热电厂热经济性指标分析研究.doc

分类号　　　　　　　　　　　　

郑州电力高等专科学校

毕 业 设 计（论 文）

题　目:热电厂热经济性指标分析研究　　 　
Title : Analysis of thermal power plant
thermal economic indicators

系　　部　动力工程系　　　　 专业 电厂热能动力装置 　
姓　　名***　　　　　 班级　***　　 　　

指导教师　***　　　　　 职称　***　　　　　　
论文报告提交日期　2023年6月1日　　　　　　

郑州电力高等专科学校
摘要：热电联产是指发电厂既生产电能，又运用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式。以热电联产方式运营的火电厂称为热电厂。对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背压式汽轮机的排汽，前者供工业生产，后者供民用采暖。热电联产集中供热具有明显地节约能源、改善环境、提高供热质量、增长电力供应等综合效益。热电厂的建设是治理大气污染和提高能源综合运用率的重要手段之一。通过对热电厂的热经济运营进行分析和研究与对不供热机组联合运营热负荷的分派，热力计算及经济指标的计算，根据计算比较热量法与(火用)方法在热力系统分析计算上的差别。同时，针对日益增长的热负荷需求，结合热电厂生产运营的实际问题进行具体分析计算，得出如何做好经济指标分析的结论。

关键词：热电联产；热经济性指标；热负荷；经济运营；原则性热力系统
Abstract：Cogeneration power plants produce both electricity, turbine generator for the production of the power of steam users heating. Known as the thermal power plant to run cogeneration thermal power plant. Source of external heating steam extraction turbine to adjust extraction or back pressure steam turbine exhaust steam, the former for the industrial production, the latter for civil heating. Cogeneration district heating and energy conservation, improve the environment, improve the quality of heating, increasing electricity supply and other comprehensive benefits. Heat and power plant construction is an important means of air pollution and improve the comprehensive utilization of energy. Analysis and research and not a joint operation of the heating unit heat load distribution of thermodynamic calculation and the calculation of economic indicators, according to the calculation of the heat method (fire) method in the calculation of the thermodynamic system analysis on the hot economic operation of thermal power plants difference. For increasing the thermal load demand, combined with the practical problems of heat and power plant production run for the specific analysis and calculation, how to do the analysis of economic indicators conclusion.
Keywords: cogeneration; hot-economic indicators; heat load; economic operation; principle thermodynamic system
目录
1．绪 论 1
2．热电联产的重要设备及热力系统拟定 3
2.1 锅炉的类型 3
2.2 供热式汽轮机组的类型 3
2.2.1 供热式汽轮机组的型式 3
2.2.2 供热式汽轮机的特点 4
2.2.3 供热式机组机型选择 5
2.2.4 背压式汽轮机的类型及特点 6
2.2.5 抽汽式汽轮机重要参数的选择 6
2.2.6凝汽－采暖两用机组 7
2.3 原则性热力系统的拟定及计算 9
2.3.1 发电厂原则性热力系统的作用与组成 9
2.3.2 编制发电厂原则性热力系统的重要环节： 9
2.3.3 热电厂原则性热力系记录算 10
3．热力发电厂热经济性评价 13
3.1 评价热力发电厂热经济性的两种基本分析方法 13
3.2 热电联产的重要形式： 14
3.3 热电厂总热耗量的分派及重要热经济指标 15
3.3.1 热电厂总热耗量的分派 15
3.3.2 热电厂重要热经济指标： 17
3.4热电联产热经济性的计算分析 22
3.5结果分析 29
4． 总结与展望 30
结束语 31
参考文献 32
附录 33

1．绪 论
随着经济的发展和技术的进步，电与热能在生活中的作用越来越重要。
据记录，我国发电能耗占总能耗的1/3以上。2023年，全国燃煤火电机组已达成3.4亿千瓦以上。按年运营6000h，发电煤耗400g/(kw·h)，全国需耗标煤8.16亿吨，假如发电效率提高1％，将少耗标煤8160万吨，减少粉尘排放量83万吨，减少 排放量13.3万吨。这对于改善环境将起到显著作用。
热电联产是根据能源梯级运用原理，先将煤、天然气等一次能源发电，再将发电后的余热用于供热的先进能源运用形式。热电联产与热电分产相比有如下优点：①节约能源；②减轻大气污染，改善环境质量；③增长电力供应；④节约城市用地；⑤提高供热质量；⑥便于综合运用；⑦改善城市形象；⑧减少安全事故等。我国政府很重视发展热电联产。1997年制定的《中国21世纪议程》和《中华人民共和国节约能源法》。2023年制定的《中华人民共和国大气污染防治法》等法规，都明确鼓励发展热电联产。2023年国务院已经将热电联产作为重点领域和重点工程。
热电联产在我国体现的优越性：
(1) 节能
多数热电厂的供电标煤耗可在360克/千瓦·时以下。分散小锅炉供热的标准煤耗率为55～62.1公斤/吉焦，20万千瓦凝汽机组的发电标准煤耗率为350克/千瓦·时因而热电厂能有效的节约能源。
(2) 改善环境质量
分散供热小锅炉一般是单台容量小，烟囱低，除尘效果差，有的小型锅炉甚至无正规的除尘设备。而热电厂的锅炉容量大，热效率高，烟囱高，除尘效率高。一般可在90％以上，最近几年推广使用的循环流化床电站锅炉还可以在锅炉内脱硫，更有助于环境保护。由于热电联产节省大量燃料，锅炉容量大，热效率高，除尘效果好并能高空排放，故能有效地改善环境质量。
(3) 缓和本地电力紧张
热电联产的建设有效的缓和了本地电力紧张的被动情况，有的热电厂已形成本地的重要电源点。热电厂都建在热负荷中心，区域热电厂的上网电量也在就近消化，而电力系统的大型电站则要远距离输电，由热电厂供电减少的线路损失也是可观的经济效益。
(4) 提高供热质量，发展生产，改善人民生活
分散小锅炉房由于设备条件限制和煤质变化，不易保证供热质量，压力和温度的波动会影响工艺生产。居民采暖的小锅炉，一般为间断供热，供热时间短，温度低，热电厂集体供热连续运营，稳定可靠，供热质量高。
(5) 为灰渣综合运用发明了有利条件
分散供热时灰渣不好集中运用，热电联产则为灰渣综合运用发明了有利条件。
(6) 节约宝贵的城建用地
工业公司中的锅炉房连同煤场渣场要占用比较大的面积，对老工业城市，有的连扩建一台锅炉的地方都很紧张，因而想尽快实现热电联产集中供热，本来的锅炉房和煤场、灰场可移做他用以扩大再生产。
本文设计的重要内容及任务就是根据我国能源运用现状及燃料供应以煤为主的特点，了解热电联产具有明显的节能和环保效益，是实现可连续发展的重要手段和措施。运用热量法和(火用)方法在能量的数量和质量上对热电联产进行分析计算，为供热机组“以热定电”运营提供依据，得出热电联产最佳负荷分派方法。阐述热电联产原则性热力系统拟定，主设备性能的优选，使供热机组达成热尽其用的目的。
2．热电联产的重要设备及热力系统拟定
热能和电能联合生产称为热电联产，是根据能源梯级运用原理，先将煤、天然气等一次能源发电，再将发电后的余热用于供热的能量生产方式。实现热电联产必须具有的基本条件是：有热用户，并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。
热电厂的重要设备有锅炉、汽轮机、发电机，特别是锅炉和供热机组的类型和参数选择最为重要。
2.1 锅炉的类型
锅炉是将燃料的化学能转变为热能的设备。燃料化学能转变成热能的方式是通过化学反映——燃烧来完毕的。燃烧的方式重要有分层燃烧和悬浮燃烧，悬浮燃烧又有喷燃式和流化床（沸腾床）两种。根据燃烧方式分类，有链条炉（层燃式）、煤粉炉、旋风炉（喷燃）及循环流化床锅炉。链条炉适合燃烧优质的煤种，而煤粉炉及循环流化床锅炉则适合燃用劣质的煤种，特别是循环流化床锅炉，不仅可燃烧劣质煤，并且煤种适应性广；还可以进行炉内脱硫，达成清洁燃烧，减少及的排放量，是目前热电厂建设的首选炉型。
锅炉将燃料的化学能转变成能做功的蒸汽热能，需要将锅炉烟气的热能传递给工质水蒸汽，锅炉中的工质汽、水为了更好地吸取烟气的热量，有不同的运营方式——自然循环、强制循环和直流锅炉等。
2.2 供热式汽轮机组的类型
2.2.1 供热式汽轮机组的型式
现代热电厂中，由于电力和热力负荷种类及数量不同，热电厂中的重要供热设备——汽轮机的形式有多种。为了在热电厂设计时对的选择供热式机组，进行热电厂热力系统和供热系记录算，拟定热经济指标，以及在运营中合理安排供热机组的运营方式等，必须对供热机组的形式及动力特性有充足的了解。
供热式汽轮机是一种同时承担供热和发电两项任务的汽轮机，重要有背压式（纯背压式B型机、 抽汽背压式CB型机）、调节抽汽式（一次调节抽汽式C型机、两次调节抽汽式CC型机）和凝汽－采暖两用机组（NC型机）三种类型。提高汽轮机排汽压力，由排汽向热用户直接供热或采用热互换器的方式向热用户供热，这种运用做过功的排汽进行供热的汽轮机，称为背压式汽轮机。从汽轮机某中间级抽出做过功的蒸汽，向外界热用户供热，减少进入凝汽器内的排汽量，这种运用中间抽汽供热方式的机组，称为抽汽式汽轮机组。抽汽式汽轮机是将汽轮机的某一级或两级抽汽供应热用户；其余的蒸汽和纯凝汽电厂同样回热和做功。凝汽－采暖两用机组是在中压缸至低压缸的导汽管上设立了蝶阀，在采暖期以减少发电来增长对外供热，在非采暖期仍然为凝汽式机组。大型热电站用的供热式汽轮机，几乎都是一方面通过电网供电，一方面通过热网向热用户供热。为了完毕供电和供热两项任务，供热式汽轮机必须在一定的装置系统中工作，才干获得满意的效果。
2.2.2 供热式汽轮机的特点
背压式汽轮机的排汽用来供热，排汽放出的热量不再是一项能量损失。机组的热耗率与热力系统的循环热效率和机组的相对内效率无关，而只决定于锅炉效率、管道效率、机械效率和发电机效率。蒸汽在汽轮机内的焓降只取决于蒸汽的初参数和终参数。背压式机组排汽压力和过热度根据有关资料拟定后，其排汽量由总供热量决定。背压式机组的排汽状态和供热量以及回水参数拟定后，其进汽量也就拟定了。这时背压式机组可以发出的功率决定于进汽和排汽参数。进汽参数越高，其绝热焓降也越大，所发出的功率也越大。在对热电厂进行全面分析之后才干选择最佳进汽参数，国产背压机组3～12MW的进汽参数一般为3.43～4.9Mpa，温度为435℃。其背压因机而异，最低的为0.29 Mpa,最高的为3.63 Mpa。背压机组在运营中不得使排汽压力过多的低于额定压力，以防止末级叶片超负荷运营，致使设备损坏。在运营中背压式汽轮机是按照“以热定电”的运营方式，电能和热能不能单独调节，没有热负荷时，背压机不能单独运营。当用户规定增长热负荷时，必须多供应汽轮机蒸汽，这样发电量也要相应增长。当满足供热时，所差的电容量由电网补偿，因而增大了电网的备用容量。
抽汽式机组克服了背压式机组供热的缺陷，可同时满足热、电负荷两者随时变化的需要。抽汽从汽轮机的某中间级抽出送往热用户，蒸汽在热用户放热后，其凝结水又被部分或所有回收至电厂的疏水回收器中，再由水泵重新送往锅炉循环使用。假如在运营中热负荷增大时，汽轮机则根据热负荷的需要增大进汽量，满足外界热负荷增长的需要。汽轮机进汽量增长，电负荷亦相应增大，这时为维持电负荷不变，由中压调节汽阀控制进入汽轮机低压缸的进汽量，减少低压缸的负荷，而高压缸负荷相应增长时总发电量保持不变，使热电负荷达成了新的平衡。因此抽汽式汽轮机在热负荷不够稳定的热电厂中得到广泛采用。当外界热负荷变动时，可以同时调节供热用的抽汽量和汽轮机总的进汽量，以使发电量保持不变。
2.2.3 供热式机组机型选择
对于生产工艺热负荷等的全年性热负荷，一年四季变化不大，一般可选用背压式或抽汽式机组，具体以两种机型的节煤量为基础，再通过全面的技术经济比较拟定。
对于采暖、通风等的季节性热负荷，在全天中相对比较稳定而在全年中变化很大，只有采暖期才存在一般选用凝汽－采暖两用机组或抽汽式机组，具体也是以两种机型的节煤量为基础，再通过全面的技术经济比较拟定。
当一台机组要同时承担全年性热负荷和季节性热负荷时，应装设抽汽式机组。
2.2.4 背压式汽轮机的类型及特点
背压式汽轮机的重要任务是在一定排汽参数下供应用户规定的蒸汽量，并能同时发出一定的电能。它与凝汽式汽轮机相比，没有凝汽设备。由于没有凝汽器中的冷却损失，所以在经济上是优越的。如下图2.1：

图2.1 背压式汽轮机装置简图
背压式汽轮机无法同时满足热、电两种负荷。其基本的运营方式是：“以热定电”，电能并入电网，电负荷的变动由电网中并列运营的其它机组承担。热负荷缺少的供热蒸汽由锅炉减温减压后供应，此时热电厂的经济性要下降。
假如需要将现有的中压电厂加以改造，可以设立背压式汽轮机，用它的排汽供应进汽压力较低的汽轮机使用。这种背压式汽轮机称为前置式汽轮机，其排汽压力要根据原有机组的参数选择。
2.2.5 抽汽式汽轮机重要参数的选择
（1）设计流量的选择
设计一次调节抽汽式汽轮机时，高压缸的设计流量可选为额定功率和额定抽汽量时总进汽量的1.2倍，对于二次调节抽汽式汽轮机中压缸的设计流量可选为额定功率、工业抽汽量为零而供暖抽汽量为最大时的总进汽量的70％～90％。低压缸的设计流量是机组在额定功率，调节抽汽为零时通过低压缸流量的60％～80％，由于这种工况不常碰到，故其设计流量选得较小些，以免在经常运营工况下，通流面积过大，使效率减少，但是为了带走因摩擦鼓风损失热量，低压缸最小流量应为低压缸设计流量的5％～10％。
（2）抽汽压力的选择
一次调节抽汽压力应在满足外界热用户的规定下，尽量减少其压力值，这样抽汽的抱负焓降较大，可以提高机组的发电量，改善其经济性。如将工业抽汽压力由1～1.2MPa减少到0.6～0.7MPa,供暖抽汽压力由0.12～0.25Mpa减少到0.05～0.25 Mpa，则可使机组的发电经济性显著提高。有些机组甚至采用两次供暖抽汽，高压供暖压力范围为0.06～0.25 Mpa。低压供暖压力范围为0.03～0.2 Mpa。根据不同需要采用两次供暖抽汽与采用一次供暖抽汽相比可减少燃料消耗量的3％～4％。
2.2.6凝汽－采暖两用机组
凝汽－采暖式机组是一种新型供热式机组，采用在凝汽式机组中低压缸的导汽管上安装蝶阀，在采暖期通过关小蝶阀，减少低压缸的进汽量，即减小电功率的方法来对外供热。是专为季节性采暖热负荷设计的。其示意图如下图2.2：

图2.2 凝汽-采暖式机组热力系统示意图
与抽汽式机组供季节性采暖热负荷相比具有以下特点：
（1）设备运用率高。
由于凝汽－采暖式机组按纯凝汽式机组设计，所以一年短时间的采暖期内，仅低压缸、低压加热器和发电机未达成设计能力。大部分时间内按纯凝汽工况运营，所有设备的运用率均可达成100％，可收到最大的投资效益。相反，若采用抽汽式机组，供热工况下发电机虽达成设计能力。在一年的非供暖期内，锅炉、汽轮机涉及进汽部分在内的高压部分、除氧器、给水泵、高压加热器等的能力没有得到发挥，这部分的投资总和远高于发动机。
（2）非采暖期（8～9个月）具有较高的热效率。
凝汽－采暖式机组的热耗仅比同容量的凝汽式机组高0.2％～0.3％，增高部分重要是由蝶阀的额外节流损失引起。相反，在非采暖期抽汽式机组的调节阀远没有开足，高压通流部分的负荷率低，变工况幅度大，总的热效率减少2％～3％。
（3）机组设计工作量小。
与同容量同型式的凝汽式汽轮机本体上通用，且主辅机配套基本相同。
（4）凝汽－采暖式机组可起到缓解电空调器引起的夏季用电高峰的作用。
以东方汽轮机厂生产的NC300为例，冬季采暖期NC机组比额定功率少发电约28％，夏季NC机组基本恢复铭牌功率，夏季比冬季发电量多，可起到缓解电空调引起的夏季用电高峰的作用。
（5）与凝汽式机组在电网中形成冬夏容量互补。
以NC300与N300机组为例，冬季采暖期NC机组比额定功率少发电约28％，此时N型机组处在冬季低背压下，与额定背压比可增长电功率约2％。夏季NC机组基本恢复铭牌功率，而N型机组却因高背压少发电约3％，从而形成冬夏容量互补。由此可减少电网中的补偿容量，理论上，当电网中的NC机组总容量达成电网容量的17％时，两者冬夏容量可完全互补。
总体上看，NC机在非采暖期比C型机热经济性高，但会使电网中的补偿容量增大，而在采暖期比C型机热经济性稍低，由于C型机采暖期属设计工况，NC机为非设计工况，低压缸通流量减小，鼓风摩擦损失增大。从全年来看，NC机供采暖热负荷具有较高的热经济性。
2.3 原则性热力系统的拟定及计算
2.3.1 发电厂原则性热力系统的作用与组成
以规定的符号来表达工质按某种热力循环顺序流经的各种热力设备之间联系的线路图，称为发电厂的原则性热力系统。
发电厂的原则性热力系统表白工质的能量转换及其热量运用的过程，它反映了发电厂能量的转换过程的技术完善限度和发电厂热经济性的好坏。由于原则性热力系统只表达工质流过时状态参数发生变化的各种热力设备，故图中同类型同参数的设备只用一个来表达并且它仅表白设备之间的重要联系，因此备用设备、管道及附件不画出。
原则性热力系统的作用重要是用来计算和拟定各设备、管道的汽水流量，发电厂的热经济指标等，故又称为计算热力系统。发电厂的原则性热力系统重要由以下各局部系统组成：①锅炉、汽轮机、主蒸汽及再热蒸汽管道和凝汽设备的连接系统；②给水回热加热系统；③除氧器和给水箱系统；④补充水系统；⑤连续排污及热量运用系统。
2.3.2 编制发电厂原则性热力系统的重要环节：
发电厂的设计，必须按照国家规定的基本建设程序进行，其程序应为：初步可行性研究，可行性研究，初步设计，施工图设计。在初步可行性研究报告中一方面要拟定在项目发电厂的型式，容量及其规划容量。
通过对原则性热力系统的计算来拟定某些典型工况时的热经济性指标；根据额定工况，最大工况时算得的各项汽水流量，来选择主辅热力设备；并据以绘制发电厂的全面性热力系统。合理的拟定、对的的分析论证原则性热力系统，是火电厂可行性研究及初步设计中热机部分的重要内容。
拟定发电厂原则性热力系统的重要内容及其环节如下：
（1）拟定发电厂的型式及规划容量
（2）选择汽轮机
（3）绘发电厂原则性热力系统图
（4）发电厂原则性热力系记录算
（5）选择锅炉
（6）选择热力辅助设备
2.3.3 热电厂原则性热力系记录算
（1）计算目的
发电厂原则性热力系记录算的重要目的是要拟定在不同负荷工况下各部分汽水流量及其参数、发电量、供热量及全厂性的热经济指标，由此可衡量热力设备的完善性，热力系统的合理性，运营的安全性和全厂的经济性。
对于仅有全年性热负荷的热电厂，一般只计算电、热负荷均为最大时的工况和电负荷为最大、热负荷为平均值时的工况两种。对于有季节性热负荷的热电厂，还要计算季节性热负荷为零时的夏季工况，校核热电厂在最大热负荷时，抽汽凝汽式汽轮机最小凝汽流量。
（2）计算的原始资料
1）计算条件下的发电厂原则性热力系统图
2）给定的电厂计算工况
3）汽轮机、锅炉及热力系统的重要技术数据
4）给定工况下辅助热力系统的有关数据
（3）计算方法及环节
原则性热力系统的计算就是联立求解多元一次线性方程组。计算基本公式是热平衡式、物质平衡式和汽轮机功率方程式。
计算可以相对量，即以1㎏的汽轮机新汽耗量为基准来计算，逐步算出与之相应的其它汽水流量的相对值，最后根据汽轮机功率方程式求得汽轮机的汽耗量以及各汽水流量的绝对值。也可用绝对量来计算，或先估算新汽耗量，顺序求得各汽水流量的绝对值，然后求得汽轮机功率并予以校正。计算可用传统方法，也可用其它方法；也可定功率、定供热量计算，或定流量计算；还可以用正平衡、反平衡计算等众多方式。
（4）整理原始材料。
此环节规定得各计算点的汽水比焓值，编制汽水参数表。值得注意的是除了汽轮机外，还应涉及锅炉、辅助设备的原始数据。当一些小汽水流未给出时，可近似选为汽轮机汽耗量的比值，如射汽抽气器新汽耗量和轴封用汽，可取为＝0.5％，＝2％；厂内工质泄漏汽水损失和锅炉连续排污量的数值，应参照《电力工业技术管理法规（试行）》所规定的允许值选取。通常把厂内汽水损失作为集中发生在新蒸汽管道上解决。
当锅炉效率未给定期，可参考同参数、同容量、燃用煤种相同的同类工程的锅炉效率选取。汽包压力未给出时，可近似按过热器出口压力的1.25倍选取。锅炉连续排污扩容器压力的拟定，应视该扩容器出口蒸汽引至何处而定，若引至除氧器，还需考虑除氧器滑压运营或定压运营而定，并选取合理的压损，最后才干拟定锅炉连续排污运用系统中有关汽水的比焓值、、。
（5）按先外后内，由高到低”顺序计算。
先计算锅炉连续排污运用系统，热电厂要根据热负荷，拟定汽轮机的供热抽汽量。求得、、之后，再进行“内部”回热系记录算，此后的计算与机组回热系统“由高到低”的计算顺序完全一致，即通过联立求解多元一次线性方程组。锅炉连续排污运用系记录算的目的在于拟定由扩容器所分离出来的蒸汽量和补充水在排污冷却器中的温升，从而拟定排污运用系统所回收的工质和热量。
3．热力发电厂热经济性评价
3.1 评价热力发电厂热经济性的两种基本分析方法
凝汽式火力发电厂将燃料中的化学能在锅炉中释放出来并转换为蒸汽能量，蒸汽在汽轮机中膨胀做功将热能转换为机械能，用以拖动汽轮发电机转动，最终将机械能转换为对外供应的电能。在这些能量转换过程中总有部位不同，大小不等，因素各异的能量损失，正是通过衡量能量转换过程中能量运用限度（正热平衡方法）或能量损失大小（反热平衡方法）来评价火电厂的热经济性。
评价火电厂热经济性的方法有很多，但从热力学观点来分析，只有两种基本分析方法，即基于热力学第一定律的热量法和基于热力学第二定律的(火用)方法。
热量法是从能量转换的数量来评价其效果的，其指标是热力学第一定律效率，即有效运用的热量与供应热量之比。动力装置的热力学第一定律效率为：

式中：——外部热源供应的热量；
——该动力装置的抱负比内功（以热量计）；
——循环中各项能量损失之和；
——各项能量损失系数之和；
(火用)方法从能量的质量（品位）来评价其效果，其指标为热力学第二定律效率，即有效运用的可用能与供应的可用能之比。动力循环热力学第二定律为：

式中：——供入系统的可用能；
——循环中各项不可逆因素导致的各项可用能损失之和；
——循环中各项可用能损失系数之和；
3.2 热电联产的重要形式：
（1）锅炉加热供热式汽轮机热电联产系统
（2）燃气轮机热电联产系统
（3）内燃机热电联产系统
（4）燃料电池
我们重要采用锅炉加热供热式汽轮机热电联产系统。指热电厂同时对热电用户供应电能和热能，而其生产的热能取自汽轮机做过部分功的蒸汽，即同一股蒸汽流先发电后供热。其热力循环称为供热循环，这种发电厂称为热电厂。如下图3.1：

图3.1 C型供热机组热电联产系统简图

供热式汽轮机除有一次调节抽汽式（C型）汽轮机，两次调节抽汽式（CC型）汽轮机，尚有背压（B型）汽轮机（如下图3.2）等。

图3.2 背压机热电联产系统简图
3.3 热电厂总热耗量的分派及重要热经济指标
3.3.1 热电厂总热耗量的分派
由于热电厂既发电又供热，为了拟定其电能与热能的生产成本及分项的热经济指标，必须将热电厂总热耗量合理的分派给两种产品。
热电厂总热耗量：
kJ/h
kJ/kg
式中 ——热电厂总燃料消耗量，kg/h；
、——热电厂供热、发电的热耗量，kJ/h；
热电厂总热耗量分派的实质，是将在热电两种产品间分派为、。
通常先拟定分派到供热方面的热耗量，再应用下式求出发电方面的热耗量。
，kJ/h
对热电厂总总热耗量分派方法的规定是：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限度，且计算简便，为国家节约能源，促进热电事业发展。
我们可将分派方法归纳为三类典型的热电厂总热耗量分派方法，一类是热电联产效益归电法（热量法），另一类是热电联产效益归热法（实际焓降法），两者是分派的两个不同极端方法，尚有一类方法是减少热电联产效益折衷分摊在发电、供热两个方面，这类方法有多种，如做功能力法，净效益法等。
（1）热量法
热量法以热力学第一定律为依据，只考虑能量的数量，不考虑能量的质量差别，简朴直观，便于运用。
热量法将热电厂总热耗量按照生产热、电两种能量产品的数量来比例。一方面拟定分派给供热方面的热量。
分派给供热方面热耗量为：
，kJ/h
式中——热电厂向外供出的热量，kJ/h；
——热用户需要的热量，kJ/h；
——热网效率；
（2）实际焓降法
实际焓降法分派给供热方面的热耗量，按联产供热汽流在汽轮机中少做的内功占新汽所做内功的比例来分派总热耗量。
分派供热方面的热耗量：
，kJ/h
式中 ——热电厂联产供热蒸汽量，kg/h；
此式合用于非再热机组。
此方法考虑了供热抽汽品质方面的差别，热用户规定的供热参数越高，供热方面分摊的热耗量越大，可以鼓励热用户减少用热参数，提高热化节能效果；这种方法把热化发电的冷源损失无偿供应了热用户，热电联产的好处所有归供热所有，又称“好处归热法”。
（3）做功能力法
做功能力法分派给供热方面的热耗量，是按联产汽流的最大做功能力占新蒸汽的最大做功能力来分派总热耗量的。
分派给供热方面的热耗量：
，kJ/h
式中：——新蒸汽和供热抽汽的比焓，kJ/kg；
——新蒸汽和供热抽汽的比，kJ/kg；
——新蒸汽和供热抽汽的比熵，kJ/（kg•k）；
——环境温度，k；
3.3.2 热电厂重要热经济指标：
热经济指标用来表达热力设备或系统能量运用及转换过程的技术完善限度。凝汽式发电厂重要热经济指标，如全厂热效率、全厂热耗率和标准煤耗率既是数量指标，又是质量指标。
热电厂的重要热经济指标要复杂多，表现在：热电联产汽流既发电又供热，热电两种产品的质量不同；若供热参数不同，热能的品位也有所不同；热电厂有时还存在分产发电或分产供热。热电厂的热经济指标应能反映能量转换过程的技术完善限度，既能用于供热式机组间，热电厂间进行比较，也能便于在凝气式电厂和热电厂间比较。
热电厂总的热经济指标
（1）热电厂的燃料运用系数
热电厂的燃料运用系数又称热电厂总热效率，是指热电厂生产的电热两种产品的总能量与其消耗的燃料能量之比，即：

式中 ——热电厂的供热量，kJ/h；
——热电厂的煤耗量，kg/h；
热电厂的燃料的运用系数将高品位的电能按热量单位折算后与对外供热量相加，是数量指标，不能表白热、电两种能量产品在品位上的差别，只能表白燃料能量在数量上的有效运用限度。电厂运营时，热电厂的燃料运用系数也许在相称大的范围内变动，特别是装有抽汽式供热机组的热电厂：①当热负荷为零时，由于其绝对内效率比相同蒸汽初参数的凝汽式机组还小；所以也会比凝汽式发电厂的效率低；②供热式汽轮机带高热负荷时，可高达70％～80％；③当供热式汽轮机停止运营，发电量为零，直接用锅炉的新蒸汽减压减温后对外供热时，没有按质用能，但也很高，显然这是不合理的。
既不能比较供热式机组间的热经济性，也不能比较热电厂的热经济性，因此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，用以估算热电厂燃料的消耗量。
（2）供热式机组的热化发电率w
热化发电率又称热电比，只与联产汽流生产的电能和热能有关，联产汽流生产的电能称为热化发电量，联产汽流生产的热量称为热化供热量，热化发电量与热化供热量的比值称为热化发电率w，即：
，kw·h/GJ
热化发电率w的意义为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限度的质量指标。

，（kw·h）/h
，（kw·h）/h
式中 ——外部热化发电量，指对外供热抽汽的热化发电量，（kw·h）/h；
——内部热化发电量，指供热返回水引入回热加热器增长的各级回热抽汽所发出的电量，（kw·h）/h；
——供热返回水通过的回热加热级数；
——各级抽汽加热供热返回水所增长的回热抽汽量
，GJ/h

式中 ——供热返回水和补充水的混合比焓，
——为补充水比焓；
——为供热返回水比焓；
——为供热回水率，～1，kJ/kg；

式中 、——外部、内部热化发电率，kw·h/GJ
，kw·h/GJ ，kw·h/GJ
一般内部热化发电量在总热化发电量中所占的份额不大，近似计算中可忽略不计，影响w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、设备的技术完善限度以及回水所流经的加热器的级数等。当供热机组的汽水参数一定期，热功转换过程的技术完善限度越高，热化发电量越高，即对外供热量相同时，热化发电量越大，从而可以减少本电厂或电力系统的凝汽发电量，节省更多的燃料。所以w是评价热电联产技术完善限度的质量指标。
要注意的是热化发电率只能用来比较供热参数相同的供热式机组的热经济性，不能比较供热参数不同的热电厂的热经济性，也不能用以热电厂和凝汽式电厂的热经济性。因此，热化发电率不能作为评价热电厂热经济性的单一指标。
（3）热电厂的热电比
热电比为供热机组热化供热量与发电量之比。

热电厂要实现热电联产，不供热就不能叫热电厂，因此对热电比应有底线的规定。对于凝汽火电厂，汽轮机排出的已做过功的蒸汽热量完全变成了废热，虽然整个动力装置的发电量很大，但无供热的成份，故热电比为零。对背压式供热机组，其排汽热量所有被运用，可以得到很高的热电比。对于抽汽式供热机组，因抽汽量是可调节的，可随外界热负荷的变化而变化，当抽汽量最大时，凝汽流量很小，只用来维持低压缸的温度但是分升高，并不能使低压缸发出有效功来，此时机组有很高的热效率，其热电比接近于背压机。当外界无热负荷，抽汽量为零，相称于一台凝汽式汽轮机组，其热电比也为零。
影响热电比的重要因素如下：
（1）热电机组的新汽参数（初压、初温）。当抽（排）汽压力一定期，即供热参数一定期，提高新汽参数，发电量增长，使热电比下降，反之亦然。
（2）热电机组的供热（抽、排汽）参数。当供热压力、温度愈高，单位汽流的供热焓值提高，供热流量一定，供热量增长，而发电量则减少，使热电比大大增长。
（3）汽轮机相对内效率。新汽参数一定，供热抽汽压力衡定期，当汽轮机通流部分效率越差，内部漏气损失愈大时，使抽（排）汽气温愈高，抽（排）汽比焓愈高，供热流量一定期，供热量增长而发电量则减少，使热电比增长。
所以，热电比这个指标只能作为量的指标，不能作为“质”的指标。热电比的大小只能看出热电厂供热量的份额大小，但不能用以衡量其用能是否先进。对在用电缓和地区或用电过剩地区，用以限电是有一定作用的。但若为了提高热电比，使供热机组抽（排）汽参数越来越高，供热量增大，发电量相应减少，对鼓励节能，提高能源运用率则有不利影响。
由于热电比只表白本机组热电联产的运用限度，所以其值不宜作为热电机组之间的横向比较，只能用它衡量热电机组自身的运用率或节能经济效果。
（二）热电分项计算的重要热经济指标
将热电厂总热耗量分派给热和电两种产品后，即可方便的计算供热机组和热电厂的分项热经济指标。
（1）发电方面的热经济指标
热电厂的发电热效率：
热电厂的发电热耗率：，kJ/(kw·h)
热电厂发电标准煤耗率：
，kg标煤/(kw·h)
（2）供热方面的热经济指标
热电厂供热热效率（按热量法分派）

热电厂供热标准煤耗率
，kg标煤/GJ
3.4热电联产热经济性的计算分析
前面我们已经介绍了评价热力发电厂热经济性的两种基本分析方法，都是从热力学观点来分析，即基于热力学第一定律的热量法和基于热力学第二定律的(火用)方法。下面就先用(火用)方法分析实例。
计算实例：
下面是以某热电厂的1台15MW抽汽凝汽式供热机组（C15－4.90/0.981）构成的热电联产系统为例，用(火用)平衡分析法分析比较其热电联产和分产的(火用)效率和节能效果。
该热电厂采用母管制供热。这里取其1﹟机和1﹟炉的技术参数为标准，其热力系统如下图3.4所示：

图3.4 热电联产抽汽供热系统图
有关运营参数及符号意如下表3.1所示：
表3.1 1﹟机和1﹟炉重要技术参数
序号
名称
符号
单位
数值
1
锅炉额定蒸发量

t/h
75
2
锅炉出口蒸汽压力

MPa
5.10
3
锅炉额定蒸汽温度

℃
485
4
锅炉补给水温度

℃
150
5
锅炉热效率

%
90.59
6
燃料低位发热量

kJ/kg
15520.5
7
燃料消耗量

kg/h
13104
8
炉膛温度

℃
1350
9
主蒸汽流量

t/h
100
10
主蒸汽温度

℃
470
11
主蒸汽压力

MPa
4.90
12
一级抽汽流量

t/h
57.9
13
一级抽汽温度

℃
300
14
一级抽汽压力

MPa
0.981
15
二级抽汽流量

t/h
7.4
16
二级抽汽温度

℃
200
17
二级抽汽压力

MPa
0.147
18
三级抽汽流量

t/h
1