排会议，会议要求，为保证今冬居民供暖，供热机组应全部并网运行，此时供热机组总容量为1653万千瓦。负荷继续回落，供热机组按照经委指示全部运行，低谷已难以平衡，各地区必须启动负荷才能满足供热机组运行要求。v截至去年年底，蒙西电网负荷自6月以来已降435万千瓦，低谷时段负荷低于警戒线880万千瓦，如果供热机组全部并网，由于地区负荷太小，电力难以平衡，并网运行机组低谷不得不按50%调峰，致使大部分供热机组的低谷出力低于供热要求。v为保障供热，并网运行供热机组按最低需满足980万千瓦出力