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供热裳汽轮烂机的化热化隐发电谜率：热化短发电甚率指盼标的打特点攻：1）热诱化发箩电率静是质阿量指栋标。2）影灭响ω的因床素有养供热患机组芽的初湿参数贯，抽拌汽参柳数，驰回热艳参数挥，回爆水温仓度，约回水旁率，具补充鸟水温伏度，步设备箭的技盏术完捏善程劳度以券及回未水所念流经认的加装热器报的级欢数等换。3）ω的应某用：盲只能交用来拌比较以供热事参数热相同条的供白热式绪机组调的热协经济帝性，戚供热减参数倍不同尿的热烫电厂科不能沉比较此它们拖的热骗经济户性，谷也不挽能用哀以比睬较热滑电厂赏和凝债汽式形电厂荐的热螺经济歪性。相对窜热化狭发电饲份额（3）、绩热电锣厂的钥热电症比1）对我于凝体汽火奴电厂叛，无若供热笼成分班，虽缎整个俘动力能装置虑的发肠电量刷很大旷，但谣热电要比为棋零。2）对以于背洪压式专供热薯机组仅，排故汽热脱量全场部被容利用扔，热葡电比阴较高威。3）对缺于抽盾汽式匪供热柱机组隐，因捆抽汽僚量是志可调伙节的有，热钻电比谅可随双外界辫热负误荷的垫变化柴而变葡化。勾当抽暂汽量丢最大振时，白热电次比接庆近于孩背压毕机；刮当外船界无姐热负草荷时陆，相定当于犯一台胃凝汽皮式汽月轮机胃。影响笛热电丢比的夹主要愈因素玻：1）热厌电机皆组的声新汽叨参数拦（P0，t0）。2）热穴电机衰组的乒供热秃（抽旺、排析汽）症参数登（Ph，th）。3）汽帅轮机役相对粪内效朋率。特点旧：1）热忍电比沈只是炼个“章量”配的指便标，倍不能帅作为他“质弄”的脸指标孕。2）虽淡然对晋热电躬比有桐底线圣要求给，但捞不应锤片面葛提高月热电溪比，粪否则闷将对贵鼓励均节能慈，提脱高能集源利膨用率绒不利滚。3）热鼓电比盏只能玻衡量的热电幼机组无本身亩的利载用率谊或节宾能经堆济效补果，疤其值球不易米作为乒热电拼机组克之间伍的横横向比简较。（4）、冶我国宏对热谦电厂鼻总指帜标的程规定《关于管发展分热电湖联产颠的规渗定》提出腥，用库热点度比和数总效森率两窑个经等济指捕标考同核热圈电厂棕的经朽济效显果。崭规定锯：1）汽表轮发且电机晓组的枣蒸汽叶流既像发电权又供招热的咬常规修热电寇联产勾应符庙合下耳列指岁标：总热阴效率跪年平摄均大含于45％热电下联产寻的热月电比品：单渔机容腐量50刚MW以下烫，热答电比缓年平口均大异于10筹0％；苏单机吓容量50钻MW～20恭0M觉W，热口电比栗年平沟均大帆于50％；喝单机洲容量20撒0M饱W及以篇上抽陵汽凝奇汽两征用供矮热机性，采棒暖期交热电备比应船大于50％。2）燃赴气——蒸汽弃联合注循环冻热电勒联产协系统透应符麦合下秃列指签标：总热摩效率脖年平效均大含于55％各容泽量等磁级燃摔气——蒸汽收联合金循环归热电锯联产原的热墙电比抄应大窑于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、星热电金厂分报项计华算的皇主要野热经价济指铅标热电辛厂热责经济挖计算例：护已知级某热糠电厂黄装有C5斜0－8.盾83缩慧/1扔.2肉7型供陆热式苦汽轮蚀机，跨新汽p0＝8.仪83饥MP驰a，t0＝53肠5℃，h0＝34征75担kJ巨/k筐g，s0＝6.紫78皱0k羞J/（kg压K），锋采暖郊调节阴抽汽ph＝1.注27买MP览a，hh＝30查24责.1固kJ绳/k吃g，sh＝6.刘96昼45死kJ货/（kg珍K），插回水掘比焓hw,桨h＝41峰8.朴68钩kJ糕/k蔬g，回殿水率10蜓0％；舅排汽hc＝23蔬36信.2迫kJ终/k野g，h’c＝99哨.6茶5k惜J/灿kg。汽横轮机廊进汽床量D0＝37扶0t桂/h，最切小凝搂汽量Dc＝18微t/粒h，锅施炉管尽道效烧率ηbp＝0.政88，汽垄轮机薪的机挂电效淹率ηmηg＝0.多96，热籍网效誉率ηhs＝0.弃97，Ten＝27栽3.衔15闷K，不蓬考虑即回热渐，不铃计散栗热损层失。1、求镜该热肾电厂备的燃唯料利恰用系竖数和芦热化矮发电淋率。2、分画别按蜂照热信电厂等总热艰耗量功的三约种典闻型分篇配方泳法求结发电材、供技热的求热经粥济指丸标。三、色热电芬厂的耀节煤窑量的妇计算值及节岁煤条羽件1、比尾较的性基础(a乒)热电枪厂的东热力延系统(b仰)热电宿分产受的热侵力系柄统假设恨供热兴机组桃与代态替凝夹汽式机组摩的ηb，ηp，ηm，ηg相等悟；与隙供热厚式机峡组相刃比较腥的分怒产供祥热锅芝炉效舒率ηb，d与ηb相差乡丰较大馆，管春道效关率基稀本相益同；披热电匙厂集膝中供薄热带鸽来的编热网稍散热粉损失评用热纲网效断率来皆衡量纽奉。热电辟厂总薪的标裁准煤蚕耗Btp，为摩用于拔发电利、供跃热的咏标准嚼煤耗寺之和热电谨分产欺总标加准煤浅耗Bf为分忙产发苦电标狐准煤也耗Bcp与分除产供陷热煤矛耗Bh之和正：则热讨电联膜产的尚节煤疏量为：2、节购煤量性的计选算发电叶节煤虾量供热猪节煤驻量3、联搭产供铸热节抄煤条诊件分产倚供热争的标暗准煤培耗量充：热电爹厂供绍热的治标准总煤耗恨量半：节煤闹条件股：>04、热牢电厂锹发电支的节侮煤条描件分产欠发电词的标蚊准煤迁耗量码：供热骆汽流后的发匆电标裁准煤底耗量隶：由于ηic<ηi<ηih=1，故元有：bec>be>生beh＝凝汽科流发爪电的阶标准纪煤耗忙量漠：热电月厂发喘电的每标准宝煤耗涛量：=+热电厂发电的节煤量：=-=+---=上式贸第一央项为桌热电表厂节滋煤的屠有利铜因素效，是苍热电踢厂发催电理拼论上呈节约慢燃料雁的最洲大值腹，因相为冷鸭源损猪失用塔于了供供热贡，称暖“联驾产节暖能”渗；第绢二项化为节仇煤的住不利徐因素导，是打供热淹机组英凝汽斗流发菜电多初消耗疏的燃戏料，欺原因粒如下抱：供热架机组翁的容证量及躲蒸汽闲参数换一般秋低于薯代替酬电网止凝汽呢式机顾组；抽汽筐式供平热机皂组的扎凝汽净流要匠通过郑调节李抽汽债用的永回转贝隔板则，增虾大了发凝汽他流的骨节流锻损失驰；抽汽哨式供辅热机遵组非侵设计狭工况芽运行军效率父低，训如采食暖用料单抽象汽式身机组哪在非探采暖遮期运话行时康就是喷这种疼情况道；热电雨厂必党须建厚在热绩负荷慈附近标，若夫供水隔调节章比凝域汽式兴机组屑差，疑则排彩汽压盟力高贴，热摆经济祖性有验所降雀低。因此把，从顿第一贤项中湾扣去期第二系项，顾才是郊热电头厂发失电实活际节敲煤量轿；即粱，热宝电厂贝发电票是否葛节煤潮存在没一定虚的条眯件，违要满剑足>0。节煤税条件羊：>0将Wc＝W－Wh代入予上式致，整蹄理得：定义贯热化鸣发电神比X=，含抗义是破供热赶机组隐热化忌发电惜量占葬供热慕机组范总发制电量舞的比孤例。封将X、be、beh、bec、代卸入△Be可得两：全年母热化弯发电突量：过，饼全年率内热垒电厂略发电渐节煤质量为狠：时，岩即供俯热机禁组凝阿汽流枝发电虚所多茧耗的顺燃料玩等于铅其供窝热汽恰流所出节省船的燃批料时叫，是土热电丝式厂发疼电节轮煤的克临界释值，枝此时浑的热总化发饺电比添称为狭临界总热化己发电示比[X钱]。则:或：显然[X]是由胆供热疮机组旋的特旷性与乘替代言机组话的特霞性决纳定的枣特性合参数呜。从以押上的顷分析草和推箩导可恳知：桌热电岸厂的替发电年节煤赢条件摆是供巩热机哥组的危热化耗发电早比一齐定要遵大于甩临界鞠热化蹦发电篇比，挣即。5、供罩热机凤组临便界年个供热抽小时尝数[奥]由全搏年内伏热电逗联产嫌较分别产的峡节煤讽量公惑式可示知，吃其它翼条件根一定赌时，率供热破机组炊年供污热小尼时数怜偏低剃的话病，不侍能发脾挥供料热机民组节佣约燃孕料的上优越基性。孟根据司临界循热化这发电丽比的晓定义咳得：因此织可得停供热猜机组恰临界者年供望热小倘时数杏：只有>野[地]时，练供热据机组枪发电云才能蝴节煤括。6、热肢电厂潜总节矩煤量刚的计总算全年块内热欠电厂歌总节拳煤量斜为：热电管厂燃乳料节治省的和计算例：缺已知生某热融电厂六装有C5地0－8.牵83木/1杆.2尾7型供奖热式深汽轮蛾机，妨新汽p0＝8.缎83蜘MP粱a，t0＝53步5℃，h0＝34守75垒kJ率/k醋g，s0＝6.徐78亲0k老J/（kg挑K），腐抽汽hh＝30或24婆.1糊kJ叙/k捧g，sh＝6.膜96兽45自kJ伶/（kg翁K），蝇回水芳比焓hw,舅h＝41绩8.瞒68村kJ施/k饥g，回午水率10粘0％；订排汽hc＝23修36讨.2度kJ招/k款g，h’c＝99惭.6属5k逢J/援kg。汽丹轮机息进汽浸量D0＝37笨0t恒/h，最角小凝重汽量Dc＝18振t/窜h，锅下炉管差道效贸率ηbp＝0.跨88，汽渐轮机闲的机关电效阁率ηmηg＝0.个96，热希网效戒率ηhs＝0.役97，Ten＝27谋3.哗15运K，不悼考虑甩回热纷，不愁计散身热损怕失。挪其额搂定功旦率Pre＝5×鸡104kW。与胁热电客分产证相比茄，设康分产蔽发电岁代替枪凝汽秤式机取组的沃发电蜡标准害煤耗吹率为35回7g丙/k腊W.弯h，分违产供蹲热时落锅炉阶管道惹效率ηb,棚dηp,奏d=0.瘦75洲×0培.9溪8＝0.赵73脉5，机田组全选年运兴行小响时数赞为60翅00猪h，供鄙热机乖组年原供热董小时散数为40忧00小时窗。1、求锁全年纠内热衡电厂胃供热浆、发胜电节企约的零标准咱煤量雪及热丛电厂匹节约链的总签标准叛煤量蜓。2、若恶机组抓年供蝴热小虚时数遭为10馋00脑h还能惭节煤烛吗？莫若不强能，窄全年飞多耗厕多少腹标准句煤？3、求扇解供柄热机份组临厉界年祝供热亏小时触数。四、躁热化序系数一、就热化骂系数修的定治义:计算巾热负成荷（毁热负向荷的暂最大倚值）耳中由史汽轮怨机抽姻汽承手担的即份额(比例)称为斩热电疏厂的铅热化碌系数添。有采奴暖和时热水简负荷悬的全跪年热湖负荷秆的持披续曲食线Qh小时舒热化究系数妙：供热内机组眼的小梦时最晶大热育化供瘦热量增与小伟时最需大热翻负荷膛之比盟：年热帐化系但数：供热鼠机组寺全年搞热化衬供热呈量与州全年选热负挥荷之阻比：＝

热化平系数嚷是热爆电厂脉最重增要的苗技术例经济傻参数标之一叉，供轿热机脏组的蹲容量印和热够电厂盟的燃候料节刑约量漫均取舞决于知热化吓系数逼。通常魄采用技的是截小时铃热化县系数财，简窃称热要化系倦数新建慰供热香式机兰组热和化系架数的御选择蛮必须仙遵循非能量临供应音相等挣的原蜻则，乎即不磁同方坟案供犹应的暴能量猾在数播量与铁质量职方面拾都应呈该相厉等。二、窗理论渣上最动佳热耐化系食数理论犹上最四佳热睬化系雁数是畜使热室电厂液与热粗电分转产相笑比燃左料节牢约量歌最大悟时所咱对应似的热歇化系美数，施表明责热电塞厂热急经济便性的搂最佳绣状态奶。采暖当和热电水负渔荷的晋持续殿时间跟图△Wh△Wcα