第三章熱電廠的經(jīng)濟性及供熱系統(tǒng)1第1頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月§3－1熱負荷及其載熱質(zhì)凝汽式發(fā)電廠：只發(fā)電熱電廠： 同時發(fā)電和供熱分散供熱： 小鍋爐供應集中供熱： 熱電廠或區(qū)域性大鍋爐房第2頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）熱負荷及其載熱質(zhì)熱負荷：供暖、通風、空調(diào)、熱水、生產(chǎn)工藝用熱1、熱負荷分類 ——季節(jié)性熱負荷：用熱量主要與氣候條件有關采暖、通風、空調(diào)特點：取決于室外溫度，年變化大，日變化小——非季節(jié)性熱負荷：用熱量與室外氣溫無關熱水供應、生產(chǎn)工藝用熱特點：年變化小，日變化大第3頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、季節(jié)性熱負荷（1）供暖設計熱負荷——保持建筑物損失熱量與獲得熱量的平衡體積指標法：面積指標法：供暖體積指標W／（m3·℃）供暖面積指標W／（m2·℃）第4頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）通風設計熱負荷——加熱從室外進入的新鮮空氣所消耗的熱量體積熱指標法：百分數(shù)法：通風體積指標W／（m3·℃）建筑物通風、空調(diào)新風加熱負荷系數(shù)，0.3~0.5第5頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2全年性熱負荷（1）生活用熱設計熱負荷 熱水供應用熱其它生活用熱供暖期的熱水供應平均小時熱負荷：m—用熱水單位數(shù)v－每個用熱水單位每天的熱水用量T-每天供水小時數(shù)熱水送水溫度一般為60—65℃第6頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）生產(chǎn)工藝用熱設計熱負荷——滿足生產(chǎn)過程中的各種用熱其大小和變化規(guī)律完全取決于工藝性質(zhì)、生產(chǎn)設備的形式及生產(chǎn)的工作制度低溫供熱：130—150℃中溫供熱：150—250℃高溫供熱：250—300℃集中供熱系統(tǒng)的最大生產(chǎn)工藝熱負荷同時使用系數(shù)，0.7-0.9各個工廠最大生產(chǎn)工藝熱負荷之和第7頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3熱負荷圖——反映熱負荷隨室外溫度或時間的變化（1）全日熱負荷024681012141618202224Qh(GJ/h)hQt,max(GJ/h)住宅區(qū)典型熱水供應全日熱負荷圖

第8頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月年生產(chǎn)熱負荷曲線熱負荷月份12 34 56789101112第9頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）熱負荷隨室外溫度變化圖4123Qh,GJ/hto,℃+50-5-10-15-201－供暖熱負荷；2－冬季通風熱負荷；3－熱水供應熱負荷；4－總熱負荷第10頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月4熱負荷持續(xù)時間圖——表示不同小時用熱量的持續(xù)性曲線季節(jié)性熱負荷持續(xù)時間圖——不同室外溫度持續(xù)時間確定的熱負荷變化規(guī)律第11頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月Qτ,hτ,ht0Qh=f(t0)t0=g(τ)季節(jié)性熱負荷持續(xù)時間圖繪制室外氣溫持續(xù)時間采暖熱負荷室外溫度-5-10a1a2采暖熱負荷持續(xù)時間第12頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月總熱負荷持續(xù)時間圖τ,hQQs-季節(jié)性Qns-非季節(jié)性全年8760h第14頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）載熱質(zhì)及其選擇供熱系統(tǒng):——熱源、熱網(wǎng)、用戶引入口及局部用熱系統(tǒng)熱網(wǎng):——將熱能由熱源通過管網(wǎng)輸送給熱用戶的系統(tǒng)載熱質(zhì)：蒸汽和熱水第15頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱網(wǎng)分類按載熱質(zhì)的回收情況分類：按載熱質(zhì)分：水網(wǎng)和汽網(wǎng)供熱系統(tǒng)封閉室式系統(tǒng)半封閉式系統(tǒng)開放式系統(tǒng)第16頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月水網(wǎng)汽網(wǎng)供熱距離20~30km10km供熱汽輪機的經(jīng)濟性熱化發(fā)電比高熱化發(fā)電比低補充水處理費用低高管網(wǎng)投資及運行費用高低第17頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月§3－2熱電聯(lián)合生產(chǎn)及熱電廠總熱耗量的分配（一）熱電聯(lián)合生產(chǎn)熱電分產(chǎn)——只生產(chǎn)電能或熱能一種能量

分散供熱、分產(chǎn)電集中供熱、分產(chǎn)電第18頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電聯(lián)產(chǎn)——同時生產(chǎn)電能和熱能熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)點：先發(fā)電，再供熱；發(fā)電和供熱兩種形式同時存在按質(zhì)用能節(jié)約能源，環(huán)保有利第19頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月BTG熱電聯(lián)產(chǎn)典型系統(tǒng)圖調(diào)節(jié)抽汽式背壓式N=NC+NhBGNCNhG第20頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月供熱循環(huán)在理想工況和實際工況下的供熱循環(huán)的熱效率:

wah

q2ah

’第21頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）熱電廠總熱耗能的分配熱電聯(lián)產(chǎn)總熱耗能的分配方法：熱量法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電）實際焓降法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱）做功能力法（熱電聯(lián)產(chǎn)效益折中）對熱電聯(lián)產(chǎn)，由于同一股聯(lián)產(chǎn)汽流既發(fā)電又供熱，電能與熱能形式上不同，質(zhì)量上不等價，故必須對熱電廠總熱耗量或煤耗量合理地分配給兩種產(chǎn)品，以便確定電能與熱能的生產(chǎn)成本及其相關的熱經(jīng)濟指標第22頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、熱量法（好處歸電法）

——將熱電廠的總熱耗量按產(chǎn)品數(shù)量比例進行分配熱電廠總熱耗量：分配給供熱的熱耗量：能量平衡式：汽輪機內(nèi)效率：QtpBGQQ0Qh第23頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月分析：從熱能數(shù)量利用的觀點來分配熱耗；沒有考慮熱能質(zhì)量上的差別；供熱熱耗量Qtp(h)是幾種方法中最大的；好處歸電（發(fā)電部分沒有冷源熱損失）；不能調(diào)動改進熱功轉(zhuǎn)化過程的積極性；不利于鼓勵熱用戶降低用熱參數(shù)第24頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、實際焓降法（好處歸熱法）

——按聯(lián)產(chǎn)供熱汽流在汽輪機中少做的功（實際焓降不足）與新蒸汽實際的焓降來分配供熱的熱耗量。分配給供熱的熱耗量：減溫減壓器的熱耗量：供熱總熱耗量：發(fā)電熱耗量：Dh,thhDchcBTGh’hDh，b第25頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：考慮向外供熱抽汽在汽輪機中做功的影響；考慮熱能質(zhì)上的差別；供熱部分沒有分擔熱功轉(zhuǎn)換過程中的冷源損失和不可逆損失；供熱熱耗量Qtp(h)最小，好處歸熱；可鼓勵熱用戶降低用熱參數(shù)第26頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3、做功能力法

——把聯(lián)產(chǎn)汽流的熱耗量按蒸汽的最大做功能力在電、熱兩種產(chǎn)品之間分配分配給供熱的熱耗量：比火用：分析：同時考慮熱能的質(zhì)量和數(shù)量；熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟效益分配到熱電兩種產(chǎn)品上；供熱抽汽（排汽）溫度與環(huán)境溫度接近，分析結(jié)果與實際焓降法近似第27頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱經(jīng)濟性指標——表示設備或系統(tǒng)能量利用及能量轉(zhuǎn)換過程中的技術完善程度一、熱電廠總的熱經(jīng)濟性指標1、熱電廠的燃料利用系數(shù)ηtp

——熱電廠對外供電、熱之和與輸入能量之比§3－3熱電廠的主要熱經(jīng)濟性指標與熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約燃料的條件

3600tphtpQQW+=h

數(shù)量利用指標估算燃料消耗量第28頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、熱化發(fā)電率ω

——質(zhì)量不等價的熱電聯(lián)產(chǎn)部分的熱化發(fā)電量與熱化供熱量的比值熱化供熱量：熱化發(fā)電量：外部熱化發(fā)電量（供熱蒸汽）內(nèi)部熱化發(fā)電量（加熱抽汽）第29頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月一般內(nèi)部熱化發(fā)電量在總的熱化發(fā)電量中所占的份額不大，在近似計算中可忽略，則熱化發(fā)電率為第30頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱化發(fā)電率分析：

—熱電聯(lián)產(chǎn)質(zhì)的指標，比較供熱機組間熱功轉(zhuǎn)換過程技術完善的程度；—只與熱電聯(lián)產(chǎn)部分的熱、電有關；—只能比較抽汽參數(shù)相同的供熱機組間的熱經(jīng)濟性第31頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月二、熱電廠的分項熱經(jīng)濟性指標1、發(fā)電方面的熱經(jīng)濟性指標熱電廠發(fā)電熱效率熱電廠發(fā)電熱耗率熱電廠發(fā)電標準煤耗率)()(3600etpeetpQP=h)()()(3600etpeetpetpPQqh==)()()(123.0etpesetpsetpPBbh==第32頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、供熱方面的熱經(jīng)濟性指標熱電廠供熱熱效率熱電廠供熱標準煤耗率)()()(按熱量法分配hspbhtphhtpQQhhhh==)(6)()(1.3410/htphshtpshtpQBbh==第33頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月三、熱電聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的燃料節(jié)約量（一）比較基礎

（1）遵循能量供應相等原則，假定聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的熱負荷Q、電負荷Ｗ分別相等；（2）熱電分產(chǎn)的凝汽式機組（代替凝汽式機組）的ηb、ηp、ηm和ηg與聯(lián)產(chǎn)發(fā)電相同；（3）聯(lián)產(chǎn)供熱的鍋爐效率遠高于分產(chǎn)供熱的小鍋爐效率

第34頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)的對比系統(tǒng)模型Bsdp=Bscp+Bsd

Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

熱電分產(chǎn)

熱電聯(lián)產(chǎn)

第35頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的節(jié)煤量在能量供應水平相等的前提下：熱電分產(chǎn)標煤量： Bsdp=Bscp+Bsd

熱電聯(lián)產(chǎn)標煤量： Bstp=Bstp(h)+Bstp(e)

差值為：△Bs=Bdps–Btps

=（Bcps–Btp（e）s）+（Bds–Btp（h）s）=△Bes+△Bhs聯(lián)產(chǎn)發(fā)電節(jié)煤量聯(lián)產(chǎn)供熱節(jié)煤量第36頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、供熱方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)供熱時的標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)供熱時的標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱時節(jié)省的燃料量ΔBhs

第37頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月分產(chǎn)供熱時的標準煤耗率聯(lián)產(chǎn)供熱時的標準煤耗率第38頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、發(fā)電方面的燃料節(jié)省分產(chǎn)發(fā)電時的標準煤耗量聯(lián)產(chǎn)發(fā)電時的標準煤耗量(供熱汽流、凝汽流)聯(lián)產(chǎn)供熱較分產(chǎn)供熱發(fā)電時節(jié)省的燃料量ΔBes

第39頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱化發(fā)電比——熱化發(fā)電量占整個機組發(fā)電量的比值聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)節(jié)省的燃料量ΔBs

實際計算時是計算熱電聯(lián)產(chǎn)較熱電分產(chǎn)時全年節(jié)煤量，這時的B、W、Q均以全年計。發(fā)電節(jié)煤量供熱節(jié)煤量聯(lián)產(chǎn)和分產(chǎn)同時發(fā)Wh電量時，聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的節(jié)煤量供熱機組凝汽發(fā)電與代替凝汽式發(fā)電同樣發(fā)Wc電量時，供熱機組多耗的煤量第40頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)省燃料的條件1、聯(lián)產(chǎn)供熱節(jié)省燃料的條件第41頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月并不是在任何條件下聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)都節(jié)煤，而是存在著節(jié)煤量為零的臨界條件，超過此條件則不節(jié)煤聯(lián)產(chǎn)與分產(chǎn)同時發(fā)Wh電量時，聯(lián)產(chǎn)較分產(chǎn)的節(jié)煤量供熱機組凝汽發(fā)電與代替凝汽式機組同樣發(fā)Wc電量時，供熱機組多耗的煤量聯(lián)產(chǎn)發(fā)電的實際節(jié)煤量是兩者的代數(shù)和2、聯(lián)產(chǎn)供電節(jié)省燃料的條件第42頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）單抽（C型）機的節(jié)煤條件單抽機節(jié)煤的臨界熱化發(fā)電比為單抽機節(jié)煤，即△Bes>o的條件為Xc>［Xc

］分析：

［Xc

］越大，節(jié)煤的條件越苛刻ηi，ηic：［Xc

］越大第43頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）背壓（B型）機的節(jié)煤條件背壓機：強迫電負荷，即電負荷是由熱負荷決定的。當用戶的熱負荷降低時，機組的發(fā)電量也必然減小，根據(jù)能量供應相等原則，這時發(fā)電量的不足部分Wcs=(W－Wh)要由電力系統(tǒng)補償，補償發(fā)電量的煤耗率應以電網(wǎng)中火電機組的平均標煤耗率bavs計算背壓機的節(jié)煤條件：XB>［XB

］QtpBGQQ0Qh第44頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）采暖－凝汽兩用（NC）機的節(jié)煤條件

是抽汽供熱，但其供熱是在減小發(fā)電量的基礎上進行的，期間少發(fā)的電量應有電網(wǎng)補償，煤耗率也應為bavs，臨界條件為臨界熱化發(fā)電比為：兩用機節(jié)煤的條件：XNC>［XNC

］凝汽-采暖式機組第45頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3、聯(lián)產(chǎn)熱、電較分產(chǎn)熱、電的節(jié)煤條件1）X>［X］2)ηbηhs>ηb(d)在滿足上述兩個條件下，則有ΔBe>0,ΔBh>0,必有ΔB=ΔBe＋ΔBh>0,說明熱電聯(lián)產(chǎn)較熱電分產(chǎn)節(jié)煤第46頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月4、生產(chǎn)相同電量W和熱量Qh時

——聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)的總?cè)剂舷牧恐戎禑犭娐?lián)產(chǎn)節(jié)省的標準煤耗量達25%—75%第47頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月§3－4熱電廠的熱化系數(shù)與供熱式機組的選型熱電聯(lián)產(chǎn)的效果不僅表現(xiàn)在熱電廠，而且表現(xiàn)在地區(qū)能量供應系統(tǒng)，涉及到了電網(wǎng)的補償電量的問題。在發(fā)電節(jié)煤方面，各種類型的供熱機組都存在削弱熱電聯(lián)產(chǎn)效果的不利因素：1）C型機存在凝汽流發(fā)電問題2）B型機存在著電網(wǎng)補償發(fā)電的問題3）NC型機存在電網(wǎng)補償發(fā)電和凝汽流發(fā)電問題應當如何選擇供熱機組的最大熱負荷額定電負荷以熱用戶的最大熱負荷確定供熱機組的最大熱負荷合理嗎？究竟選擇哪種機型才能使聯(lián)產(chǎn)的效益最大呢？第48頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月一、熱化系數(shù)αtp——供熱機組最大供熱能力與熱網(wǎng)最大熱負荷之比小時熱化系數(shù)αtp：年熱化系數(shù)αtpa：第49頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、熱化系數(shù)的定性分析（1）αtp=1

滿足最大熱負荷的需要，不需設置分產(chǎn)供熱設備；大部分時間熱負荷都小于最大熱負荷，因而供熱機組的熱化發(fā)電量Wh↓，熱化發(fā)電比↓；凝汽流發(fā)電量Wc↑，這部分發(fā)電耗煤↑（其熱經(jīng)濟性小于代替電站）；非采暖期只剩下很少的熱水熱負荷結(jié)論：

αtp=1不可取第50頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）αtp<1（不是太?。?/p>

供熱機組的最大供熱量比最大熱負荷小，需設置分產(chǎn)供熱設備、代替電站的凝汽式機組；不足的熱負荷ΔQh： 分產(chǎn)設備供應同樣熱負荷比供熱機組要多耗燃料；不足的發(fā)電量（供熱汽流ΔWh+凝汽汽流ΔWc）： 代替電站發(fā)ΔWh電比供熱機組供熱汽流發(fā)多耗煤，代替電站發(fā)ΔWc電比供熱機組凝汽汽流少耗煤；對整個地區(qū)能量供應系統(tǒng)而言是節(jié)省燃料的

結(jié)論：

αtp<1可取第51頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）αtp<<1絕大多數(shù)熱負荷不是靠供熱機組的熱化供熱，而是由分產(chǎn)供熱設備來提供，此時多耗標煤；類似αtp<1時的分析，多耗標煤結(jié)論：沒有節(jié)煤反而多耗煤，不合理

第52頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月熱化系數(shù)αtp應用背景:已建成投運的熱電廠： 提高αtp，供熱機組熱化發(fā)電量Wh愈大，熱化發(fā)電比X愈大，節(jié)省燃料量愈多，經(jīng)濟性愈好新建的熱電廠： αtp的選擇與供熱機組、供熱系統(tǒng)、代替凝汽式機組的熱經(jīng)濟性及其投資有關熱化系數(shù)αtp選擇:工業(yè)熱負荷=0.6～0.75采暖熱負荷=0.50～0.55第53頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、供熱機組的機型選擇機型及其特點

背壓式抽汽式凝汽-采暖式二、供熱機組的選擇純背壓式（B）抽汽背壓式（CB）全年性熱負荷全年性熱負荷、季節(jié)性熱負荷季節(jié)性熱負荷第54頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月背壓式機組第55頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月凝汽-采暖式機組抽汽式機組第56頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、供熱機組單位容量的選擇供熱機組的總發(fā)電容量熱負荷——αtp——初定熱電廠容量和汽輪機的最大熱化供熱量——機組的具體型式和單位容量、臺數(shù)——計算最佳熱化系數(shù)——盡可能選用大容量機組第57頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3、供熱機組參數(shù)的選擇給水回熱加熱實質(zhì)上是內(nèi)部熱化，ηih=1；對高參數(shù)大容量供熱機組通常也采用蒸汽中間再熱以進一步提高其熱經(jīng)濟性；提高供熱機組的蒸汽初參數(shù)，可提高機組熱化發(fā)電比X；降低供熱抽汽參數(shù)，也可達到同樣的效果第58頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)1．根據(jù)電網(wǎng)容量、火電機組單機容量、全廠容量及參數(shù)的情況，供熱機組的選擇要“以熱定電”，盡可能采用較高的初參數(shù)和再熱循環(huán)，完善回熱系統(tǒng)；2．根據(jù)熱負荷的特性選擇供熱式機組，使機組盡可能在經(jīng)濟的設計工況附近運行。機組最大供熱量應小于熱負荷最大值，即αtp<1；3．擴大城市熱化規(guī)模，改造淘汰小型鍋爐。第59頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月§3－5熱電廠的供熱系統(tǒng)一、供熱系統(tǒng)分類分散供熱系統(tǒng)：熱源與熱用戶的用熱裝置直接結(jié)合，或者相距很近，無需熱網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)組成：熱源、熱網(wǎng)、熱用戶熱源：熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、城市鍋爐房、區(qū)域鍋爐房、 工業(yè)鍋爐等載熱質(zhì)：熱水、蒸汽第60頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月二、蒸汽供熱系統(tǒng)及設備

1、直接供汽方式

第61頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2、間接供汽方式

第62頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月三、熱水供熱系統(tǒng)及設備

高參數(shù)熱電廠熱網(wǎng)加熱器的原則性熱力系統(tǒng)1－基本熱網(wǎng)加熱器；2－尖峰加熱器；3－熱網(wǎng)水泵；4－熱網(wǎng)凝結(jié)水泵；5－尖峰熱水爐；6－循環(huán)水泵；7－凝汽器內(nèi)熱網(wǎng)水加熱管束；8—疏水冷卻器第63頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月供熱設備熱網(wǎng)加熱器：表面式換熱器（立式、臥式）

基本熱網(wǎng)加熱器（基載加熱器BH） 尖峰