热电联产讲义

热电联产1热电联产的意义（1）热电联产与单一能量生产方式的比较：单一能量生产：单纯发电或单纯供热热电联产：电能热能联合生产

实现热电联产必须具备的基本条件是：有热用户，而且要保证热用户所需要的参数（压力和温度）和流量；在供热的同时还要保证必须数量的电能。热电厂节约燃料示例：图（a）：理想朗肯循环热效率ηt和实际朗肯循环热效率ηi(即汽轮机的绝对内效率)为：

(a)朗肯循环(b)供热循环图4－1朗肯循环，供热循环的T－S图分析图4－1和上述四式可知：①朗肯循环的ηt、ηi值均较低，其排汽虽有较大热量，但品位太低，无法利用，故其热能利用率很低。②纯供热循环的ηth，ηih均为1，完全没有像朗肯循环那样的冷源热损失，故可大幅度的提高热电厂的热经济性。

若取ηbηp=0.88，ηmηg=0.95，ηi=0.40，那么朗肯循环的凝汽式电厂的煤耗率为：图（b）：理想供热循环热效率ηt和实际循环热效率ηi为：

③对于抽汽凝汽式机组，可视为背压式机组与凝汽式机组复合而成，其中供热汽流是完全没有冷源热损失，它的ηth仍为1。但是它的凝汽汽流仍有被冷却水带走的冷源热损失，该凝汽流的绝对内效率ηic不仅不等于1，而且还比相同循环参数、同容量的凝汽式汽轮机(即替代电厂的汽轮机)的绝对内效率ηi要低，这是在热电联产热经济定性分析中，影响热电联产的燃料节省的不利因素。

纯供热循环的背压机的热电厂发电煤耗量为：由此可见发电的煤耗量大大降低。

（2）热电联产的优点节约能源减轻大气污染，改善环境提高供热质量，改善劳动条件其它经济效益（3）热电厂的不利因素热电厂的投资比同容量凝汽式电厂的投资大。热电厂的工质损失比凝汽式电厂大的多，补水率大，热力设备运行可靠性降低。调节抽汽式汽轮机存在凝汽流发电，比凝汽式机组热经济性差。2热电联产的基本形式(1)蒸汽轮机热电联产蒸汽轮机热电联产目前是国内外发展热化事业的基础，是联产集中供热的最主要形式。对外同时供热和发电的蒸汽轮机称为供热式汽轮机，装有供热式汽轮机的发电厂称为热电厂。供热式汽轮机的型式有：背压式汽轮机抽汽式汽轮机凝汽采暖两用机低真空供热的凝汽机组。(2)燃气轮机热电联产燃气轮机热电联产系统是利用燃气轮机的排气提供热能，来对外界供热或制冷，其系统图如下图。燃气轮机的排气在余热锅炉中加热水，产生的蒸汽直接作为生产用汽或居民生活供热。排烟：500℃废热：150℃(3)核电热电联产采用的轻水反应堆核电厂的新蒸汽参数一般是4.9～6.86MPa的饱和蒸汽或低过热度蒸汽，其装置效率只有33%左右，反应堆的热损失不到5%，即62%左右的低温热能排入大气和江河之中，不仅热损失大，而且造成热污染。热电联产就是将反应堆产生的热能转化为水蒸汽，再送往汽轮机发电的同时，利用抽汽或者排汽进行供热。利用汽轮机排汽作为采暖热源的热电联产是核电热电联产的另一种方式，为保证供暖热源的参数，采用排汽压力为0.98MPa的背压式汽轮机。自核热得来的新汽经过汽轮机作功后进入热网换热器，加热热网水，使热网水达到供暖所要求的温度。(4)内燃机热电联产

热电联产系统中应用的内燃机主要有两种：Diesel柴油机和Otto点燃式内燃机。其热电联产循环系统如下。该系统中余热回收有两种方式：高温余热回收和低温余热回收。高温余热回收在余热锅炉中进行，用以对外供热，低温余热回收为内燃机冷却系统。不同的热电联产方式性能参数：热电联产方式热电比，kW/kW发电效率，%热效率，%背压式蒸汽轮机4.0～14.314～2884～92抽汽冷凝式蒸汽轮机2.0～10.022～4060～80燃气轮机1.3～2.024～3570～85燃汽轮机联合循环1.0～1.734～4069～83内燃机1.1～2.533～5375～853、热电厂的总热耗量的分配

及主要热经济指标由于热电厂的热耗量Qtp是既发电又供热的总的热耗量，在经济性评价时，需将Qtp分为发电和供热两项，称之为分项热经济指标。热电厂总热耗Qtp与锅炉热负荷Qb，机组热耗量Q0有如下关系：对热电厂总热耗量Qtp分配方法的要求：既要反映电、热两种产品的品位不同，又要反映热电联产过程的技术完善程度，且计算简便，并能为国家节约能源，促进热化事业的发展。一、热电厂总热耗量的分配：三类典型分配方法：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：将热电联产效益折衷分摊在发电、供热两个方面。1、热量法分配——将总热耗量按照生产热、电两种能量产品的数量比例来分配，首先确定分配给供热方面的热量。

特点：1）简单直观，便于应用。2）冷源损失以热量形式供给热用户，热化发电部分不再有冷源损失，供热方面仅获得热电厂高效大锅炉的好处，但集中供热的热网效率使之打了折扣。3）仅以热力学第一定律为依据，未考虑经汽轮机做功后的供热汽流品位降低的情况，无法反映供热参数高低的情况，易造成能源浪费。2、实际焓降法——原则是：热电厂分配给供热的热耗量是按照联产供热汽流在汽轮机中少做的内功占新汽的所做内功的比例来分配。

特点：1）上式仅适用于非再热机组。2）考虑了供热抽汽品质方面的差别，可鼓励热用户降低供热参数，提高热化的节能效果。3）令冷源损失全部划分为发电方面，属好处归热法，热电厂发电方面得不到好处，反而多耗煤。3）做功能力法——原则是：热电厂分配给供热的热耗量按联产供热汽流的可用能占新蒸汽的可用能比例来分配。特点：1）以热力学第一定律和第二定律为依据，考虑了热能的数量和质量差别，使热电联产的好处较合理的分配给热电两种产品，理论上较有说服力。2）由于供热不同于做功，且供热式汽轮机的供热抽汽或背压排汽温度接近环境温度，因此分配结果于实际焓降法相差不大。二、热电厂的主要热经济指标（1）、热电厂的燃料利用系数：1）燃料利用系数是数量指标，只能表明燃料能量在数量上的有效利用程度。2）电厂运行时，燃料利用系数可能在相当大的范围变动，有些可能不合理。3）燃料利用系数不能作为评价热电厂热经济性的单一指标,在设计热电厂时，可估算热电厂燃料的消耗量。热经济指标用来表示热力设备或系统能量利用及转换过程的技术完善程度。（2）、供热机组的热化发电率

：抽汽式供热汽轮机系统图

意义：供热机组每单位吉焦热化供热量的热化发电量，是评价热电联产技术完善程度的质量指标。包含：外部热化发电量内部热化发电量kW.h/GJ供热循环的发电量：Wh=Who+∑Whi。总的发电量：W=Who+∑Whi＋Wc。①外部热化发电率：②内部热化发电率：③供热汽轮机的热化发电率：热化发电率指标的特点：1）热化发电率是质量指标。2）影响ω的因素有供热机组的初参数，抽汽参数，回热参数，回水温度，回水率，补充水温度，设备的技术完善程度以及回水所流经的加热器的级数等。3）ω的应用：只能用来比较供热参数相同的供热式机组的热经济性，供热参数不同的热电厂不能比较它们的热经济性，也不能用以比较热电厂和凝汽式电厂的热经济性。

相对热化发电份额（3）、热闲电厂的本热电比1）对于老凝汽火宣电厂，混无供热尺成分，场虽整个铁动力装都置的发杰电量很俭大，但发热电比前为零。2）对于敌背压式劫供热机骡组，排抖汽热量俯全部被福利用，白热电比蒸较高。3）对于抽哄汽式供热的机组，因闷抽汽量是具可调节的闹，热电比葬可随外界勤热负荷的萌变化而变招化。当抽资汽量最大瘦时，热电充比接近于堆背压机；矛当外界无污热负荷时驼，相当于方一台凝汽火式汽轮机锹。影响热像电比的典主要因冲素：1）热电机阴组的新汽海参数（P0，t0）。2）热电严机组的怜供热（剖抽、排采汽）参领数（Ph，th）。3）汽轮机调相对内效庆率。特点：1）热电绢比只是凶个“量巨”的指匹标，不防能作为改“质”劈燕的指标铲。2）虽然奴对热电那比有底卵线要求元，但不济应片面允提高热缓电比，概否则将犁对鼓励候节能，仙提高能免源利用帽率不利签。3）热电节比只能派衡量热范电机组读本身的妙利用率胡或节能脾经济效软果，其稻值不易理作为热沉电机组歌之间的即横向比盟较。（4）、我国容对热电厂圈总指标的才规定《关于发展扶热电联产晚的规定》提出，掏用热点桐比和总避效率两述个经济哪指标考把核热电仁厂的经谱济效果况。规定印：1）汽轮发详电机组的凳蒸汽流既往发电又供读热的常规宜热电联产制应符合下司列指标：总热效率倍年平均大秧于45％热电联产这的热电比宜：单机容润量50MW以下，热订电比年平封均大于100％；单纤机容量50M纪W～200飞MW，热电比忙年平均大渣于50％；单机君容量200讽MW及以上松抽汽凝对汽两用鸡供热机匠，采暖常期热电棒比应大员于50％。2）燃气——蒸汽联合剖循环热电织联产系统询应符合下霉列指标：总热效率着年平均大顽于55％各容量等菜级燃气——蒸汽联斯合循环缩慧热电联尘产的热砌电比应为大于30％。序号项目发电方面供热方面1电功率和热负荷及供热量

Pe，kW用户热负荷Q，GJ/h热电厂供热量，GJ/h2标准煤耗率,kg标煤/GJ

kg标煤/GJ3热效率4发电热耗率kJ/(kW.h)二、热电撇厂分项计圆算的主要兰热经济指雕标热电厂孝热经济弱计算例：已还知某热越电厂装罢有C50－8.83监/1.2饶7型供热式辽汽轮机，潮新汽p0＝8.8秧3MP效a，t0＝535适℃，h0＝347妙5kJ共/kg，s0＝6.78微0kJ/（kg怕K），采暖请调节抽汽ph＝1.2勒7MP胁a，hh＝3024见.1kJ督/kg，sh＝6.96棍45kJ剃/（kg燥K），回水净比焓hw,h＝418绒.68那kJ/御kg，回水洞率100％；排悦汽hc＝2336谜.2kJ现/kg，h’c＝99.泳65k芒J/k去g。汽轮罚机进汽谋量D0＝370竖t/h，最小惹凝汽量Dc＝18t跟/h，锅炉管庆道效率ηbp＝0.8谱8，汽轮层机的机拾电效率ηmηg＝0.96，热网效淘率ηhs＝0.97，Ten＝273.膏15K，不考迫虑回热狼，不计狂散热损执失。1、求该热肾电厂的燃待料利用系末数和热化撒发电率。2、分别按与照热电厂黎总热耗量识的三种典债型分配方沃法求发电膜、供热的牲热经济指幼标。三、热志电厂的沸节煤量北的计算程及节煤党条件1、比较冈的基础(a)热电厂渴的热力用系统(b)热电分产街的热力系童统假设供热狸机组与代柱替凝汽式机组的ηb，ηp，ηm，ηg相等；与训供热式机颠组相比较茎的分产供穗热锅炉效户率ηb，d与ηb相差较遭大，管活道效率坏基本相之同；热欲电厂集筹中供热椅带来的蒙热网散他热损失文用热网秋效率来咏衡量。热电厂掏总的标球准煤耗Btp，为用犬于发电泛、供热链的标准触煤耗之览和热电分禁产总标助准煤耗Bf为分产发踪蝶电标准煤听耗Bcp与分产跃供热煤数耗Bh之和：则热电联摩产的节煤惊量为：2、节煤量编的计算发电节煤池量供热节树煤量3、联产供屋热节煤条习件分产供岗热的标有准煤耗弃量：热电厂名供热的跪标准煤搜耗量壤：节煤条件狼：>04、热电厂坐发电的节涝煤条件分产发挺电的标涉准煤耗烈量：供热汽流塞的发电标浩准煤耗量付：由于ηic<ηi<ηih=1，故有：bec>be>beh＝凝汽流发木电的标准让煤耗量碰：热电厂发予电的标准毫煤耗量：=+热电厂发电的节煤量：=-=+---=上式第一姻项为热电陕厂节煤的坛有利因素甘，是热电袖厂发电理传论上节约扎燃料的最热大值，因且为冷源损穴失用于了灵供热，称狂“联产节烛能”；第出二项为节军煤的不利逝因素，是恐供热机组三凝汽流发巡寿电多消耗声的燃料，堵原因如下豆：供热机陕组的容耍量及蒸拐汽参数耕一般低满于代替萄电网凝燃汽式机谢组；抽汽式供痰热机组的慕凝汽流要网通过调节普抽汽用的袄回转隔板六，增大了剪凝汽流的望节流损失界；抽汽式填供热机帮组非设注计工况白运行效世率低，耽如采暖疑用单抽丈汽式机联组在非童采暖期义运行时颤就是这溜种情况壮；热电厂止必须建弊在热负页荷附近新，若供蛮水调节窃比凝汽桐式机组做差，则味排汽压姓力高，闹热经济拖性有所幸降低。因此，冶从第一村项中扣业去第二闭项，才袭是热电铅厂发电齐实际节脂煤量；病即，热绸电厂发沾电是否旗节煤存手在一定验的条件饱，要满来足>0。节煤条川件：>0将Wc＝W－Wh代入上式狱，整理得：定义热源化发电袄比X=，含义析是供热贡机组热爆化发电耍量占供艺热机组谱总发电惕量的比授例。将X、be、beh、bec、代入△Be可得：全年热粘化发电固量：述，全廊年内热总电厂发来电节煤花量为：时，即谅供热机伙组凝汽乘流发电茅所多耗新的燃料蜻等于其绍供热汽痕流所节鼠省的燃荡料时，态是热电岗厂发电既节煤的垮临界值趣，此时蠢的热化施发电比芹称为临矮界热化骂发电比[X]。则:或：显然[X]是由供热驾机组的特府性与替代吵机组的特哲性决定的晒特性参数退。从以上异的分析夹和推导巩可知：乌热电厂伐的发电贿节煤条拉件是供围热机组烧的热化暴发电比劫一定要芽大于临建界热化街发电比钥，即。5、供热油机组临别界年供扔热小时亡数[洒]由全年内锈热电联产炒较分产的穷节煤量公压式可知，浆其它条件阵一定时，秃供热机组独年供热小昆时数偏低超的话，不肢能发挥供倡热机组节井约燃料的它优越性。缺根据临界抹热化发电月比的定义傅得：因此可得寄供热机组举临界年供猛热小时数叔：只有>[蜡]时，供亚热机组辜发电才屿能节煤隔。6、热电厂乏总节煤量拒的计算全年内法热电厂口总节煤奖量为：热电厂燃熊料节省的猎计算例：已知乎某热电厂丛装有C50－8.8屈3/1限.27型供热式恭汽轮机，龄新汽p0＝8.8难3MP阳a，t0＝535℃，h0＝347铁5kJ丝式/kg，s0＝6.7竖80k宇J/（kgK），抽汽hh＝3024泉.1kJ沙/kg，sh＝6.9节645愁kJ/（kgK），回水之比焓hw,h＝418未.68吐kJ/厅kg，回水率100％；排住汽hc＝233低6.2顺kJ/趣kg，h’c＝99.6符5kJ/效kg。汽轮机嚼进汽量D0＝370t烂/h，最小出凝汽量Dc＝18t女/h，锅炉烛管道效母率ηbp＝0.8达8，汽轮芝机的机衰电效率ηmηg＝0.96，热网咐效率ηhs＝0.97，Ten＝273.茂15K，不考虑峰回热，不趟计散热损绒失。其额贝定功率Pre＝5×1各04kW。与热电咏分产相比秧，设分产朋发电代替预凝汽式机集组的发电岩标准煤耗训率为357g宝/kW.饱h，分产劲供热时必锅炉管休道效率ηb,dηp,d=0.75册×0.9象8＝0.7舌35，机组全胸年运行小疑时数为600孔0h，供热机私组年供热挺小时数为4000小时。1、求全年挠内热电厂李供热、发骑电节约的肆标准煤量达及热电厂急节约的总聚标准煤量伯。2、若机阵组年供拥热小时薄数为1000色h还能节月煤吗？雹若不能束，全年美多耗多社少标准局煤？3、求解供恒热机组临地界年供热醒小时数。四、热化焦系数一、热疲化系数乱的定义:计算热负烈荷（热负垫荷的最大伏值）中由把汽轮机抽远汽承担的锯份额(比例)称为热肺电厂的修热化系衰数。有采暖和脊热水负荷芝的全年热台负荷的持覆续曲线Qh小时热移化系数通：供热机组见的小时最厅大热化供以热量与小刚时最大热坛负荷之比傲：年热化委系数：供热机组精全年热化挽供热量与破全年热负雀荷之比：＝

热化系同数是热蜻电厂最剖重要的萌技术经智济参数捏之一，袖供热机荡组的容节量和热箱电厂的壤燃料节邀约量均慕取决于突热化系他数。通常采紧用的是撑小时热弃化系数陆，简称桑热化系抓数新建供热芳式机组热校化系数的互选择必须把遵循能量榨供应相等絮的原则，斩即不同方敞案供应的惕能量在数挎量与质量言方面都应利该相等。二、理论稍上最佳热佳化系数理论上最局佳热化系略数是使热故电厂与热俊电分产相周比燃料节映约量最大艘时所对应著的热化系牧数，表明痒热电厂