熱電廠的對外供熱系統(tǒng)

1、第六章 熱電廠對外供熱系統(tǒng) 本章先介紹熱負荷類型及其改變規(guī)律，而后講汽網(wǎng)、水網(wǎng)系統(tǒng)及其設(shè)備，水網(wǎng)供熱設(shè)備工況圖作用及其繪制方法；最終講熱電廠經(jīng)濟分析，重點是選擇供熱式機組節(jié)煤條件式。介紹供熱系統(tǒng)(含熱電廠、熱網(wǎng)、熱用戶)優(yōu)化。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第1頁第六章 熱電廠對外供熱系統(tǒng)第一節(jié) 熱負荷特征及載熱質(zhì)選擇第二節(jié) 熱電廠對外供熱系統(tǒng)第三節(jié) 熱電廠經(jīng)濟性分析及供熱機組優(yōu)化本 章 提 要熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第2頁第一節(jié) 熱負荷特征及載熱質(zhì)選擇一、熱負荷（一）熱負荷分類熱能生產(chǎn)過程必須隨時保持產(chǎn)、供、銷平衡，并應(yīng)確保熱能供給可靠性和經(jīng)濟性。由發(fā)電廠經(jīng)過熱網(wǎng)向熱用戶供給不一樣用途熱量，稱為熱負荷。 熱

2、電廠的對外供熱系統(tǒng)第3頁各類熱負荷特點類別特點生 產(chǎn) 熱 負 荷熱水供給負荷采暖及通風(fēng)熱負荷用 途用于加熱、干燥、蒸餾等工藝熱負荷；用作驅(qū)動汽錘、壓氣機、水泵等動力熱負荷。印染、漂洗等生產(chǎn)用熱水；城市公用設(shè)施及民用熱水生產(chǎn)、城市公用事業(yè)及民用采暖及通風(fēng)主要用戶石油、化工、輕紡、橡膠、冶金等生產(chǎn)及人民生活生產(chǎn)及人民生活負荷特征非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小非季節(jié)性，晝夜改變大，整年改變小季節(jié)性，晝夜改變小，整年改變大介質(zhì)及參數(shù)普通為0.150.6MPa飽和蒸汽，也有高于1.43.0MPa蒸汽6070熱水70150或更高溫度熱水或0.070.28MPa蒸汽工質(zhì)損失率直接供汽：20%100%間接供

3、汽：0.5%2%100%水網(wǎng)循環(huán)水量0.5%2%熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第4頁建筑物季節(jié)性熱負荷示意圖；(b) 采暖熱負荷圖；(c) 通風(fēng)熱負荷圖；(d) 季節(jié)性熱負荷圖熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第5頁（二）季節(jié)性熱負荷1.采暖熱負荷建筑物采暖設(shè)計熱負荷采暖特征系數(shù)建筑物空氣滲透系數(shù)室內(nèi)計算溫度建筑物外圍體積當(dāng)?shù)夭膳彝庥嬎銣囟葻犭姀S的對外供熱系統(tǒng)第6頁我國以日平均溫度為統(tǒng)計基礎(chǔ)，依據(jù)統(tǒng)計，采取當(dāng)?shù)貧v年平均每年不確保5天日平均溫度值為該地采暖室外計算溫度。即期間當(dāng)?shù)赜?00天實際日平均溫度低于當(dāng)?shù)?值。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第7頁2.通風(fēng)熱負荷采取強迫通風(fēng)系統(tǒng)才有通風(fēng)熱負荷。建筑物通風(fēng)熱負荷設(shè)計值為：通風(fēng)

4、換氣次數(shù)通風(fēng)室外計算溫度熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第8頁（三）非季節(jié)性熱負荷1.熱水供給熱負荷特點：整年改變小，日改變大熱水溫度普通：60-652.生產(chǎn)熱負荷加熱多用低壓蒸汽：0.15-0.6MPa飽和蒸汽動力多用過熱蒸汽，壓力1.4-3.0MPa，溫度200-300 。和詳細生產(chǎn)工藝相關(guān)。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第9頁（三）熱負荷資料匯總與整理 1. 兩個系數(shù) 同時系數(shù) 1 供熱區(qū)內(nèi)有較多熱用戶，一個工業(yè)企業(yè)內(nèi)還有許多用熱點，顯然其最大熱負荷不會同時出現(xiàn)，應(yīng)以各用戶同時系數(shù) 1 考慮。即 負荷系數(shù) 2 供熱區(qū)域內(nèi)用戶負荷不可能總在額定負荷下運行，不一樣時間有不一樣負荷系數(shù)。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第10

5、頁二、熱負荷連續(xù)時間圖圖6-2(a)左半邊為季節(jié)性熱負荷隨室外氣溫改變曲線，即Qs=f(t0)。右半邊為季節(jié)性熱負荷隨時間改變曲線，即Qs=f()，稱為季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖，其橫坐標(biāo)為等于和低于某一室外溫度連續(xù)小時數(shù)，縱坐標(biāo)為該室外溫度條件下每小時耗熱量；曲線下面積為整年供熱量。 由圖6-2(a)可知，整年供熱量還有以下關(guān)系式： 曲線下面積等于面積 defod 得： (6-6) 曲線下面積等于面積 abco 得 (6-7)上二式中 Qh(M) 、Qh(av) 最大、平均熱負荷，GJ/h；熱負荷最大利用小時數(shù)，h； 整年采暖連續(xù)時間，h。圖6-2(b)為總熱負荷 (Qs+Qns) 連續(xù)時間圖，

6、該圖所表示為以非季節(jié)性熱負荷平均值為基礎(chǔ)，疊加季節(jié)性熱負荷而成；反之，也是能夠，如圖6-2(c)所表示。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第11頁圖6-2 熱負荷圖(a)季節(jié)性熱負荷連續(xù)時間圖；(b)、(c)總熱負荷連續(xù)時間圖熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第12頁第二節(jié) 熱電廠對外供熱系統(tǒng) 一、載熱質(zhì)選擇及供熱熱網(wǎng)水網(wǎng)特點為： 1.供熱距離遠； 2.水網(wǎng)是利用供熱式汽輪機調(diào)整抽汽，在面式熱網(wǎng)加熱器中凝結(jié)放熱，將網(wǎng)水加熱并作為載熱質(zhì)經(jīng)過水網(wǎng)對外供熱，該加熱蒸汽被凝結(jié)成水可全部收回?zé)犭姀S，即回水率 = 100%； 3.水網(wǎng)設(shè)計供水溫度 ，可用供熱汽輪機低壓抽汽作加熱蒸汽，使熱化發(fā)電比加大，提升其熱經(jīng)濟性； 4.可在熱電廠

7、內(nèi)經(jīng)過改變網(wǎng)水溫度進行集中供熱調(diào)整，而且水網(wǎng)蓄熱能力大，熱負荷改變大時仍穩(wěn)定運行，水溫改變緩解。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第13頁汽網(wǎng)特點是： 1. 對熱用戶適應(yīng)性強，可滿足各種熱負荷，尤其是一些工藝過程如汽錘、蒸汽攪拌、動力用汽等，必須用蒸汽。2. 輸送蒸汽能耗小，比水網(wǎng)用熱網(wǎng)水泵輸送熱水耗電量低得多。3. 蒸汽密度小，因地形改變(高差)而形成靜壓小，汽網(wǎng)泄漏量較水網(wǎng)小2040倍。而水網(wǎng)密度大，事故敏感性強，對水力工況要求嚴格。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第14頁二、汽網(wǎng)供汽系統(tǒng)及其設(shè)備（一）供汽方案熱電廠可能供汽方案，集中畫在一臺機組上(實際不是這么)，如圖 6-3 所表示幾個。1. 由鍋爐引來蒸汽經(jīng)

8、減壓減溫后直接供汽，如圖中 p1 所表示；2. 由背壓機組排汽或抽汽凝汽式供熱機組高壓調(diào)整抽汽對外供汽，稱為直接供汽方式。如圖中 p3 所表示為抽汽凝汽式供熱機組調(diào)整抽汽對外供熱。直接供汽簡單，投資省，現(xiàn)多采取之；3. 如供熱式汽輪機排汽或調(diào)整抽汽壓力略低于熱用戶要求，而所需蒸汽量又不大時，不宜因之多項選擇一臺供熱式機組時，則可采取蒸汽噴射泵，其工作原理與結(jié)構(gòu)特征，與凝汽器系統(tǒng)用射汽抽氣器類似。經(jīng)過蒸汽噴射泵，將供熱機組壓力為 p3 蒸汽，增壓至 p2 后再對外直接供汽；4. 利用供熱機組調(diào)整抽汽作為蒸汽發(fā)生器加熱(一次)蒸汽，產(chǎn)生壓力稍低 P4（二次蒸汽）對外供汽，稱為間接供汽方式。p1p2

9、p3p4圖6-3 熱電廠不一樣供汽方案示意圖熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第15頁（二）減壓減溫器 減壓減溫器是用以降低蒸汽壓力和溫度設(shè)備，不但用于熱電廠供熱系統(tǒng)，凝汽式發(fā)電廠也慣用它作為廠用汽源設(shè)備，將降壓減溫后蒸汽用于加熱重油，或作除氧器備用汽源，在單元式機組中慣用它組成旁路系統(tǒng)。 圖 6-4 所表示為減壓減溫器標(biāo)準(zhǔn)性熱力系統(tǒng)。分產(chǎn)供熱用減壓減溫器出口蒸汽參數(shù)選擇，不影響熱電廠熱經(jīng)濟性。作為供熱抽汽用減壓減溫器，其出口蒸汽參數(shù)應(yīng)與供熱抽汽參數(shù)完全相同。作為水網(wǎng)峰載熱網(wǎng)加熱器汽源設(shè)備時，其出口汽壓應(yīng)能將網(wǎng)水加熱至所需溫度(設(shè)計送水溫度 加上峰載熱網(wǎng)加熱器端差)，并能使其疏水自流至高壓除氧器。圖6-4

10、減壓減溫器標(biāo)準(zhǔn)性熱力系統(tǒng)疏水熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第16頁三、水網(wǎng)供熱設(shè)備及其系統(tǒng) 以水為載熱質(zhì)采暖、通風(fēng)用熱水和熱水負荷熱水，都是經(jīng)過水網(wǎng)熱網(wǎng)加熱器制備。（一）熱網(wǎng)加熱器類型 熱網(wǎng)加熱器是面式換熱器，其工作原理和結(jié)構(gòu)與面式回?zé)峒訜崞飨嗤?，也有立式、臥式之分。但其容量、換熱面積較大，可達500m2；端差較大，可達10左右；其水質(zhì)遜于給水、凝結(jié)水；為便于清洗，多采取直管。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第17頁普通不是按季節(jié)性熱負荷最大值選擇一臺熱網(wǎng)加熱器，而是配置水側(cè)串聯(lián)兩臺熱網(wǎng)加熱器BH、PH，如圖6-6所表示。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第18頁（二）水網(wǎng)加熱設(shè)備選擇基載熱網(wǎng)加熱器可安排在非采暖期進行檢修，故

11、不設(shè)備用，但在容量上有一定裕度，即在停用一臺熱網(wǎng)加熱器時，其余熱網(wǎng)加熱器能滿足 60%75%（嚴寒地域取上限）季節(jié)性熱負荷需要。這是因為事故是短暫，而且采暖建筑有一定蓄熱能力，并已確保了基本需要，其目標(biāo)當(dāng)然是為了降低水網(wǎng)供熱系統(tǒng)投資和運行費用。至于峰載熱網(wǎng)加熱器或熱水鍋爐配置，應(yīng)依據(jù)熱負荷性質(zhì)、供熱距離、當(dāng)?shù)貧庀髼l件和熱網(wǎng)系統(tǒng)等詳細情況，綜合研究確定。普通熱網(wǎng)水泵 HP、熱網(wǎng)凝結(jié)水(即熱網(wǎng)疏水)泵HDP 和熱網(wǎng)補充水泵 HMP 都不少于兩臺，其中一臺備用，備用熱網(wǎng)補充水泵應(yīng)能自動投入。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第19頁四、CC型機組供熱系統(tǒng)圖6-6所表示為CC型機組供熱系統(tǒng)全方面性熱力系統(tǒng)，設(shè)有BH

12、、PH各一臺，HP、HDP各2臺(其中1臺備用)，PH、BH各設(shè)有備用減壓減溫器。其疏水方式為逐層自流，即PH疏水在正常工況時自流至BH，BH疏水用疏水泵HDP打出，正常工況時是引至回?zé)嵯到y(tǒng)(即圖7-3所表示H4出口M1處)，因H4與BH加熱蒸汽均引自第4級抽汽，引至H4出口M1處，換熱溫差最小。事故工況時，PH、BH疏水均可分別引至高壓除氧器。水網(wǎng)供水管、回水管各設(shè)一根。 汽網(wǎng)部分為直接供汽，正常工況是以0.781.27MPa工業(yè)調(diào)整抽汽直接對外供熱，該抽汽也是PH汽源。汽網(wǎng)設(shè)供汽管、生產(chǎn)返回水管各一根，返回水箱2個，返回水泵RP 2臺，其中1臺備用。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第20頁圖6-6

13、CC型機組供熱系統(tǒng)全方面性熱力系統(tǒng)熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第21頁五、水網(wǎng)供熱設(shè)備工況圖 1. 繪制水網(wǎng)供熱設(shè)備工況圖目標(biāo) (1) 確定基載、峰載熱網(wǎng)加熱器以小時計最大熱負荷 、 ，用以選擇這些設(shè)備； (2) 不一樣室外溫度 時，送至基載熱網(wǎng)加熱器調(diào)整抽汽壓力，為提升熱化發(fā)電比，應(yīng)充分利用低壓抽汽； (3) 確定基載、峰載熱網(wǎng)加熱器間負荷分配； (4) 確定基載、峰載熱網(wǎng)加熱器間整年供熱量 、 ，前者還可劃分為采暖調(diào)整抽汽壓力下限整年供熱量 、調(diào)壓范圍內(nèi)整年供熱量 和采暖調(diào)整抽汽壓力上限整年供熱量 ；進而計算整年熱化發(fā)電量，據(jù)以計算熱經(jīng)濟指標(biāo)。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第22頁2.繪制水網(wǎng)供熱設(shè)備工況

14、圖原始資料（內(nèi)容見教材）圖67 熱網(wǎng)加熱器熱負荷分配圖(a)水網(wǎng)加熱器系統(tǒng)；(b) 、tsu、trt= f (to)和 曲線熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第23頁3. 熱網(wǎng)加熱器間熱負荷分配 (1) 熱網(wǎng)加熱器間熱負荷分配理論依據(jù) 供熱式汽輪機調(diào)整抽汽最大抽汽量 Dh.t(M) 所確定汽輪機最大熱化供熱量 Qh.t(M) 為：取 =100% 時 若季節(jié)性熱負荷以采暖熱負荷為主，則有 以水為載熱質(zhì)，采取中央質(zhì)調(diào)整，即網(wǎng)水流量 G 不變，改變送水溫度 tsu 以適應(yīng)熱負改變，則有 式(6-10)和上列式(A)、(B)是熱網(wǎng)加熱器間熱負荷分配理論依據(jù)。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第24頁 (2) 不受三個參量 限制。

15、 (3) 受調(diào)壓低限對應(yīng) 參量限制 (4) 受汽輪機最大抽汽供熱量 限制 (5) 受調(diào)壓高限對應(yīng) 參量限制 最終要指出，這種水網(wǎng)供熱設(shè)備工況圖繪制方法，僅適合用于單一季節(jié)性熱負荷；或以季節(jié)性熱負荷為主，熱水負荷所占百分比不大時，也基本適用，并應(yīng)以熱水負荷為基準(zhǔn)，疊加季節(jié)性熱負荷如圖6-2(b)所表示，之后再進行繪制。 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第25頁第三節(jié) 熱電廠經(jīng)濟分析及供熱系統(tǒng)優(yōu)化 一、供熱式機組選擇（一）三類供熱式機組臨界熱化發(fā)電比 X 有電、熱負荷時，首先要考慮是熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電分產(chǎn)集中供熱方案，比較其燃料節(jié)約；而正確選擇供熱式機組型式是熱電聯(lián)產(chǎn)方案關(guān)鍵。供熱式機組有背壓式 (B型、CB型)

16、、抽汽凝汽式 (C型、CC型)、和凝汽采暖兩用機 (N(C)型) 三種類型。有不一樣方法來論證選擇供熱式機組型式，本書用臨界熱化發(fā)電比X=Wh/W 來選擇供熱式機組型式。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第26頁熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電較分產(chǎn)發(fā)電節(jié)煤與供熱汽流、凝汽汽流和代替電站凝汽式機組三者絕對內(nèi)效率值相關(guān)，并有ih=1，ihiic關(guān)系，即 ，相關(guān)公式列表匯總成表6-2。項目代替電站凝汽式機組供熱式機組供熱汽流凝汽汽流機組熱耗率kJ/(kWh)全廠熱耗率kJ/(kWh)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率kg標(biāo)煤/(kWh)表6-2 聯(lián)產(chǎn)發(fā)電較分產(chǎn)發(fā)電節(jié)煤相關(guān)公式匯總表熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第27頁(1) 單抽凝汽式機組臨界熱化發(fā)電比 Xc

17、 單抽凝汽式供熱機組產(chǎn)電節(jié)煤條件式可由式 (2-49a，定稿后核定)得到，將 Wc=WWh 關(guān)系代入該式，并整理為 單抽凝汽式機組與代替電站凝汽式機組相比，就蒸汽初參數(shù)而言，同檔次時Xc 13%15%；低一檔時Xc 40%；低兩檔時 Xc 50%。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第28頁 (2) 背壓式機組臨界熱化發(fā)電比 XB 背壓式機組以供熱量 Qh 單值地決定了其熱化發(fā)電量 Wh ，依據(jù)能量供給相等標(biāo)準(zhǔn)，其不足發(fā)電量 (WWh) 要由電力系統(tǒng)來賠償 Wcs ，該賠償發(fā)電量煤耗率應(yīng)以電網(wǎng)中火電機組平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 計。 同理，按式(2-49a)，背壓式機組節(jié)煤條件式為 將 Wcs=WWh 關(guān)系代入上式，并

18、整理為熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第29頁(3) 凝汽-采暖兩用機臨界熱化發(fā)電比 XN(c) (以國產(chǎn)200MW凝汽采暖兩用機為例，)兩用機在采暖期要抽汽對外供熱而少發(fā)電，由電力系統(tǒng)賠償，其煤耗率也以電網(wǎng)中火電機組平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗率 計。兩用機產(chǎn)電節(jié)煤條件式為：將 Wc=WWhWcs 關(guān)系式代入并整理為：兩用機產(chǎn)電臨界熱化發(fā)電比 XN(c) 為：國產(chǎn)200MW凝汽-采暖兩用機系統(tǒng)示意圖 熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第30頁（二）供熱式機組單位容量、臺數(shù)及其蒸汽參數(shù)選擇 圖6-9所表示，當(dāng)供熱量 Qh 一定時，提升初壓，供熱機組熱效率提升，且隨 Qh 提升而增加；而且機組供熱時提升值比不供熱時高。Ph 高時，提升初

19、壓使機組熱效率提升幅度比 ph低時大。當(dāng)然，提升初壓需對應(yīng)提升初溫，才能確保排汽濕度在允許范圍內(nèi)。圖示：圖6-9 蒸汽初壓與供熱機組熱熱效率關(guān)系曲線1為Qh=0；曲線2、2為Qh=54.18GJ/h；曲線3、3為Qh=904.18GJ/h熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第31頁（三）供熱機組臨界年利用小時數(shù) 其它條件一定時， 值偏低，由式 (2-48b) 可知，依然不能發(fā)揮供熱機組節(jié)煤優(yōu)越性?？捎墒?(2-49a) 推出供熱機組臨界年利用小時數(shù) 。將 代入式 (2-49a) ，則式中， 供熱機組額定功率和額定熱化發(fā)電功率，kW； 設(shè)備年利用小時數(shù)和供熱機組年用小時數(shù)，h； 供熱機組額定供熱量，GJ/h。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第32頁 例題6-2 計算臨界供熱機組年利用小時數(shù) 已知 以例題2-1、2-2原始條件為基準(zhǔn)，并已知該 C50 型機組額定采暖蒸汽量 ，由例題6-1，已知 xc=0.1578。 解： 該機組額定供熱量 將各值代入式(6-14)計算為 即該供熱機組，在其它條件不變時，僅其年利用小時數(shù)低于 1130 h，雖為熱電聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)卻不能節(jié)約燃料了。熱電廠的對外供熱系統(tǒng)第33頁二、集中供熱鍋爐房 將這些分散熱負荷，由容量稍大供熱鍋爐來集中供熱，稱為集中供熱鍋爐房或區(qū)域鍋爐房供熱。（2）與（1）相比：1.節(jié)約燃料 ； 2.減輕對環(huán)境污染 ；（2）與（3）相比：1.