热电厂的热经济性及评价

1、第四章第四章 热电厂的热经济性热电厂的热经济性 4.1 热负荷及其载热质热负荷及其载热质 4.2 热电联合生产及总热耗量的分配热电联合生产及总热耗量的分配 4.3 热电厂主要热经济指标热电厂主要热经济指标 4.4 热电厂的热化系数与供热机组选型热电厂的热化系数与供热机组选型 4.1 热负荷及其载热质热负荷及其载热质 4.1.1热负荷的分类和计算热负荷的分类和计算 热负荷按其用途可分为采暖、通风、空调、生活热水热负荷按其用途可分为采暖、通风、空调、生活热水和生产工艺等类型。和生产工艺等类型。 热负荷按其随季节变化的规律可分为季节性热负荷与热负荷按其随季节变化的规律可分为季节性热负荷与全年性（非季

2、节性）热负荷两大类。采暖、通风、空调全年性（非季节性）热负荷两大类。采暖、通风、空调属于季节性热负荷，其与室外气温、湿度、风速和太阳属于季节性热负荷，其与室外气温、湿度、风速和太阳辐射等气候参数关系密切。生活热水和生产工艺热负荷辐射等气候参数关系密切。生活热水和生产工艺热负荷属于全年性热负荷，受气候参数影响较小。属于全年性热负荷，受气候参数影响较小。 采暖、通风、空调和生活热水热负荷宜采用经过核实采暖、通风、空调和生活热水热负荷宜采用经过核实的建筑物设计热负荷。当没有建筑物设计热负荷资料时，的建筑物设计热负荷。当没有建筑物设计热负荷资料时，可以采用下列方法计算。可以采用下列方法计算。4.1.1

3、.1采暖设计热负荷采暖设计热负荷 采暖热负荷指的是，在维持室内温度的条件下，用以补采暖热负荷指的是，在维持室内温度的条件下，用以补偿房屋向外散热损失的热量。偿房屋向外散热损失的热量。 采暖设计热负荷采暖设计热负荷Qh（MW）指的是，当气温降低到采暖）指的是，当气温降低到采暖室外计算温度及以下时供给采暖建筑物的热量。采暖室外室外计算温度及以下时供给采暖建筑物的热量。采暖室外计算温度定义为计算温度定义为“当地历年平均每年不保证当地历年平均每年不保证5天的日平均天的日平均气温气温”。在。在20年的统计期间，总共有年的统计期间，总共有100天的实际日平均天的实际日平均气温低于采暖室外计算温度。气温低于

4、采暖室外计算温度。 AqQh6h10（4-1） 其中，其中，qh采暖热指标（采暖热指标（W/m2），可按表），可按表4-1取用；取用； A采暖建筑物的建筑面积（采暖建筑物的建筑面积（m2）。）。 通风设计热负荷通风设计热负荷 加热送进室内新鲜空气而消耗的热量称为通风热负荷。加热送进室内新鲜空气而消耗的热量称为通风热负荷。其设计热负荷其设计热负荷Qv（MW）为）为hvVQKQ （4-2） 其中，其中，Kv建筑物通风热负荷系数，可取建筑物通风热负荷系数，可取0.30.5。空调设计热负荷空调设计热负荷 1. 空调冬季热负荷主要包括建筑维护结构散热的耗空调冬季热负荷主要包括

5、建筑维护结构散热的耗热量和加热新风耗热量。其设计热负荷热量和加热新风耗热量。其设计热负荷Qa（MW）为为AqQa6a10（4-3） 其中，其中，qa空调热指标（空调热指标（W/m2），可按表），可按表4-2取用；取用； A空调建筑物的建筑面积（空调建筑物的建筑面积（m2）。）。 2.空调夏季制冷热负荷空调夏季制冷热负荷 空调夏季制冷热负荷主要包括空调夏季制冷热负荷主要包括建筑维护结构传热、太阳辐射、人体散热、照明散热、电建筑维护结构传热、太阳辐射、人体散热、照明散热、电器散热等形成的制冷热负荷以及新风制冷热负荷。其设计器散热等形成的制冷热负荷以及新风制冷热负荷。其设计热负荷热负荷Qc（MW）为

6、）为 COP10c6cAqQ（4-4） 其中，其中，qc空调冷指标（空调冷指标（W/m2），可按表），可按表4-2取用；取用； A空调建筑物的建筑面积（空调建筑物的建筑面积（m2）；）； COP吸收式制冷机的制冷系数，应取用吸收式吸收式制冷机的制冷系数，应取用吸收式制冷机的制造厂提供的数据，或者在制冷机的制造厂提供的数据，或者在0.71.2范围取用。范围取用。生活热水设计热负荷生活热水设计热负荷 1.生活热水平均热负荷生活热水平均热负荷 生活热水热负荷指的是日常生生活热水热负荷指的是日常生活用热水的加热量，例如洗脸、洗澡、洗衣服、刷洗活用热水的加热量，例如洗脸、洗澡、洗衣服、刷洗

7、器皿等，需要将器皿等，需要将520的常温水加热到的常温水加热到3545使用。使用。其平均热负荷其平均热负荷Qwa（MW）为）为AqQw6wa10（4-5） 其中，其中，qw生活热水热指标（生活热水热指标（W/m2），可按表），可按表4-3取用；取用； A居住区的建筑面积（居住区的建筑面积（m2）。）。2.生活热水最大热负荷生活热水最大热负荷Qwma（MW）其中，其中，Kh小时变化系数，可取小时变化系数，可取2.53.5。wahwmaQKQ（4-6） 生产工艺设计热负荷生产工艺设计热负荷 生产工艺热负荷指的是工业生产过程的加热、烘干、蒸生产工艺热负荷指的是工业生产过程的加热、烘干、

8、蒸煮、清洗等工艺或拖动机械动力设备（如汽锤、工业汽轮煮、清洗等工艺或拖动机械动力设备（如汽锤、工业汽轮机、压气机）所需要的热量，用热设备种类繁多，用热方机、压气机）所需要的热量，用热设备种类繁多，用热方式多种多样，工作时间因生产工艺和企业管理制度而异，式多种多样，工作时间因生产工艺和企业管理制度而异，所以，不存在同一的、固定的数学计算公式。所以，不存在同一的、固定的数学计算公式。 由于各个工厂或车间的最大生产工艺热负荷不可能同时由于各个工厂或车间的最大生产工艺热负荷不可能同时出现，为了使供热系统的设计和运行更接近实际情况，集出现，为了使供热系统的设计和运行更接近实际情况，集中供热系统热网的生产

9、工艺设计热负荷中供热系统热网的生产工艺设计热负荷Qw,max（MW）取为）取为maxsh,shmaxw,QKQ（4-7） 其中，其中，Ksh同时使用系数，可取同时使用系数，可取0.60.9，当各热用户生，当各热用户生产性质相同、生产负荷平稳且连续生产时间较长，同时使产性质相同、生产负荷平稳且连续生产时间较长，同时使用系数取较高值，反之取较低值；用系数取较高值，反之取较低值；Qsh,max经核实的各经核实的各工厂或车间的最大生产工艺热负荷之和，工厂或车间的最大生产工艺热负荷之和，MW。4.1.2供热载热质及其选择供热载热质及其选择 在供热系统中，用来传送热能的媒介物质称为供热载热在供热系统中，用

10、来传送热能的媒介物质称为供热载热质。供热载热质有热水和蒸汽两种，相应的热网称为水网质。供热载热质有热水和蒸汽两种，相应的热网称为水网和汽网，两种热网的特点对比列于表和汽网，两种热网的特点对比列于表4-4中。中。 综上分析，供热载热质的选择较为复杂，应该在满足供综上分析，供热载热质的选择较为复杂，应该在满足供热的前提下，根据热电厂、热网和热用户的投资、运行方热的前提下，根据热电厂、热网和热用户的投资、运行方式，进行具体技术经济分析确定。式，进行具体技术经济分析确定。 一般，采暖、通风、热水负荷广泛以水为载热质。生产一般，采暖、通风、热水负荷广泛以水为载热质。生产工艺热负荷一般用蒸汽作为载热质，也

11、可以用高温热水作工艺热负荷一般用蒸汽作为载热质，也可以用高温热水作为载热质，到达热用户再采用蒸汽发生器产生蒸汽。为载热质，到达热用户再采用蒸汽发生器产生蒸汽。 水网的热损失比汽网少，汽轮机的热化效果好，凝结水水网的热损失比汽网少，汽轮机的热化效果好，凝结水回收率高，供热距离远，且更环保，故常常考虑尽量采用回收率高，供热距离远，且更环保，故常常考虑尽量采用热水供热。热水供热。4.2 热电联合生产及总热耗量的分热电联合生产及总热耗量的分配配4.2.1热电联合生产热电联合生产 蒸汽动力循环装置即使采用了高参数蒸汽、回热和再热蒸汽动力循环装置即使采用了高参数蒸汽、回热和再热等措施，热效率仍很少超过等措

12、施，热效率仍很少超过45%，也就是说，燃料燃烧释，也就是说，燃料燃烧释放出的热能中有大部分能量没有得到充分利用，约放出的热能中有大部分能量没有得到充分利用，约60%左左右散发到环境中，其中通过凝汽器冷却水带走而排放到大右散发到环境中，其中通过凝汽器冷却水带走而排放到大气中的能量约占总能量的气中的能量约占总能量的50%。 同一股蒸汽汽流（简称为热电联产汽流）先发电后供热同一股蒸汽汽流（简称为热电联产汽流）先发电后供热的能量生产方式称为热电联产，这种既发电又供热的发电的能量生产方式称为热电联产，这种既发电又供热的发电厂称为热电厂，其热力循环称之为供热循环，以热电联产厂称为热电厂，其热力循环称之为供

13、热循环，以热电联产方式集中供热称为热化。从工程热力学基本原理讲，热电方式集中供热称为热化。从工程热力学基本原理讲，热电联产的一个基本特征是，热用户是热功转换的冷源。联产的一个基本特征是，热用户是热功转换的冷源。 热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点 热能和电能的生产分单一能量生产和联合能量生产两种热能和电能的生产分单一能量生产和联合能量生产两种形式，即热电分产和热电联产。形式，即热电分产和热电联产。 热力设备只用来供应单一能量（热能或电能）的方式称热力设备只用来供应单一能量（热能或电能）的方式称为热电分产，如供热锅炉房只供应热能（蒸汽和

14、热水），为热电分产，如供热锅炉房只供应热能（蒸汽和热水），凝汽式发电厂只供应电能，如图凝汽式发电厂只供应电能，如图4-1（a）所示；又如凝汽）所示；又如凝汽式发电厂在供应电能的同时，由锅炉产生的蒸汽经减温减式发电厂在供应电能的同时，由锅炉产生的蒸汽经减温减压后直接向热用户供应蒸汽，虽然也同时供应两种能量，压后直接向热用户供应蒸汽，虽然也同时供应两种能量，但仍属热电分产，见图但仍属热电分产，见图4-1（b）所示。）所示。 热电厂的常见生产方式有：背压式汽轮机、调节抽汽式热电厂的常见生产方式有：背压式汽轮机、调节抽汽式汽轮机、背压式汽轮机加凝汽式汽轮机三种，其原则性热力汽轮机、背压式汽轮机加凝汽式

15、汽轮机三种，其原则性热力系统图分别为图系统图分别为图4-2（a）、（）、（b）和（）和（c）。其共同点是，）。其共同点是，都要采用减温减压装置作为尖峰热负荷期使用，及对汽轮机都要采用减温减压装置作为尖峰热负荷期使用，及对汽轮机供热的备用。可见，在热电厂里，既有热电联产生产方式，供热的备用。可见，在热电厂里，既有热电联产生产方式，又有热电分产生产方式。又有热电分产生产方式。 排汽压力高于大气压的汽轮机称为背压式汽轮机，如图排汽压力高于大气压的汽轮机称为背压式汽轮机，如图4-2（a）所示。这种系统没有凝汽器，蒸汽在汽轮机内做）所示。这种系统没有凝汽器，蒸汽在汽轮机内做功后具有一定压力，通过管路送给

16、热用户使用，无冷源热功后具有一定压力，通过管路送给热用户使用，无冷源热损失（实质上，热用户就是热功转换的冷源），热经济性损失（实质上，热用户就是热功转换的冷源），热经济性最高，而且结构简单，投资少；其缺点是：发电和供热相最高，而且结构简单，投资少；其缺点是：发电和供热相互制约，难以同时满足用户对于电、热负荷两种能量的需互制约，难以同时满足用户对于电、热负荷两种能量的需要；其机组适应性差，在热负荷变化时，机组的电功率变要；其机组适应性差，在热负荷变化时，机组的电功率变化剧烈，相对内效率也会显著降低。化剧烈，相对内效率也会显著降低。 蒸汽在调节抽汽式汽轮机中膨胀至一定压力时，被抽出蒸汽在调节抽汽式

17、汽轮机中膨胀至一定压力时，被抽出一部分送给热用户，其余蒸汽则经过调节装置继续在汽轮一部分送给热用户，其余蒸汽则经过调节装置继续在汽轮机内做功，乏汽送往凝汽器。这种循环能自动调节热、电机内做功，乏汽送往凝汽器。这种循环能自动调节热、电出力，保证供汽量和供汽参数，从而可以在满足热用户要出力，保证供汽量和供汽参数，从而可以在满足热用户要求的同时参加电负荷调峰，如图求的同时参加电负荷调峰，如图4-2（b）所示。）所示。 抽汽式汽轮机因同时存在凝汽发电和热化发电，故整抽汽式汽轮机因同时存在凝汽发电和热化发电，故整个机组的热经济性介于凝汽式机组与背压式机组之间，个机组的热经济性介于凝汽式机组与背压式机组之

18、间，主要取决于热化发电所占比例的大小；且调节抽汽的回主要取决于热化发电所占比例的大小；且调节抽汽的回转隔板增加了节流损失，使机组的相对内效率比纯凝汽转隔板增加了节流损失，使机组的相对内效率比纯凝汽式机组的低。式机组的低。 热电联产的热量法定性分析热电联产的热量法定性分析 下面对具有相同初参数的纯凝汽式机组和背压式机组的下面对具有相同初参数的纯凝汽式机组和背压式机组的理想循环进行定性分析。理想循环进行定性分析。如图如图4-3（a）所示，理想朗肯循环的效率和实际朗肯循环效）所示，理想朗肯循环的效率和实际朗肯循环效率的表达式分别为率的表达式分别为a0cacacact0000c11wqq

19、qhhqqqhh i0cccci0000c11wqqqhhqqqhh （4-8） （4-9） 如图如图4-3（b）所示的供热循环，即背压式汽轮机组的循）所示的供热循环，即背压式汽轮机组的循环，其理想的热效率与实际热效率的表达式分别为：环，其理想的热效率与实际热效率的表达式分别为： 1)()(h0hhaha00haathhhhhhhqqw0hhhahahihih00h1hhhhhhwqqhh（4-10）（4-11） 热电厂的节煤量是指在能量（热负荷热电厂的节煤量是指在能量（热负荷Q，电负荷，电负荷W）供应）供应相等的原则下，热电厂与热电分产方式相比节省的燃料量。相等的原则下，热电厂与热电分产方式

20、相比节省的燃料量。 图图4-4（a）、（）、（b）为热电厂及热电分产的热力系统图。）为热电厂及热电分产的热力系统图。 热电分产时，电能由电力系统中的凝汽式发电厂（称代热电分产时，电能由电力系统中的凝汽式发电厂（称代替凝汽式机组）生产，热能由分散的小锅炉供应。替凝汽式机组）生产，热能由分散的小锅炉供应。 sssssssscpdtpcptp,edtp,hssehBBBBBBBBBB （4-12）scpcpbpimg0.1230.123BWW （4-13）shhsdb,dp,db,dp,d2930829308QQB （4-14）shcbpmgii,cihshb,dp,dbp0.12311111293

21、08BWWQ （4-17a） 式（式（4-17a）等号右边第一项为热电厂发电较分产发电的）等号右边第一项为热电厂发电较分产发电的节煤量，第二项为热电厂供热较分产供热的节煤量。节煤量，第二项为热电厂供热较分产供热的节煤量。就供热节煤而言，只要保持就供热节煤而言，只要保持 bphsb,dp,d （4-18）供热方面就能节省燃料。供热方面就能节省燃料。 4.2.3热电厂总热耗量的分配热电厂总热耗量的分配 分产的发电和供热是各自独立的，因此其发电及供热分产的发电和供热是各自独立的，因此其发电及供热所消耗的热量（或耗煤量）是明确的。对联产而言，同所消耗的热量（或耗煤量）是明确的。对联产而言，同一股联产汽

22、流既发电又供热，只能对热电厂总热耗量一股联产汽流既发电又供热，只能对热电厂总热耗量（或耗煤量）在两种能量产品之间进行合理分配，才能（或耗煤量）在两种能量产品之间进行合理分配，才能确定电能和热能的生产成本及其相关的热经济指标。确定电能和热能的生产成本及其相关的热经济指标。tpQbp0D0hcDchhhh,tDchfwhhshhhhsQQbhh,bD图图4-5 热电厂系统简图热电厂系统简图热量法热量法将热电厂的总热耗量按生产两种能量的用热数量比例进行将热电厂的总热耗量按生产两种能量的用热数量比例进行分配，它只考虑能量的数量，不考虑能量的质量差别。如分配，它只考虑能量的数量，不考虑能量

23、的质量差别。如果没有减温减压供热，热电厂采用的是非再热机组，则热果没有减温减压供热，热电厂采用的是非再热机组，则热电厂总热耗量电厂总热耗量Qtp（kJ/h）为）为00fwb0tptpnetbbpbpDhhQQQB q （4-19） Btp热电厂总燃料消耗量（热电厂总燃料消耗量（kg/h） qnet燃料的低位发热值燃料的低位发热值 （kJ/kg）按热量法分配热电厂总热耗时，分配给供热方面的热耗量按热量法分配热电厂总热耗时，分配给供热方面的热耗量Qtp,h按从热电厂锅炉直接引出的集中供热计量，即按从热电厂锅炉直接引出的集中供热计量，即 hhhhtp,hbbppDhhQQ （4-20） Qh 热电厂

24、供出的热量热电厂供出的热量 hh供热抽汽焓（供热抽汽焓（kJ/kg） 供热蒸汽的凝结水焓（供热蒸汽的凝结水焓（kJ/kg） hh用热用户得到的热量用热用户得到的热量Q计算，可表示为计算，可表示为 tp,hbhspQQ （4-21） 热电厂供热的热效率为热电厂供热的热效率为 tp,hbhstp,hpQ=Q （4-22） hs热网效率热网效率 tp,h热电厂供热的热效率热电厂供热的热效率 分配给发电方面的热耗量为分配给发电方面的热耗量为 0h0hstp,etptp,hbpbpQQQQQQQ （4-23） 联产发电部分的绝对内效率为联产发电部分的绝对内效率为1。 以背压式汽轮机为例说明（抽汽式汽轮机

25、中联产汽流以背压式汽轮机为例说明（抽汽式汽轮机中联产汽流发电部分等同于背压机）。发电部分等同于背压机）。 依据热力学第一定律，其能量平衡式为依据热力学第一定律，其能量平衡式为 0ihheQWQQQWi_汽轮机的内功率（汽轮机的内功率（kJ/h）;Q(e)_分配给发电部分的分配给发电部分的热耗量（热耗量（kJ/h）; Qh=Q(h)_供热耗热量（供热耗热量（kJ/h），因锅），因锅炉效率和管道效率均等于炉效率和管道效率均等于1，即没考虑这两个效率。，即没考虑这两个效率。 汽轮机的绝对内效率汽轮机的绝对内效率 ： i1eieeQWQQ （4-24） 热量法将分配给供热的热耗量按等数量的新蒸汽折算，

26、热量法将分配给供热的热耗量按等数量的新蒸汽折算，未考虑在汽轮机中已做功的实际情况，也未考虑热电两未考虑在汽轮机中已做功的实际情况，也未考虑热电两种产品间的质量差别，将热电联产的节能效益全部归发种产品间的质量差别，将热电联产的节能效益全部归发电部分。电部分。 按热量法分配给供热的热耗量按热量法分配给供热的热耗量Qtp,h是作为电站锅炉集是作为电站锅炉集中供热来计算的，不论供热蒸汽参数的高低，一律按锅中供热来计算的，不论供热蒸汽参数的高低，一律按锅炉新蒸汽直接供热方式处理的方法，不利于鼓励用户降炉新蒸汽直接供热方式处理的方法，不利于鼓励用户降低用热参数，也不能调动电厂改进热功转换技术的积极低用热参

27、数，也不能调动电厂改进热功转换技术的积极性，从而使热电联产总的热经济性降低。这种将热电联性，从而使热电联产总的热经济性降低。这种将热电联产的热经济效益分摊到发电方面的分配法，简称为产的热经济效益分摊到发电方面的分配法，简称为“好好处归电法处归电法”。 实际焓降法实际焓降法 实际焓降法是把联产汽流的热耗量，按联产供热抽汽汽实际焓降法是把联产汽流的热耗量，按联产供热抽汽汽流在汽轮机中少做的功（或称实际焓降不足）与新汽实际流在汽轮机中少做的功（或称实际焓降不足）与新汽实际焓降的比例来分配供热的热耗量，其基本的思想是考虑了焓降的比例来分配供热的热耗量，其基本的思想是考虑了供热抽汽使汽流未

28、能完全膨胀到排汽参数，则供热应按比供热抽汽使汽流未能完全膨胀到排汽参数，则供热应按比例承担少做功对应的热耗量。例承担少做功对应的热耗量。 分配给联产供热的热耗量为（仅存在抽汽汽流联产供热）分配给联产供热的热耗量为（仅存在抽汽汽流联产供热）th,thctp,htp00cDhhQQDhh（4-25） 上式成立的前提为，来自锅炉的新蒸汽经减温减压供上式成立的前提为，来自锅炉的新蒸汽经减温减压供热量为零，且机组无再热（对再热机组还应考虑再热中热量为零，且机组无再热（对再热机组还应考虑再热中的吸热项）。的吸热项）。 若电厂还有新蒸汽直接减温减压后对外供热，则应将若电厂还有新蒸汽直接减温减压后对外供热，则

29、应将其供热量直接加在供热方面，减温减压后的供热量为其供热量直接加在供热方面，减温减压后的供热量为bh,bhhtp,hbpDhhQ （4-26） 则供热总的热耗量为则供热总的热耗量为 tbtp,htp,htp,hQQQ（4-27） 发电的热耗量为发电的热耗量为 tp,etptp,hQQQ（4-28） 实际焓降法对联产发电而言，其冷源损失实际焓降法对联产发电而言，其冷源损失 全全部由发电承担，即供热部分未分摊任何冷源损失，热电联部由发电承担，即供热部分未分摊任何冷源损失，热电联产的好处全部由供热部分独占，所以称之为联产效益归热产的好处全部由供热部分独占，所以称之为联产效益归热法，也称法，也称“好处

30、归热法好处归热法”。这种热耗量的分摊方法，考虑。这种热耗量的分摊方法，考虑了供热抽汽的品位，用户要求的供热参数越高，分摊的热了供热抽汽的品位，用户要求的供热参数越高，分摊的热耗量越大，所以可鼓励热用户主动降低对供热参数的要求，耗量越大，所以可鼓励热用户主动降低对供热参数的要求，从而提高热化的节能效果。但抽汽式汽轮机的供热调节装从而提高热化的节能效果。但抽汽式汽轮机的供热调节装置不可避免地会增加流动阻力，从而使该机组的凝汽发电置不可避免地会增加流动阻力，从而使该机组的凝汽发电部分的内效率降低，热耗增大，使得热电厂发电方面不但部分的内效率降低，热耗增大，使得热电厂发电方面不但得不到好处，反而多耗煤

31、。所以该分配方法使热电厂发电得不到好处，反而多耗煤。所以该分配方法使热电厂发电方面难以接受。方面难以接受。h,tccDhh做功能力法做功能力法 做功能力法是按联产供热蒸汽与新蒸汽的做功能力的做功能力法是按联产供热蒸汽与新蒸汽的做功能力的比例来分配热电厂的总热耗量，即按蒸汽的做功能力在比例来分配热电厂的总热耗量，即按蒸汽的做功能力在电、热两种产品间分配。按此方法，联产汽流的热耗量电、热两种产品间分配。按此方法，联产汽流的热耗量中，供热方面分摊的热耗量为中，供热方面分摊的热耗量为th,thtp,htp00DeQQDe（4-29） 00amb 0ehTshhamb hehTse0、eh

32、新蒸汽及供热抽汽的比新蒸汽及供热抽汽的比 （kJ/kg）；）； h0、hh新蒸新蒸汽及供热抽汽的比焓（汽及供热抽汽的比焓（kJ/kg）；）； s0、sh新蒸汽及供热抽新蒸汽及供热抽汽的比熵（汽的比熵（kJ/kgK）；）；Tamb环境温度（环境温度（K）。）。 这种分配方法以热力学第一及第二定律为依据，同时考这种分配方法以热力学第一及第二定律为依据，同时考虑了热能的数量和质量差别。但是，此法与实际焓降法的虑了热能的数量和质量差别。但是，此法与实际焓降法的分配结果相差无几，也就是说，热电联产的好处，大部分分配结果相差无几，也就是说，热电联产的好处，大部分仍归供热方面所得，发电方面分摊所得好处还不足

33、以补偿仍归供热方面所得，发电方面分摊所得好处还不足以补偿因汽轮机绝对内效率降低而多耗的热量，所以电厂方面仍因汽轮机绝对内效率降低而多耗的热量，所以电厂方面仍不能接受这种热电厂总热耗量的分配方法。不能接受这种热电厂总热耗量的分配方法。 以上三种方法都有其局限性。相对而言，热量法的分配以上三种方法都有其局限性。相对而言，热量法的分配方法较为简单，已成为长期且广泛采用的方法。方法较为简单，已成为长期且广泛采用的方法。4.3 热电厂主要热经济指标热电厂主要热经济指标 对于热电厂，因同一股联产汽流既发电又供热，电能对于热电厂，因同一股联产汽流既发电又供热，电能与热能形式不同，而且电、热两种能量产品的质量

34、不等与热能形式不同，而且电、热两种能量产品的质量不等价；且供热参数不同，热能的品位也不同；此外，当热价；且供热参数不同，热能的品位也不同；此外，当热电厂有主蒸汽经减温减压后直接供热时，热电厂内还同电厂有主蒸汽经减温减压后直接供热时，热电厂内还同时存在热电分产的生产方式，以及抽汽式汽轮机的凝汽时存在热电分产的生产方式，以及抽汽式汽轮机的凝汽流是经常存在的热电分产的生产方式。显然，热电厂的流是经常存在的热电分产的生产方式。显然，热电厂的主要热经济指标比凝汽式电厂的复杂得多。迄今为止，主要热经济指标比凝汽式电厂的复杂得多。迄今为止，尚未有可与凝汽式电厂相类比的、同时可反映能量的数尚未有可与凝汽式电厂

35、相类比的、同时可反映能量的数量与质量、且计算简便的单一的热电厂用的热经济指标，量与质量、且计算简便的单一的热电厂用的热经济指标，热电厂只能采用既有总指标又有分项指标的综合指标来热电厂只能采用既有总指标又有分项指标的综合指标来进行评价。进行评价。4.3.1热电厂总的热经济指标热电厂总的热经济指标热电厂总的热经济指标包括热电厂的燃料利用系数热电厂总的热经济指标包括热电厂的燃料利用系数 、热、热化发电率化发电率和热电比。和热电比。tp热电厂的燃料利用系数热电厂的燃料利用系数 热电厂的燃料利用系数或总热效率定义为热电厂生热电厂的燃料利用系数或总热效率定义为热电厂生产的电、热两种能量的数量

36、之和与热电厂输入能量之产的电、热两种能量的数量之和与热电厂输入能量之比，即比，即tpnettphtp3600qBQW （4-30）W热电厂发电功率，热电厂发电功率，MW；Qh热电厂供热量，热电厂供热量，MJ/h；Btp热电厂煤耗量，热电厂煤耗量，t/h；qnet煤炭地位发热值，煤炭地位发热值，kJ/kg。供热机组的热化发电率供热机组的热化发电率 （kWh/GJ） 热化发电率只与联产汽流生产的电能和热能有关。联热化发电率只与联产汽流生产的电能和热能有关。联产汽流生产的电能产汽流生产的电能Wh称为热化发电量，联产汽流供出的称为热化发电量，联产汽流供出的热量热量Qh,t称为热化供热量。

37、称为热化供热量。 热化发电率热化发电率 （kWh/GJ）是指质量不等价的热电联产）是指质量不等价的热电联产部分的热化发电量部分的热化发电量Wh与热化供热量与热化供热量Qh,t的比值，即单位热的比值，即单位热化供热量的电能生产率，其表达式为化供热量的电能生产率，其表达式为hh,tWQ （4-31） f wh21Z-1Zcc,Dhh,th,Dh0ihhcWWWW(1)h, hW,mahh,whh,tD12ZZ-1图图4-6热电厂给水回热系统热电厂给水回热系统 总的热化发电量总的热化发电量Wh（kW）为）为 hj0jmgh,t0hmgoihhh136003600ZDhhDhhWWW （4-32） 对

38、外供热蒸汽的热化发电量称为外部热化发电量对外供热蒸汽的热化发电量称为外部热化发电量 回热抽汽用以回热给水，实质也是热电联产，其热回热抽汽用以回热给水，实质也是热电联产，其热化发电量称为内部热化发电量化发电量称为内部热化发电量 热化供热汽流量热化供热汽流量 （kg/h）；）； 各级抽汽加热由于供热回水所增加的回热抽汽量各级抽汽加热由于供热回水所增加的回热抽汽量 （kg/h）；）；hj 各级回热抽汽的焓（各级回热抽汽的焓（kJ/kg）。）。 ohWihWh,tDhjD热化的供热量热化的供热量 （GJ/h） h,tQ)(10wh,hth,6t ,hhhDQ（4-33） 热网中有工质损失，返回水率为热

39、网中有工质损失，返回水率为，则需补充热网水，则需补充热网水（1- ），两者混合后的热网返回水的比焓），两者混合后的热网返回水的比焓hh,w为为 h,whW,ma1hhh（4-34） _补充水的比焓（补充水的比焓（kJ/kg）；W,mah将式（将式（4-32）和式（）和式（4-33）代入式（）代入式（4-31）中，有）中，有)1 ()(278)1 ()(103600)()1 (wh,hgmh0wh,hth,6gmh0th,oioth,ihohth,hehhhhehhDhhDeQWWQW（4-35） o 、 i分别称为外部、内部热化发电率分别称为外部、内部热化发电率 e称为相对热化份额，其表达式为

40、称为相对热化份额，其表达式为 hij0jh1ohh,t0hZDhhWeWDhh（4-36） 热化发电率与热电厂供热机组的初参数及其主要热力热化发电率与热电厂供热机组的初参数及其主要热力系统参数（再热参数、回热参数、供热抽汽参数）以及系统参数（再热参数、回热参数、供热抽汽参数）以及技术完善程度（技术完善程度（mg）有关，也与供热返回水率、返回）有关，也与供热返回水率、返回水参数和补水参数有关。任一因素的改善都可提高热化水参数和补水参数有关。任一因素的改善都可提高热化发电率。对外供热量一定时，热化发电率越高，则热化发电率。对外供热量一定时，热化发电率越高，则热化发电量也越大，从而可以减少系统的凝汽

41、发电量，节省发电量也越大，从而可以减少系统的凝汽发电量，节省更多的燃料，这说明可用作评价同类型、同参数供热机更多的燃料，这说明可用作评价同类型、同参数供热机组热经济性的质量指标。组热经济性的质量指标。 应该强调指出的是，不能用热化发电率比较凝汽式电应该强调指出的是，不能用热化发电率比较凝汽式电厂和热电厂之间的热经济性。厂和热电厂之间的热经济性。 热电比热电比 热电厂的热电比热电厂的热电比Rtp为供热机组的热化供热量与发电量之比。为供热机组的热化供热量与发电量之比。WQR3600ttp,tp（4-37）Qtp,t供热机组的热化供热量，供热机组的热化供热量，MJ/h；W供热机组发电功

42、率，供热机组发电功率，MW。 2001年年1月，国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、月，国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部在建设部在热电联产项目可行性研究技术规定热电联产项目可行性研究技术规定中规定，对中规定，对于新建热电厂：总热效率年平均要大于于新建热电厂：总热效率年平均要大于45%；热电比要大于；热电比要大于100%（对于单机（对于单机50MW及以下机组），要大于及以下机组），要大于50%（对于（对于单机单机50200MW机组，或单机机组，或单机200MW以上的抽汽凝汽两用以上的抽汽凝汽两用机组的采暖期）。机组的采暖期）。4.3.2热电厂分项计算的主要热经济指标热电厂分项计

43、算的主要热经济指标 将热电厂总热耗量将热电厂总热耗量 按热量法分为按热量法分为 后，后，可以分别计算热电厂发电与供热方面的热经济指标。可以分别计算热电厂发电与供热方面的热经济指标。tpQtp,etp,hQQ及发电方面的热经济指标发电方面的热经济指标 热电厂的发电热效率热电厂的发电热效率 tp,eetp,etp,e3600=PQ （4-38）热电厂的发电热耗率热电厂的发电热耗率 （kJ/kWh） tp,eqtp,etp,eetp,e3600QqP（4-39）热电厂的发电标准煤耗率热电厂的发电标准煤耗率 （kg标煤标煤/kWh） stp,e bstp,etp,estp,eetp,en

44、et0.123 3600=BbPq（4-40） 上述三个指标中，与凝汽式电厂的指标类似，也是已知其上述三个指标中，与凝汽式电厂的指标类似，也是已知其一，即可求得其余两个。一，即可求得其余两个。供热方面的热经济指标供热方面的热经济指标 热电厂供热热效率热电厂供热热效率tp,h tp,hbhstp,hpQ=Q （4-41）热电厂供热标准煤耗率热电厂供热标准煤耗率 （kg标煤标煤/GJ） stp,hb6stp,h6tp,hstp,hnettp,h34.1 1010=QBbq（4-42）上述两个指标，二者知其一，可求另一个。上述两个指标，二者知其一，可求另一个。4.4 热电厂的热化系数与

45、供热机组选型热电厂的热化系数与供热机组选型4.4.1热电厂的热化系数热电厂的热化系数 表示热化程度的比值称为热化系数，有小时热化系数表示热化程度的比值称为热化系数，有小时热化系数和年热化系数之分。通常采用的是小时热化系数，简称和年热化系数之分。通常采用的是小时热化系数，简称热化系数，以热化系数，以atp表示，是指供热式机组的小时最大热化表示，是指供热式机组的小时最大热化供热量供热量 与热网的小时最大热负荷与热网的小时最大热负荷 之比。之比。maxth,QmaxhQmaxhmaxth,tpQQ（4-43）如图如图4-7所示。图中曲线所示。图中曲线abcde为年热负荷持续时间曲线，为年热负荷持续时

46、间曲线，曲线上任意点的纵坐标为小时热负荷曲线上任意点的纵坐标为小时热负荷Q（GJ/h），横坐），横坐标为在一年中大于等于热负荷标为在一年中大于等于热负荷Q持续的小时数（持续的小时数（h）。）。 oabfgcde,hQ,GJ/hQhmaxmaxh,tQ图图4-7 热化系数的定义图热化系数的定义图ahath,atpQQ（4-44）该持续时间曲线下的面积该持续时间曲线下的面积abcdeoa表示全年热负荷表示全年热负荷 （全年供热量），面积（全年供热量），面积fbcdeof表示供热机组年热化供表示供热机组年热化供热量热量 。 与与 之比为年热化系数之比为年热化系数 。ahQath,Qath,QahQa

47、tp 实质上，热化系数反映了能量供应系统内热电联产实质上，热化系数反映了能量供应系统内热电联产机组供热容量与尖峰锅炉供热容量的比例，决定着新建机组供热容量与尖峰锅炉供热容量的比例，决定着新建供热机组的容量，影响着新建热电厂容量与凝汽发电厂供热机组的容量，影响着新建热电厂容量与凝汽发电厂容量的比例。容量的比例。 理论上，热化系数最佳值处在小于理论上，热化系数最佳值处在小于1的范围内，如图的范围内，如图4-8所示。所示。 oabcde,hGJ/hkW =1tptp 1 1tpaeWhaacWtpahWWca图图4-8 理论最佳热化系数分析用图理论最佳热化系数分析用图 理论上的最佳热化系数以热电厂系

48、统的热经济性最佳理论上的最佳热化系数以热电厂系统的热经济性最佳为目标。理论上的最佳热化系数的大小，首先取决于热为目标。理论上的最佳热化系数的大小，首先取决于热电厂全年热负荷持续时间曲线图的形状，其图形越尖陡，电厂全年热负荷持续时间曲线图的形状，其图形越尖陡，则热化系数最佳值越小；其次取决于代替凝汽式发电厂则热化系数最佳值越小；其次取决于代替凝汽式发电厂与热电厂凝汽流发电之间热经济性的差别，差别越大，与热电厂凝汽流发电之间热经济性的差别，差别越大，即热电厂凝汽流相对效率越低，则热化系数最佳值越小。即热电厂凝汽流相对效率越低，则热化系数最佳值越小。 工程上的最佳热化系数以热电厂系统的技术经济性最工

49、程上的最佳热化系数以热电厂系统的技术经济性最佳为目标。佳为目标。 理论上的最佳热化系数总是小于理论上的最佳热化系数总是小于1的。对于工业热负的。对于工业热负荷，理论上的最佳热化系数为荷，理论上的最佳热化系数为0.70.8。对于采暖热负。对于采暖热负荷，理论上的最佳热化系数为荷，理论上的最佳热化系数为0.50.6。4.4.2供热机组选择供热机组选择 供热机组的选择，包括台数、型号、供热容量、发电机供热机组的选择，包括台数、型号、供热容量、发电机容量，需要根据热负荷的种类和特性及其中近期发展规划，容量，需要根据热负荷的种类和特性及其中近期发展规划，通过多种装机方案的技术经济对比分析，确定最佳装机方

50、通过多种装机方案的技术经济对比分析，确定最佳装机方案。这与确定最佳热化系数是一致的，也以节煤量作为基案。这与确定最佳热化系数是一致的，也以节煤量作为基本比较参数。本比较参数。机型选择机型选择 供热机组主要有五种类型：背压式、抽汽式、凝汽供热机组主要有五种类型：背压式、抽汽式、凝汽-采暖采暖式、低真空运行和式、低真空运行和NCB型。其中，有的是设计原型，有的型。其中，有的是设计原型，有的是改造或改进的机型，还有的是改变运行方式，都在节能是改造或改进的机型，还有的是改变运行方式，都在节能实践中起到了明显的作用。实践中起到了明显的作用。小型背压汽轮机小型背压汽轮机1.背压机（背压机（B

51、型机）型机） 背压机可分为背压式和抽汽背背压机可分为背压式和抽汽背压式，也分别称为压式，也分别称为B型机和型机和CB型机。抽汽式机组型机。抽汽式机组可分为单抽机组和双抽机组，也分别称为可分为单抽机组和双抽机组，也分别称为C型机型机和和CC型机。型机。CB型和型和CC型机组都是为了同时满足型机组都是为了同时满足两种供热参数并且获得较高的热经济性而设计的。两种供热参数并且获得较高的热经济性而设计的。 背压式汽轮机没有凝汽器，其排汽压力根据热用户背压式汽轮机没有凝汽器，其排汽压力根据热用户要求和热网压降设计确定。背压机组设计工况效率要求和热网压降设计确定。背压机组设计工况效率高，结构简单，投资小。但

52、其电负荷为强迫电负荷，高，结构简单，投资小。但其电负荷为强迫电负荷，即，发电量决定于热负荷。偏离设计工况时，其相即，发电量决定于热负荷。偏离设计工况时，其相对内效率急剧降低，热化发电量降低，使得电网备对内效率急剧降低，热化发电量降低，使得电网备用容量增大。背压机组适用于常年稳定可靠的工业用容量增大。背压机组适用于常年稳定可靠的工业热负荷。热负荷。2.抽汽机（抽汽机（C型机）型机） 抽汽式机组是从汽轮机中间某级后抽汽式机组是从汽轮机中间某级后抽出部分蒸汽通过热网管道供给热用户的凝汽机组。抽出部分蒸汽通过热网管道供给热用户的凝汽机组。在一定的范围内，抽汽机组可以做到热、电负荷独立在一定的范围内，抽

53、汽机组可以做到热、电负荷独立调节，即，同时满足两种耗能用户的需要。也就是说，调节，即，同时满足两种耗能用户的需要。也就是说，抽汽机组也可以参加电网调峰。抽汽机组的热化发电抽汽机组也可以参加电网调峰。抽汽机组的热化发电部分热效率高，相同于背压机组，循环效率部分热效率高，相同于背压机组，循环效率=1；但是，；但是，由于抽汽调节装置的存在，对凝汽流有阻力产生，故由于抽汽调节装置的存在，对凝汽流有阻力产生，故而，凝汽流的绝对内效率低于代替凝汽式机组。抽汽而，凝汽流的绝对内效率低于代替凝汽式机组。抽汽式机组适合于全年较稳定的热负荷。式机组适合于全年较稳定的热负荷。3.凝汽凝汽-采暖两用机（采暖两用机（N

54、C型机）型机） 凝汽凝汽-采暖式机组（采暖式机组（NC机组）是在凝汽机组的基础上为采暖热用户改装的机机组）是在凝汽机组的基础上为采暖热用户改装的机型。改装的方法是，在中低压缸导汽管上安装蝶阀，型。改装的方法是，在中低压缸导汽管上安装蝶阀，并在蝶阀前接出抽汽管道和安装抽汽阀将蒸汽送入热并在蝶阀前接出抽汽管道和安装抽汽阀将蒸汽送入热网加热器。热网加热器疏水返回到除氧器。非采暖期网加热器。热网加热器疏水返回到除氧器。非采暖期里转入凝汽发电运行，蝶阀的节流使得热耗率升高里转入凝汽发电运行，蝶阀的节流使得热耗率升高0.20.3%，但仍然比，但仍然比C型机组热经济性高。在采暖型机组热经济性高。在采暖期里，

55、比期里，比C型机组热经济性稍低，因为，型机组热经济性稍低，因为，C型机组在型机组在采暖期属于设计工况，采暖期属于设计工况，NC型机组属于非设计工况，型机组属于非设计工况，低压缸蒸汽量减少，鼓风损失增大。低压缸蒸汽量减少，鼓风损失增大。4.低真空运行低真空运行 低真空运行指的是，利用凝汽机或抽汽凝低真空运行指的是，利用凝汽机或抽汽凝汽机低真空时排汽温度升高的特点，将其凝汽器作为汽机低真空时排汽温度升高的特点，将其凝汽器作为热网加热器，凝汽器的循环冷却水作为载热质，向采热网加热器，凝汽器的循环冷却水作为载热质，向采暖热用户或生活热水热用户供热的运行方式。这种运暖热用户或生活热水热用户供热的运行方式

56、。这种运行方式，无需改变汽轮机，只需改变凝汽器的循环冷行方式，无需改变汽轮机，只需改变凝汽器的循环冷却水系统，即，在原有的凝汽器循环冷却水系统的基却水系统，即，在原有的凝汽器循环冷却水系统的基础上，无论是开式冷却系统，还是闭式冷却系统，再础上，无论是开式冷却系统，还是闭式冷却系统，再并联一个通向热用户的冷却水管道系统。低真空供热并联一个通向热用户的冷却水管道系统。低真空供热运行期间，热用户是汽轮机的冷源；非供热运行期间，运行期间，热用户是汽轮机的冷源；非供热运行期间，冷却塔或江、河、湖、海是汽轮机的冷源。汽轮机都冷却塔或江、河、湖、海是汽轮机的冷源。汽轮机都有有“低真空报警值低真空报警值”作为

57、凝汽器循环冷却水系统的设作为凝汽器循环冷却水系统的设计运行上限，即汽轮机排汽温度不要超过低真空报警计运行上限，即汽轮机排汽温度不要超过低真空报警值，并应留有一定的余度，加热不足部分可以交给尖值，并应留有一定的余度，加热不足部分可以交给尖峰热网加热器完成。峰热网加热器完成。5.NCB型机型机 NCB型机组是在型机组是在NC机组的基础上改进而成的机组的基础上改进而成的供热机型。与供热机型。与NC机组不同的是，单轴改为双轴，一台机组不同的是，单轴改为双轴，一台发电机改为两台发电机。高压缸和中压缸拖动一台发电发电机改为两台发电机。高压缸和中压缸拖动一台发电机，低压缸拖动另一台发电机。改动工程量比机，低压缸拖动另一台发电机。改动工程量比NC机组机组多许多。在非供热期间，新蒸汽依次通过高压缸、中压多许多。在非供热期间，新蒸汽依次通过高压缸、中压缸和低压缸拖动两台发电机做发电运行，即缸和低压缸拖动两台发电机做发电运行，即N工况。在工况。在供热初期和中期，打开抽汽阀，中压缸排汽的一部分蒸供热初期和中期，打开抽汽阀，中压缸