第三四节热力发电厂的热经济性

第三四节热力发电厂的热经济性第1页，共37页，2023年，2月20日，星期一（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点分产：能量浪费严重，利用不合理，能量品位贬值严重联产：实现能量的有效梯级利用，能源利用率高，节能

分散供热、分产电集中供热、分产电第2页，共37页，2023年，2月20日，星期一（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点

供热式汽轮机类型：单抽（C型）凝汽式汽轮机、双抽（CC型）凝汽式汽轮机、背压式（B型）汽轮机或抽背式（CB型）汽轮机、凝汽—采暖两用机组、低真空供热凝汽机组

对于抽汽式汽轮机，只有先发电后供热的供热汽流Dh才属热电联产，它的凝汽流Dc仍属于分产发电。BTGC型汽轮机B型、N型汽轮机BGNCNhG第3页，共37页，2023年，2月20日，星期一（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点

抽汽式汽轮机（C型、CC型）：C型表示汽轮机带有一级可调整抽汽，可供工业用汽，压力调整范围0.78-1.23MPa；可供采暖用汽，压力调整范围0.118-0.245MPa热电负荷可独立调节，运行灵活有最小凝汽流量，以保证低压缸通风冷却由于通流部分装有旋转隔板以调节供热抽汽流量和压力，凝汽流存在节流损失，凝汽流的绝对内效率比同参数凝气机组低

背压式汽轮机（B型、CB型）：热能利用率高，结构简单，无凝汽器，节省投资以热定电，热电不能独立调节，难以同时满足热电负荷需要，所缺电量由电网补偿，增大了电力系统备用容量背压高，整机焓降小，若偏离设计工况，机组相对内效率显著下降，必须有稳定可靠热负荷才选用第4页，共37页，2023年，2月20日，星期一（二）热电分别能量生产与热电联合能量生产的特点

凝汽—采暖两用机组：中低压缸的导汽管上安装蝶阀调节抽汽量，在采暖期供热，在非采暖期或暂无热负荷时以凝汽机组运行高压缸通流容积按凝汽流设计，供热以牺牲电功率为代价由于蝶阀压损影响，非采暖期凝汽运行热经济性会下降约0.1%-0.5%设计制造简单，成本低

低真空供热凝汽机组：提高机组背压用循环水供热，减少电功率第5页，共37页，2023年，2月20日，星期一（三）热电联产的热量法（效率法）定性分析

第6页，共37页，2023年，2月20日，星期一理想朗肯循环热效率ηt和实际朗肯循环热效率ηi为：

理想纯供热循环的热效率ηth及其实际循环热效率ηih为：

第7页，共37页，2023年，2月20日，星期一（1）朗肯循环的ηt、ηi值均较低，其排汽虽有较大热量，但品位低，无法对外供热，冷源损失大，能源利用率低；（2）纯供热循环的ηth、ηih均为1，无冷源损失；

在满足用热参数的前提下，降低ph值，可提高wi值，使热化发电比Xh=（Wh／W）提高，提高经济性；

给水回热循环的回热抽汽流也属于热电联产的性质；（3）对于抽汽凝汽式机组，其中的供热汽流完全没有冷源热损失，它的ηih仍为1。它的凝汽汽流仍有冷源热损失，该凝汽流的ηic小于1，比相同循环参数、同容量的凝汽式汽轮机（即代替电厂的汽轮机）的绝对内效率ηi还要低，即ηic<ηi

（4）ηic<ηi的原因为：①节流导致的不可逆热损失。②非设计工况的效率要降低。③初参数都低于代替电站的凝汽式机组。④供水条件比凝汽式电厂的差，使其热经济性有所降低。第8页，共37页，2023年，2月20日，星期一（四）热电联产的主要优缺点优点：1、节约能源2、减轻大气污染，改善环境3、提高供热质量，改善劳动条件4、其他经济效益缺点：1、与同容量凝汽电厂相比热电厂投资大（锅炉容量大、汽轮机结构复杂、水处理设备大，每千瓦投资大1-2倍）2、工质损失大，水处理设备投资和运行费用增加，对外供热能力减小时，热力设备运行可靠性降低3、凝汽流发电经济性差第9页，共37页，2023年，2月20日，星期一热电厂热经济性指标——应能反映能量转换过程的技术完善程度，既便于在供热式机组之间、热电厂间进行比较，也便于在凝汽式电厂和热电厂间比较（一）热电厂总的热经济性指标1、热电厂的燃料利用系数ηtp

——热电厂对外供电、热之和与输入能量之比二、热电厂的主要热经济性指标

3600tphtpQQW+=h

数量利用指标估算燃料消耗量2、热电比第10页，共37页，2023年，2月20日，星期一3、热化发电率ω

——质量不等价的热化发电量与热化供热量的比值热化供热量：热化发电量：第11页，共37页，2023年，2月20日，星期一第12页，共37页，2023年，2月20日，星期一分析：

—与热电厂采用的供热式机组类型及其主要蒸汽参数、返回水率及其水温，补充水温、设备的技术完善程度有关—热电联产的质量指标，比较供热机组间热功转换过程技术完善的程度；—只与热电联产部分的热、电有关；—只能比较抽汽参数相同的供热机组间的热经济性第13页，共37页，2023年，2月20日，星期一（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)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==第14页，共37页，2023年，2月20日，星期一2、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)()()(按热量法分配hspbhtphtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htpshtpshtpQBbh==第15页，共37页，2023年，2月20日，星期一（三）我国发展热电联产的热经济指标规定1、供热式机组：（1）总热效率（燃料利用系数）平均大于45%（2）单级容量50MW以下机组，热电比年平均大于100%；50MW至200MW以下机组热电比年平均大于50%；200MW及以上抽汽凝汽两用供热机组，采暖期热电比应大于50%

2、燃气—蒸汽联合循环：燃气轮机+供热余热锅炉、燃气轮机+余热锅炉+供热式汽轮机。总热效率年平均大于55%，热电比年平均大于30%第16页，共37页，2023年，2月20日，星期一三、热电联产总热耗量的分配第17页，共37页，2023年，2月20日，星期一三、热电联产总热耗量的分配热电联产总热耗量的分配方法：热量法（热电联产效益归电）实际焓降法（热电联产效益归热）做功能力法（热电联产效益折中）第18页，共37页，2023年，2月20日，星期一（一）热量法

——将热电联产的总热耗量按产品数量比例进行分配热电联产总热耗量：分配给供热的热耗量：分析：从热能数量利用的观点来分配热耗；没有考虑热能质量上的差别；供热热耗量Qtp(h)是几种方法中最大的；好处归电（热化发电部分没有冷源热损失）；不能调动改进热功转化过程的积极性；不利于鼓励热用户降低用热参数第19页，共37页，2023年，2月20日，星期一（二）实际焓降法

——按联产供热汽流在汽轮机中少做的功（实际焓降不足）与新蒸汽实际的焓降来分配供热的热耗量分配给供热的热耗量：减温减压器的热耗量：供热总热耗量：发电热耗量：第20页，共37页，2023年，2月20日，星期一特点：考虑外供热抽汽在汽轮机中做功的影响；考虑热能质上的差别；供热部分没有分担热功转换过程中的冷源损失和不可逆损失；供热热耗量Qtp(h)

最小，好处归热；可鼓励热用户降低用热参数第21页，共37页，2023年，2月20日，星期一（三）做功能力法

——把联产汽流的热耗量按蒸汽的最大做功能力在电、热两种产品之间分配分配给供热的热耗量：比火用：分析：同时考虑热能的质量和数量；热电联产的热经济效益分配到热电两种产品上；供热抽汽（排汽）温度与环境温度接近，分析结果与实际焓降法近似第22页，共37页，2023年，2月20日，星期一第四节热电厂的节煤条件及节煤量计算一、比较基础

1、遵循能量供应相等原则，假定联产与分产的热负荷Q、电负荷Ｗ分别相等；

2、热电分产的凝汽式机组（代替电厂）的ηb、ηp、ηm和ηg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

第23页，共37页，2023年，2月20日，星期一热电联产与分产的对比系统模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

热电分产

热电联产

第24页，共37页，2023年，2月20日，星期一二、联产较分产的节煤量在能量供应水平相等的前提下：热电分产标煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

热电联产标煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值为：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）

=△Bes+△Bhs联产发电节煤量联产供热节煤量第25页，共37页，2023年，2月20日，星期一1、供热方面的燃料节省分产供热时的标准煤耗量联产供热时的标准煤耗量联产供热较分产供热时节省的燃料量ΔBhs

第26页，共37页，2023年，2月20日，星期一分产供热时的标准煤耗率联产供热时的标准煤耗率第27页，共37页，2023年，2月20日，星期一2、发电方面的燃料节省分产发电时的标准煤耗量联产发电时的标准煤耗量(供热汽流、凝汽流)联产供热较分产供热发电时节省的燃料量ΔBes

第28页，共37页，2023年，2月20日，星期一热化发电比——热化发电量占整个机组发电量的比值联产全年节省的燃料量ΔBs

第29页，共37页，2023年，2月20日，星期一三、热电联产节省燃料的条件1、联产供热节省燃料的条件2、联产供电节省燃料的条件第30页，共37页，2023年，2月20日，星期一3、三类供热式机组的临界热化发电比[X]（1）单抽凝汽式机组第31页，共37页，2023年，2月20日，星期一对于单抽凝汽式机组，与代替凝汽式机组相比：两者蒸汽初参数同档次[Xc]>13%-15%较代替机组蒸汽初参数低一档[Xc]>40%较代替机组蒸汽初参数低两档[Xc]>50%第32页，共37页，2023年，2月20日，星期一（2）背压式机组

背压机组以供热量Qh单值确定热化发电量Wh，其不足电量W-Wh由电力系统补偿Wcs，补偿电量发电煤耗为电网平均标准煤耗率。第33页，共37页，2023年，2月20日，星期一（3）凝汽—采暖两用机组第34页，共37页，2023年，2月20日，星期一4、供热机组临界年利用小时数

Pe、Phr—供热机组额定功率和额定热化发电功率，k