热电厂的对外供热系统

1、第六章 热电厂对外供热系统 本章先介绍热负荷类型及其改变规律，而后讲汽网、水网系统及其设备，水网供热设备工况图作用及其绘制方法；最终讲热电厂经济分析，重点是选择供热式机组节煤条件式。介绍供热系统(含热电厂、热网、热用户)优化。热电厂的对外供热系统第1页第六章 热电厂对外供热系统第一节 热负荷特征及载热质选择第二节 热电厂对外供热系统第三节 热电厂经济性分析及供热机组优化本 章 提 要热电厂的对外供热系统第2页第一节 热负荷特征及载热质选择一、热负荷（一）热负荷分类热能生产过程必须随时保持产、供、销平衡，并应确保热能供给可靠性和经济性。由发电厂经过热网向热用户供给不一样用途热量，称为热负荷。 热

2、电厂的对外供热系统第3页各类热负荷特点类别特点生 产 热 负 荷热水供给负荷采暖及通风热负荷用 途用于加热、干燥、蒸馏等工艺热负荷；用作驱动汽锤、压气机、水泵等动力热负荷。印染、漂洗等生产用热水；城市公用设施及民用热水生产、城市公用事业及民用采暖及通风主要用户石油、化工、轻纺、橡胶、冶金等生产及人民生活生产及人民生活负荷特征非季节性，昼夜改变大，整年改变小非季节性，昼夜改变大，整年改变小季节性，昼夜改变小，整年改变大介质及参数普通为0.150.6MPa饱和蒸汽，也有高于1.43.0MPa蒸汽6070热水70150或更高温度热水或0.070.28MPa蒸汽工质损失率直接供汽：20%100%间接供

3、汽：0.5%2%100%水网循环水量0.5%2%热电厂的对外供热系统第4页建筑物季节性热负荷示意图；(b) 采暖热负荷图；(c) 通风热负荷图；(d) 季节性热负荷图热电厂的对外供热系统第5页（二）季节性热负荷1.采暖热负荷建筑物采暖设计热负荷采暖特征系数建筑物空气渗透系数室内计算温度建筑物外围体积当地采暖室外计算温度热电厂的对外供热系统第6页我国以日平均温度为统计基础，依据统计，采取当地历年平均每年不确保5天日平均温度值为该地采暖室外计算温度。即期间当地有100天实际日平均温度低于当地 值。热电厂的对外供热系统第7页2.通风热负荷采取强迫通风系统才有通风热负荷。建筑物通风热负荷设计值为：通风

4、换气次数通风室外计算温度热电厂的对外供热系统第8页（三）非季节性热负荷1.热水供给热负荷特点：整年改变小，日改变大热水温度普通：60-652.生产热负荷加热多用低压蒸汽：0.15-0.6MPa饱和蒸汽动力多用过热蒸汽，压力1.4-3.0MPa，温度200-300 。和详细生产工艺相关。热电厂的对外供热系统第9页（三）热负荷资料汇总与整理 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，应以各用户同时系数 1 考虑。即 负荷系数 2 供热区域内用户负荷不可能总在额定负荷下运行，不一样时间有不一样负荷系数。 热电厂的对外供热系统第10

5、页二、热负荷连续时间图图6-2(a)左半边为季节性热负荷随室外气温改变曲线，即Qs=f(t0)。右半边为季节性热负荷随时间改变曲线，即Qs=f()，称为季节性热负荷连续时间图，其横坐标为等于和低于某一室外温度连续小时数，纵坐标为该室外温度条件下每小时耗热量；曲线下面积为整年供热量。 由图6-2(a)可知，整年供热量还有以下关系式： 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； 整年采暖连续时间，h。图6-2(b)为总热负荷 (Qs+Qns) 连续时间图，

6、该图所表示为以非季节性热负荷平均值为基础，叠加季节性热负荷而成；反之，也是能够，如图6-2(c)所表示。热电厂的对外供热系统第11页图6-2 热负荷图(a)季节性热负荷连续时间图；(b)、(c)总热负荷连续时间图热电厂的对外供热系统第12页第二节 热电厂对外供热系统 一、载热质选择及供热热网水网特点为： 1.供热距离远； 2.水网是利用供热式汽轮机调整抽汽，在面式热网加热器中凝结放热，将网水加热并作为载热质经过水网对外供热，该加热蒸汽被凝结成水可全部收回热电厂，即回水率 = 100%； 3.水网设计供水温度 ，可用供热汽轮机低压抽汽作加热蒸汽，使热化发电比加大，提升其热经济性； 4.可在热电厂

7、内经过改变网水温度进行集中供热调整，而且水网蓄热能力大，热负荷改变大时仍稳定运行，水温改变缓解。 热电厂的对外供热系统第13页汽网特点是： 1. 对热用户适应性强，可满足各种热负荷，尤其是一些工艺过程如汽锤、蒸汽搅拌、动力用汽等，必须用蒸汽。2. 输送蒸汽能耗小，比水网用热网水泵输送热水耗电量低得多。3. 蒸汽密度小，因地形改变(高差)而形成静压小，汽网泄漏量较水网小2040倍。而水网密度大，事故敏感性强，对水力工况要求严格。热电厂的对外供热系统第14页二、汽网供汽系统及其设备（一）供汽方案热电厂可能供汽方案，集中画在一台机组上(实际不是这么)，如图 6-3 所表示几个。1. 由锅炉引来蒸汽经

8、减压减温后直接供汽，如图中 p1 所表示；2. 由背压机组排汽或抽汽凝汽式供热机组高压调整抽汽对外供汽，称为直接供汽方式。如图中 p3 所表示为抽汽凝汽式供热机组调整抽汽对外供热。直接供汽简单，投资省，现多采取之；3. 如供热式汽轮机排汽或调整抽汽压力略低于热用户要求，而所需蒸汽量又不大时，不宜因之多项选择一台供热式机组时，则可采取蒸汽喷射泵，其工作原理与结构特征，与凝汽器系统用射汽抽气器类似。经过蒸汽喷射泵，将供热机组压力为 p3 蒸汽，增压至 p2 后再对外直接供汽；4. 利用供热机组调整抽汽作为蒸汽发生器加热(一次)蒸汽，产生压力稍低 P4（二次蒸汽）对外供汽，称为间接供汽方式。p1p2

9、p3p4图6-3 热电厂不一样供汽方案示意图热电厂的对外供热系统第15页（二）减压减温器 减压减温器是用以降低蒸汽压力和温度设备，不但用于热电厂供热系统，凝汽式发电厂也惯用它作为厂用汽源设备，将降压减温后蒸汽用于加热重油，或作除氧器备用汽源，在单元式机组中惯用它组成旁路系统。 图 6-4 所表示为减压减温器标准性热力系统。分产供热用减压减温器出口蒸汽参数选择，不影响热电厂热经济性。作为供热抽汽用减压减温器，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端差)，并能使其疏水自流至高压除氧器。图6-4

10、减压减温器标准性热力系统疏水热电厂的对外供热系统第16页三、水网供热设备及其系统 以水为载热质采暖、通风用热水和热水负荷热水，都是经过水网热网加热器制备。（一）热网加热器类型 热网加热器是面式换热器，其工作原理和结构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；为便于清洗，多采取直管。热电厂的对外供热系统第17页普通不是按季节性热负荷最大值选择一台热网加热器，而是配置水侧串联两台热网加热器BH、PH，如图6-6所表示。 热电厂的对外供热系统第18页（二）水网加热设备选择基载热网加热器可安排在非采暖期进行检修，故

11、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%（严寒地域取上限）季节性热负荷需要。这是因为事故是短暂，而且采暖建筑有一定蓄热能力，并已确保了基本需要，其目标当然是为了降低水网供热系统投资和运行费用。至于峰载热网加热器或热水锅炉配置，应依据热负荷性质、供热距离、当地气象条件和热网系统等详细情况，综合研究确定。普通热网水泵 HP、热网凝结水(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。热电厂的对外供热系统第19页四、CC型机组供热系统图6-6所表示为CC型机组供热系统全方面性热力系统，设有BH

12、、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。其疏水方式为逐层自流，即PH疏水在正常工况时自流至BH，BH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所表示H4出口M1处)，因H4与BH加热蒸汽均引自第4级抽汽，引至H4出口M1处，换热温差最小。事故工况时，PH、BH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，正常工况是以0.781.27MPa工业调整抽汽直接对外供热，该抽汽也是PH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。 热电厂的对外供热系统第20页图6-6

13、CC型机组供热系统全方面性热力系统热电厂的对外供热系统第21页五、水网供热设备工况图 1. 绘制水网供热设备工况图目标 (1) 确定基载、峰载热网加热器以小时计最大热负荷 、 ，用以选择这些设备； (2) 不一样室外温度 时，送至基载热网加热器调整抽汽压力，为提升热化发电比，应充分利用低压抽汽； (3) 确定基载、峰载热网加热器间负荷分配； (4) 确定基载、峰载热网加热器间整年供热量 、 ，前者还可划分为采暖调整抽汽压力下限整年供热量 、调压范围内整年供热量 和采暖调整抽汽压力上限整年供热量 ；进而计算整年热化发电量，据以计算热经济指标。 热电厂的对外供热系统第22页2.绘制水网供热设备工况

14、图原始资料（内容见教材）图67 热网加热器热负荷分配图(a)水网加热器系统；(b) 、tsu、trt= f (to)和 曲线热电厂的对外供热系统第23页3. 热网加热器间热负荷分配 (1) 热网加热器间热负荷分配理论依据 供热式汽轮机调整抽汽最大抽汽量 Dh.t(M) 所确定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，采取中央质调整，即网水流量 G 不变，改变送水温度 tsu 以适应热负改变，则有 式(6-10)和上列式(A)、(B)是热网加热器间热负荷分配理论依据。热电厂的对外供热系统第24页 (2) 不受三个参量 限制。

15、 (3) 受调压低限对应 参量限制 (4) 受汽轮机最大抽汽供热量 限制 (5) 受调压高限对应 参量限制 最终要指出，这种水网供热设备工况图绘制方法，仅适合用于单一季节性热负荷；或以季节性热负荷为主，热水负荷所占百分比不大时，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)所表示，之后再进行绘制。 热电厂的对外供热系统第25页第三节 热电厂经济分析及供热系统优化 一、供热式机组选择（一）三类供热式机组临界热化发电比 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方案，比较其燃料节约；而正确选择供热式机组型式是热电联产方案关键。供热式机组有背压式 (B型、CB型)

16、、抽汽凝汽式 (C型、CC型)、和凝汽采暖两用机 (N(C)型) 三种类型。有不一样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 来选择供热式机组型式。热电厂的对外供热系统第26页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凝汽式机组三者绝对内效率值相关，并有ih=1，ihiic关系，即 ，相关公式列表汇总成表6-2。项目代替电站凝汽式机组供热式机组供热汽流凝汽汽流机组热耗率kJ/(kWh)全厂热耗率kJ/(kWh)发电标准煤耗率kg标煤/(kWh)表6-2 联产发电较分产发电节煤相关公式汇总表热电厂的对外供热系统第27页(1) 单抽凝汽式机组临界热化发电比 Xc

17、 单抽凝汽式供热机组产电节煤条件式可由式 (2-49a，定稿后核定)得到，将 Wc=WWh 关系代入该式，并整理为 单抽凝汽式机组与代替电站凝汽式机组相比，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%。热电厂的对外供热系统第28页 (2) 背压式机组临界热化发电比 XB 背压式机组以供热量 Qh 单值地决定了其热化发电量 Wh ，依据能量供给相等标准，其不足发电量 (WWh) 要由电力系统来赔偿 Wcs ，该赔偿发电量煤耗率应以电网中火电机组平均标准煤耗率 计。 同理，按式(2-49a)，背压式机组节煤条件式为 将 Wcs=WWh 关系代入上式，并

18、整理为热电厂的对外供热系统第29页(3) 凝汽-采暖两用机临界热化发电比 XN(c) (以国产200MW凝汽采暖两用机为例，)两用机在采暖期要抽汽对外供热而少发电，由电力系统赔偿，其煤耗率也以电网中火电机组平均标准煤耗率 计。两用机产电节煤条件式为：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 热电厂的对外供热系统第30页（二）供热式机组单位容量、台数及其蒸汽参数选择 图6-9所表示，当供热量 Qh 一定时，提升初压，供热机组热效率提升，且随 Qh 提升而增加；而且机组供热时提升值比不供热时高。Ph 高时，提升初

19、压使机组热效率提升幅度比 ph低时大。当然，提升初压需对应提升初温，才能确保排汽湿度在允许范围内。图示：图6-9 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热电厂的对外供热系统第31页（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，依然不能发挥供热机组节煤优越性。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； 供热机组额定供热量，GJ/h。热电厂的对外供热系统第32页 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原始条件为基准，并已知该 C50 型机组额定采暖蒸汽量 ，由例题6-1，已知 xc=0.1578。 解： 该机组额定供热量 将各值代入式(6-14)计算为 即该供热机组，在其它条件不变时，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。热电厂的对外供热系统第33页二、集中供热锅炉房 将这些分散热负荷，由容量稍大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.减轻对环境污染 ；（2）与（3）相比：1.