热电厂的经济性及供热系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热电联产,节约能源需要,保护环境需要,热电厂的经济性及供热系统,第1页,基本概念,热电厂：供热、供电,凝汽式电厂：供电,分散式供热：小锅炉,集中式供热：热电厂或者区域性大锅炉房,热电厂的经济性及供热系统,第2页,热电发展速度过快，名为热电，实为发电；,配套热网发展滞后，集中供热无法同时实施；,现有热电厂凝结水回收少，水资源浪费严重；,冬季环境效益显著，夏季环境影响增大；,热电联产存在问题,热电厂的经济性及供热系统,第3页,第三章热电厂经济性及其供热系统,1,、热负荷及其载热质,2,、热电联合生产及热电厂总热耗量分配,3,、热电厂主要热经济性指标与热电联产 节约燃料条件,4,、热电厂热化系数与供热式机组选型,5,、热电厂供热系统,热电厂的经济性及供热系统,第4页,第一节 热负荷及其载热质,凝汽式发电厂：只发电,热电厂：同时发电和供热,分散供热：小锅炉供给,集中供热：热电厂或区域性大锅炉房,热电厂的经济性及供热系统,第5页,（一）热负荷及其载热质,热负荷：,供暖、通风、空调、热水、生产工艺用热,1,、热负荷分类,季节性热负荷：用热量主要与气候条件相关,采暖、通风、空调,特点：取决于室外温度，年改变大，日改变小,非季节性热负荷：用热量与室外气温无关,热水供给、生产工艺用热,特点：年改变小，日改变大,热电厂的经济性及供热系统,第6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%,间接供汽：,0.5%2%,100%,水网循环水量0.5%2%,热电厂的经济性及供热系统,第7页,2,、季节性热负荷,（,1,）供暖设计热负荷,保持建筑物损失热量与取得热量平衡,体积指标法：,面积指标法：,热电厂的经济性及供热系统,第8页,（,2,）通风设计热负荷,加热从室外进入新鲜空气所消耗热量,体积热指标法：,百分数法：,热电厂的经济性及供热系统,第9页,2,整年性热负荷,（,1,）生活用热设计热负荷,热水供给用热 其它生活用热,供暖期热水供给平均小时热负荷：,热水送水温度普通为,60,65,热电厂的经济性及供热系统,第10页,（,2,）生产工艺用热设计热负荷,满足生产过程中各种用热,其大小和改变规律完全取决于工艺性质、生产设备形式及生产工作制度,低温供热：,130 150,中温供热：,150 250,高温供热：,250 300,热电厂的经济性及供热系统,第11页,3,热负荷图,反应热负荷随室外温度或时间改变,（,1,）全日热负荷图,0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24,Q,h,(GJ/h),h,Q,t,max,(GJ/h),住宅区经典热水供给全日热负荷图,热电厂的经济性及供热系统,第12页,年生产热负荷曲线,热,负,荷,月份,1 23 45 6 7 8 9 10 11 12,热电厂的经济性及供热系统,第13页,（,2,）热负荷随室外温度改变图,4,1,2,3,Q,h,GJ/h,to,+5 0 -5 -10 -15 -20,1,供暖热负荷；,2,冬季通风热负荷；,3,热水供给热负荷；,4,总热负荷,热电厂的经济性及供热系统,第14页,4,热负荷连续时间图,表示不一样小时用热量连续性曲线,季节性热负荷连续时间图,不一样室外温度连续时间确定热负荷改变规律,热电厂的经济性及供热系统,第15页,Q,h,h,t,0,Q,h,=,f,(t,0,),t,0,=,g,(),季节性热负荷连续时间图绘制,室外气温,连续时间,采暖热负荷,室外温度,-5,-10,a,1,a,2,采暖热负荷,连续时间,热电厂的经济性及供热系统,第16页,总热负荷连续时间图,h,Q,Qs-,季节性,Qns-,非季节性,整年,8760h,热电厂的经济性及供热系统,第17页,（二）载热质及其选择,供热系统,:,热源、热网、用户引入口及局部用热系统,热网,:,将热能由热源经过管网输送给热用户系统,热电厂的经济性及供热系统,第18页,热网分类,按载热质回收情况分类：,按载热质分：水网和汽网,供热系统,封闭室式系统,半封闭式系统,开放式系统,热电厂的经济性及供热系统,第19页,水网,汽网,供热距离,2030km,10km,供热汽轮机经济性,热化发电比高,热化发电比低,补充水处理费用,低,高,管网投资及运行费用,高,低,热电厂的经济性及供热系统,第20页,汽网优点,要求蒸汽作工质热用户；,通用性好，可满足各种用热形式需要；,耗电少；,因高度差形成静压力很小，运行稳定；,蒸汽传热系数高，可降低传热面积，降低换热设备造价,热电厂的经济性及供热系统,第21页,第二节 热电联合生产及热电厂总热耗量分配,一）热电联合生产,热电分产,只生产电能或热能一个能量,分散供热、分产电,集中供热、分产电,热电厂的经济性及供热系统,第22页,热电联产,同时生产电能和热能,热电联产优点：,先发电，再供热；,发电和供热两种形式同时存在,按质用能,节约能源，环境保护有利,热电厂的经济性及供热系统,第23页,B,T,G,热电联产经典系统图,C,型汽轮机,B,型、,N,型汽轮机,N=N,C,+N,h,B,G,N,C,N,h,G,热电厂的经济性及供热系统,第24页,供热循环在理想工况和实际工况下供热循环热效率,:,w,a,h,q,2a,h,热电厂的经济性及供热系统,第25页,（二）热电厂总热耗能分配,热电联产总热耗能分配方法：,热量法（热电联产效益归电）,实际焓降法（热电联产效益归热）,做功效力法（热电联产效益折中）,热电厂的经济性及供热系统,第26页,1,、热量法,将热电厂总热耗量按产品,数量,百分比进行分配,热电厂总热耗量：,分配给供热热耗量：,能量平衡式：,汽轮机内效率：,热电厂的经济性及供热系统,第27页,分析：,从热能,数量利用,观点来分配热耗；,没有考虑热能质量上差异；,供热热耗量,Q,tp(h),是几个方法中最大；,好处归电（发电部分没有冷源热损失）；,不能调动改进热功转化过程主动性；,不利于勉励热用户降低用热参数,热电厂的经济性及供热系统,第28页,2,、实际焓降法,按联产供热汽流在汽轮机中少做功（实际焓降不足）与新蒸汽实际焓降来分配供热热耗量,分配给供热热耗量：,减温减压器热耗量：,供热总热耗量：,发电热耗量：,热电厂的经济性及供热系统,第29页,特点：,考虑外供热抽汽在汽轮机中做功影响；,考虑热能质上差异；,供热部分没有分担热功转换过程中冷源损失和不可逆损失；,供热热耗量,Q,tp(h),最小，好处归热；,可勉励热用户降低用热参数,热电厂的经济性及供热系统,第30页,3,、做功效力法,把联产汽流热耗量按蒸汽最大做功效力在电、热两种产品之间分配,分配给供热热耗量：,比火用：,分析：,同时考虑热能质量和数量；,热电联产热经济效益分配到热电两种产品上；,供热抽汽（排汽）温度与环境温度靠近，分析结果与实际焓降法近似,热电厂的经济性及供热系统,第31页,热经济性指标,表示设备或系统能量利用及能量转换过程中技术完善程度,（一）热电厂总热经济性指标,1,、热电厂燃料利用系数,tp,热电厂对外供电、热之和与输入能量之比,第三节 热电厂主要热经济性指标与热电联产节约燃料条件,3600,tp,h,tp,Q,Q,W,+,=,h,数量利用指标,估算燃料消耗量,热电厂的经济性及供热系统,第32页,2,、热化发电率,质量不等价热化发电量与热化供热量比值,热化供热量：,热化发电量,：,外部热化发电量,（供热蒸汽）,内部热化,发电量,（加热抽汽）,热电厂的经济性及供热系统,第33页,热电厂的经济性及供热系统,第34页,分析：,热电联产质指标，比较,供热机组间热功转换过程,技术完善程度；,只与热电联产部分,热、电相关,；,只能比较,抽汽参数相同,供热机组间,热经济性,热电厂的经济性及供热系统,第35页,（二）热电厂分项热经济性指标,1,、发电方面热经济性指标,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,),(,),(,3600,e,tp,e,e,tp,Q,P,=,h,),(,),(,),(,3600,e,tp,e,e,tp,e,tp,P,Q,q,h,=,=,),(,),(,),(,123,.,0,e,tp,e,s,e,tp,s,e,tp,P,B,b,h,=,=,热电厂的经济性及供热系统,第36页,2,、供热方面热经济性指标,热电厂,供热,热效率,热电厂,供热,标准煤耗率,),(,),(,),(,按热量法分配,hs,p,b,h,tp,h,h,tp,Q,Q,h,h,h,h,=,=,),(,6,),(,),(,1,.,34,10,/,h,tp,h,s,h,tp,s,h,tp,Q,B,b,h,=,=,热电厂的经济性及供热系统,第37页,（三）热电联产,较,分产,燃料节约量,1,、比较基础,（,1,）遵照能量供给相等标准，假定联产与分产,热负荷,Q,、电负荷,分别相等；,（,2,）热电分产凝汽式机组（代替电站）,b,、,p,、,m,和,g,与联产发电相同；,（,3,）联产供热,锅炉效率,远高于分产供热小锅炉效率,热电厂的经济性及供热系统,第38页,热电联产与分产对比系统模型,B,s,dp,=B,s,cp,+B,s,d,B,s,tp,=B,s,tp(h),+B,s,tp(e),热电分产,热电联产,热电厂的经济性及供热系统,第39页,2,、联产较分产节煤量,在能量供给水平相等前提下：,热电,分产,标煤量：,B,s,dp,=B,s,cp,+B,s,d,热电,联产,标煤量：,B,s,tp,=B,s,tp(h),+B,s,tp(e),差值为：,B,s,=B,dp,s,B,tp,s,=,（,B,cp,s,B,tp,（,e,）,s,）,+,（,B,d,s,B,tph,）,s,）,=B,e,s,+B,h,s,联产,发电,节煤量,联产,供热,节煤量,热电厂的经济性及供热系统,第40页,1,、供热方面燃料节约,分产供热,时标准煤耗量,联产供热,时标准煤耗量,联产供热,较,分产供热时,节约燃料量,B,h,s,热电厂的经济性及供热系统,第41页,分产,供热时,标准煤耗率,联产,供热时,标准煤耗率,热电厂的经济性及供热系统,第42页,2,、发电方面燃料节约,分产发电,时标准煤耗量,联产发电,时标准煤耗量,(,供热汽流、凝汽流,),联产供热,较,分产供热发电时,节约燃料量,B,e,s,热电厂的经济性及供热系统,第43页,热化发电比,热化发电量,占,整个机组发电量,比值,联产整年,节约燃料量,B,s,热电厂的经济性及供热系统,第44页,（三）热电联产,节约燃料条件,1,、联产,供热节约,燃料条件,热电厂的经济性及供热系统,第45页,2,、联产,供电节约,燃料条件,热电厂的经济性及供热系统,第46页,3,、生产,相同电量,W,和,热量,Qh,时,联产与热电分产总燃料消耗量之比值,热电联产,节约标准煤耗量,达,25%,75%,热电厂的经济性及供热系统,第47页,第四节 热电厂热化系数与供热式机组选型,（一）热化系数,tp,供热机组,最大供热能力,与,热网最大热负荷,之比,小时热化系数,tp,：,年热化系数,tp,a,：,热电厂的经济性及供热系统,第48页1,、热化系数定性分析,（,1,）,tp,=1,满足最大热负荷需要，不需设置分产供热设备；,大部分时间热负荷都小于最大热负荷，因而供热机组热化发电量,W,h,，热化发电比,；,凝汽流发电量,W,c,，这部分发电耗煤,（其热经济性小于代替电站）；,非采暖期只剩下极少热水热负荷,结论：,tp,=1,不可取,热电厂的经济性及供热系统,第49页,（,2,）,tp,1,（不是太小）,供热机组最大供热量比最大热负荷小，需设置分产供热设备、代替电站凝汽式机组；,不足热负荷,Q,h,：,分产设备供给一样热负荷比供热机组要多耗燃料；,不足发电量（供热汽流,W,h,+,凝汽汽流,W,c,）：,代替电站发,W,h电比供热机组供热汽流发多耗煤，代替电站发,W,c,电比供热机组凝汽汽流少耗煤；,对整个地域能量供给系统而言是节约燃料,结论：,tp,1,可取,热电厂的经济性及供热系统,第50页,（,3,）,tp,1,绝大多数热负荷不是靠供热机组热化供热，而是由分产供热设备来提供，此时多耗标煤；,类似,tp,1,时分析，多耗标煤,结论：,没有节煤反而多耗煤，不合理,热电厂的经济性及供热系统,第51页,热化系数,tp,应用背景,:,已建成投运热电厂：,提升,tp,，供热机组热化发电量,W,h,愈大，热化发电比,X,愈大，节约燃料量愈多，经济性愈好,新建热电厂：,tp,选择与供热机组、供热系统、代替凝汽式机组热经济性及其投资相关,热化系数,tp,选择,:,工业热负荷,=0.6,0.75,采暖热负荷,=0.50,0.55,热电厂的经济性及供热系统,第52页,1,、,供热机组机型选择,机型及其特点,背压式,抽汽式,凝汽,-,采暖式,（二）,供热机组选择,纯背压式（,B,）,抽汽背压式（,CB,）,整年性负荷,整年性负荷、,季节性负荷,季节性负荷,热电厂的经济性及供热系统,第53页,背压式机组,热电厂的经济性及供热系统,第54页,凝汽,-,采暖式机组,抽汽式机组,热电厂的经济性及供热系统,第55页,2,、供热机组参数选择,给水回热加热实质上是内部热化，,ir,=1,；,对高参数大容量供热机组通常也采取蒸汽中间再过热以深入提升其热经济性；,提升供热机组蒸汽初参数，可提升机组热化发电比,X,；,降低供热抽汽参数，也可到达一样效果,热电厂的经济性及供热系统,第56页,总结,1,依据电网容量、火电机组单机容量、全厂容量及参数情况，供热机组选择要,“,以热定电,”,，尽可能采取较高初参数和再热循环，完善回热系统；,2,依据热负荷特征选择供热式机组，使机组尽可能在经济设计工况附近运行。机组最大供热量应小于热负荷最大值，即,tp,1,；,3,扩大城市热化规模，改造淘汰小型锅炉。,热电厂的经济性及供热系统,第57页,第五节 热电厂供热系统,（一）供热系统分类,分散供热系统：,热源与热用户用热装置直接结合，或者相距很近，无需热网,集中供热系统,组成：热源、热网、热用户,热源：热电联产装置、城市锅炉房、区域锅炉房、工业锅炉等,载热质：热水、蒸汽,热电厂的经济性及供热系统,第58页,（二）,蒸汽供热系统及设备,1,、直接供汽方式,热电厂的经济性及供热系统,第59页,2,、间接供汽方式,热电厂的经济性及供热系统,第60页,（三）,热水供热系统及设备,高参数热电厂热网加热器标准性热力系统,1,基本热网加热器；,2,尖峰加热器；,3,热网水泵；,4,热网凝结水泵；,5,尖峰热水炉；,6,循环水泵；,7,凝汽器内热网水加热管束；,8,疏水冷却器,热电厂的经济性及供热系统,第61页,供热设备,热网加热器：,表面式换热器（立式、卧式）,基本热网加热器（基载加热器,BH,）,尖峰热网加热器（峰载加热器,PH,）,热网水泵,HP,：,热水循环动力源,热网加热器凝结水泵,HDP,：,回收热网加热器中凝结水,热网补充水泵,HMP,：,补充热网水损失,尖峰锅炉,WB,：,热化系数,tp,1,时，在尖峰热负荷期间 投入使用,热电厂的经济性及供热系统,第62页,（四）,供热系统中调峰设备,1,、,尖峰热水锅炉,将热网水温提升到热网设计供水温度,2,、蒸汽蓄热器,平衡短时尖峰负荷，进行供热调整,供热调整,质调整（调整供水温度）,辅助性调整（借助设备蓄热能力）,热电厂的经济性及供热系统,第63页,（,1,）,蒸汽蓄热器原理和结构,变压蓄热器原理图,(a),变压蓄热器系统图,(b),换流器工作示意图,热电厂的经济性及供热系统,第64页,（,2,）,蒸汽蓄热器连接方式,变压蓄热器各种连接方案,(a),、,(b),饱和蒸汽来自同一汽源；,(c),由过热蒸汽充汽；,(d),、,(e),由一个高压汽源充汽，向一个低压汽源放汽；,(f),用于背压机组,热电厂的经济性及供热系统,第65页,（五）,减温减压器,1,、,减温减压器作用及其热力系统,将较高参数蒸汽降低到需要压力和温度,工作原理：经过节流降低压力，经过喷水降低温度,组成：节流减压阀、喷水减温设备、压力温度自动 调整系统,热电厂的经济性及供热系统,第66页,减温减压器热力系统图,1,减压阀；,2,节流孔板；,3,混和管；,4,喷嘴；,5,给水分配阀；,6,节流装置；,7,截止阀；,8,逆止阀；,9,主安全阀；,10,脉冲安全阀；,11,压力表；,12,温度计；,13,蒸汽管道；,14,出口阀；,15,疏水排出系统,L,1,减压系统长度；,L,2,减温系统长度；,L,3,安全装置长度,热电厂的经济性及供热系统,第67页,2,、减温减压器热力计算,目标：确定进入减温减压器蒸汽流量,D,和喷水量,D,w,热平衡：,物质平衡：,热电厂的经济性及供热系统,第68页,