純凝機(jī)組供熱改造后供熱成本計算方法

純凝機(jī)組供熱改造后供熱成本計算方法牟文彪;陳莉莉【摘要】對純凝機(jī)組供熱改造后供熱成本的計算方法進(jìn)行了研究，在分析以熱耗分?jǐn)倿榛A(chǔ)的三種簡化分?jǐn)偡椒ǖ幕A(chǔ)上，提出了全面考慮發(fā)電、供熱相互影響的補(bǔ)償發(fā)電損失法，并通過實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證和計算.【期刊名稱】《華北電力技術(shù)》【年(卷)，期】2014(000)008【總頁數(shù)】5頁(P37-41)【關(guān)鍵詞】純凝機(jī)組;供熱改造;供熱成本;補(bǔ)償發(fā)電損失法【作者】牟文彪;陳莉莉【作者單位】溫州燃機(jī)發(fā)電有限公司，浙江溫州325013;華北電力大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，河北保定071000【正文語種】中文【中圖分類】TK260引言純凝機(jī)組供熱改造，能夠提高電廠的整體效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，符合國家節(jié)能、環(huán)保政策，所以近年來大型純凝機(jī)組供熱改造工程得以廣泛實(shí)施。但是由于熱電生產(chǎn)存在互相制約和影響，且供熱是在老機(jī)組改造的基礎(chǔ)上完成的，在管理上往往還存在一個改造前后的對比問題，因此供熱成本的分?jǐn)傆嬎惴椒▽⒉煌趥鹘y(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，目前尚缺乏全面的分析和討論。本文在分析熱電生產(chǎn)過程中熱耗分?jǐn)偡椒ê蜔犭娚a(chǎn)相互影響的基礎(chǔ)上，就供熱成本（該供熱成本是指以電廠廠界為分界面的供熱成本）分?jǐn)傆嬎?，提出了全面考慮發(fā)電、供熱相互影響的補(bǔ)償發(fā)電損失法，實(shí)現(xiàn)了供熱成本的分?jǐn)傆嬎悖⒕偷湫桶咐M(jìn)行了計算和分析。1純凝機(jī)組供熱改造抽汽方案的概述純凝機(jī)組供熱改造時，要依據(jù)供熱參數(shù)，合理的選擇供熱抽汽方案。不同的抽汽供熱方案對汽輪機(jī)、鍋爐等主設(shè)備運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性影響程度也不同。機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷發(fā)生變化時，機(jī)組各處的抽汽參數(shù)也會隨之改變。為了能夠滿足對外抽汽供熱的參數(shù)要求，汽輪機(jī)實(shí)際可能的抽汽供熱方案主要有主蒸汽供熱、冷再熱蒸汽供熱和熱再熱蒸汽供熱這3種方案。3種抽汽方案在管道上的開口位置示意圖見圖1。圖中a、b、c3個抽汽點(diǎn)分別表示主蒸汽供熱、冷再熱蒸汽供熱和熱再熱蒸汽供熱。主蒸汽供熱是指從鍋爐出來的蒸汽抽出一部分蒸汽不流經(jīng)汽輪機(jī)高壓調(diào)門直接用于供熱。冷再熱蒸汽供熱是在高排逆止閥到再熱器入口連接管道恰當(dāng)部位開孔抽汽。熱再熱蒸汽供熱是在再熱器出口至中壓主汽門之間連接管道的恰當(dāng)部位開孔抽汽，從該處抽汽參數(shù)較高，需要采取減溫減壓措施來滿足用戶需求，較高的抽汽參數(shù)亦能滿足將來熱負(fù)荷增大的需求［1,2］?？紤]到隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展周邊熱用戶的數(shù)量和用熱量還會不斷擴(kuò)大，純凝機(jī)組供熱改造一般選擇熱再熱蒸汽抽汽供熱方案。圖13種供熱抽汽方案開孔位置示意圖2供熱成本計算方法為了確定供熱成本，論文在前人研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出基于供熱熱量分?jǐn)偟暮喕謹(jǐn)偡椒ú⑻岢鋈婵紤]發(fā)電、供熱相互影響的補(bǔ)償發(fā)電損失法。2.1簡化分?jǐn)偡椒ê喕謹(jǐn)偡椒ㄊ紫瓤紤]供熱消耗的燃料成本C1以及熱網(wǎng)補(bǔ)水的水費(fèi)C2，根據(jù)其構(gòu)成供熱變動成本Y1,在此基礎(chǔ)上加上供熱改造的固定投資成本Y2,考慮到由于熱電互相制約，供熱會使得發(fā)電量減少，因此供熱還需要分?jǐn)傄徊糠蛛姀S固定投資成本丫3，構(gòu)成總的供熱成本Y。供熱變動成本供熱變動成本是按照常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)能耗分?jǐn)傆嬎惴椒?，即熱量法、?shí)際焓降法以及加權(quán)法，計算出熱電分?jǐn)偙群凸崦汉某杀?，并將熱網(wǎng)補(bǔ)水的水費(fèi)考慮在內(nèi)，構(gòu)成供熱變動成本。熱量法，其核心是只考慮能量的數(shù)量，不考慮能量的質(zhì)量，將熱電企業(yè)的總耗熱量按生產(chǎn)電熱兩種產(chǎn)品的數(shù)量比例進(jìn)行分配［3］，是效益歸電的典型代表方法。熱量法的熱電分?jǐn)偙葹槭街衋r為熱電分?jǐn)偙?Dh為供熱蒸汽量，t/h;hh為供熱蒸汽焓，kJ/kg;hh'為供熱蒸汽凝結(jié)水焓，kJ/kg;D0為汽輪機(jī)進(jìn)汽量，t/h;h0為汽輪機(jī)進(jìn)汽焓，kJ/kg;hfw為鍋爐給水焓，kJ/kg;Drh為再熱流量，t/h;Aqrh為蒸汽再熱前后的焓差，kJ/kg。實(shí)際焓降法是熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱法的代表方法，其基本思想是由于熱電聯(lián)產(chǎn)使聯(lián)產(chǎn)供熱汽流未能做功到排汽參數(shù)(也成為實(shí)際焓降不足)，則聯(lián)產(chǎn)供熱應(yīng)按與新蒸汽實(shí)際焓降的比例來分配供熱的熱耗量。實(shí)際焓降法的熱電分?jǐn)偙葹槭街衕c為汽輪機(jī)排汽焓，kJ/kg。加權(quán)法是將熱量法和實(shí)際焓降法的熱分?jǐn)偙韧ㄟ^加權(quán)相加，推薦的權(quán)值一般為0.5、0.6、0.7，并沒有理論計算依據(jù)［4］。取權(quán)值為0.5計算示例：設(shè)熱量法的熱分?jǐn)偙葹閍rl,實(shí)際焓降法的熱分?jǐn)偙葹閍r2，由前面的分析可知:那么加權(quán)法下的熱分?jǐn)偙葹闊犭姀S總?cè)剂舷牧靠砂凑帐?6)計算，式中Btp為熱電廠總?cè)剂舷牧浚琸g/h;qnet為燃料低位發(fā)熱量，kJ/kg;nb為鍋爐效率；np為管道效率。則分配給供熱方面的煤耗折算成每噸供熱蒸汽的煤耗成本式中C1為供熱煤耗成本，元/t蒸汽;pm為煤的單價，元/t。熱網(wǎng)補(bǔ)水水費(fèi)是指供熱改造后，熱網(wǎng)凝結(jié)水的回收率一般為80%左右，另外20%都損失掉了，要保證熱網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須及時對凝汽器補(bǔ)水，這部分補(bǔ)水產(chǎn)生的水費(fèi)作為供熱變動成本的一部分。式中C2為熱網(wǎng)補(bǔ)水水費(fèi)，元/t蒸汽;n補(bǔ)為熱網(wǎng)補(bǔ)水率；ps為水的單價，元/t。則供熱變動成本供熱固定投資成本供熱固定投資成本是指供熱改造的設(shè)備投資。折合成每噸供熱蒸汽的供熱固定投資成本為式中Y2為供熱設(shè)備改造年耗資，元/t蒸汽;X1為供熱改造總耗資，萬元;T為設(shè)備設(shè)計壽命，a;T為年供熱時間，h。供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本是指供熱改造后，電廠原始固定投資有一部分轉(zhuǎn)移到供熱方面，由供熱承擔(dān)。供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本式中Y3為供熱分?jǐn)偟碾姀S年固定投資，元/t蒸汽;AW為全年少發(fā)電量，kWh;W為全年應(yīng)發(fā)電量，kWh;X2為電廠年固定投資，萬元/a。則供熱成本簡化分?jǐn)偡椒ㄔ谧儎映杀居嬎阒校詿崃糠ㄓ嬎惴謹(jǐn)偣崦汉倪^程中，只根據(jù)熱力學(xué)第一定律進(jìn)行分?jǐn)?，將供熱而減少的冷源損失帶來效益全部歸于發(fā)電方面。而以實(shí)際焓降法計算分?jǐn)偣崦汉倪^程中，又將供熱而減少的冷源損失帶來效益全部歸于供熱方面。這兩種方法存在明顯的傾向性。加權(quán)法所選取的權(quán)值不具備理論依據(jù)，加權(quán)系數(shù)的確定存在一定的任意性。2.2補(bǔ)償發(fā)電損失法補(bǔ)償發(fā)電損失法和簡化分?jǐn)偡椒ǖ膮^(qū)別在于對供熱變動成本中煤耗成本的計算不同，對供熱固定投資成本和供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本的計算，兩種方法是相同的。下文主要闡述補(bǔ)償發(fā)電損失法下的供熱變動成本中煤耗成本的計算。補(bǔ)償發(fā)電損失法比較了電廠在純凝工況下和供熱工況下由于發(fā)電煤耗和發(fā)電量的變化導(dǎo)致的發(fā)電的利潤減少，將之分?jǐn)倿楣岢杀荆匝a(bǔ)償發(fā)電部分的損失，使得改造前后兩種工況發(fā)電利潤一致，在此基礎(chǔ)上計算出供熱煤耗成本。補(bǔ)償發(fā)電損失法下的供熱煤耗成本包括由于發(fā)電量減少而減少的收入L1,發(fā)電部分由于發(fā)電煤耗和發(fā)電量變化而增加(或是減少)的煤耗成本L2，供熱本身的煤耗成本為L3。假設(shè)純凝工況下，機(jī)組年發(fā)電量為W1(kWh)，單位發(fā)電煤耗為b1(kg/kWh)，年總煤耗為B1(t標(biāo)準(zhǔn)煤/a);在供熱工況下，機(jī)組年發(fā)電量為W2(kWh)，發(fā)電煤耗率為b2(kg/kWh)，年供熱量為Q(GJ/a)，供熱煤耗率為bq(kg/GJ)，年總煤耗為B2(t標(biāo)準(zhǔn)煤/a)。則發(fā)電部分由于發(fā)電量減少而減少的收入為式中L1為由于發(fā)電量減少而減少的收入，元以蒸汽;Pd為電價，元/kWh;W1為純凝工況下單位時間發(fā)電量，kWh;W2為供熱工況下單位時間發(fā)電量，kWh;T為機(jī)組年利用小時數(shù)，h。發(fā)電部分由于發(fā)電用煤量變化而增加(或者減少)的燃料成本式中L2為由于發(fā)電用煤量變化而增加(或者減少)的燃料成本，元/t蒸汽;Pm為煤的單價，元/t;b1為純凝工況發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/kWh;b2為供熱工況下發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/kWh。供熱本身的煤耗成本為式中L3為供熱本身的煤耗成本，元/t蒸汽;Q為年總供熱量，GJ/a;bq為供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/GJ。則補(bǔ)償發(fā)電損失法的供熱煤耗成本又因?yàn)槭街蠦1為純凝工況下的年總煤耗，t標(biāo)準(zhǔn)煤/a。式中B2為供熱工況下的年總煤耗，t標(biāo)準(zhǔn)煤/a。將式(16)和式(17)代入式(15)整理式中(PdW1-PmB1)表示純凝工況下的發(fā)電利潤，(PdW2-PmB2)表示供熱工況下的發(fā)電利潤，兩式的差構(gòu)成了供熱煤耗成本，該公式從另外一個角度揭示了補(bǔ)償發(fā)電損失法計算的供熱煤耗成本的實(shí)質(zhì)，即將供熱煤耗轉(zhuǎn)化為發(fā)電煤耗的增加，這種情況下由于發(fā)電煤耗和發(fā)電量的變化導(dǎo)致的發(fā)電利潤的減少量，將之分?jǐn)倿楣崦汉某杀?。則補(bǔ)償發(fā)電損失法下的供熱變動成本所以補(bǔ)償發(fā)電損失法的供熱成本2.3供熱成本計算結(jié)果及分析某電廠純凝機(jī)組額定出力為330MW，進(jìn)行供熱改造，改造后機(jī)組供熱抽汽量為100t/h，壓力為2.0MPa，溫度300°C。根據(jù)用汽要求和機(jī)組實(shí)際情況，采用再熱熱段抽汽方案。表1中分別列出了該電廠在純凝工況下和供熱改造后的運(yùn)行參數(shù)。供熱改造總投資1943萬元，設(shè)備設(shè)計壽命20年，則供熱設(shè)備改造年耗資為電廠初始投資設(shè)為18個億，主要包括主機(jī)(鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī))耗資、輔機(jī)(風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)，機(jī)側(cè)泵、加熱器等)耗資和脫硫脫硝等設(shè)備耗資，主機(jī)設(shè)計壽命30年，則電廠分?jǐn)偟哪旯潭ㄍ顿Y為表2給出了供熱成本簡化計算方法的計算結(jié)果。表1純凝工況下和抽汽供熱時機(jī)組運(yùn)行參數(shù)參數(shù)純凝工況抽汽供熱發(fā)電機(jī)端功率/kW330000317183主蒸汽壓力/MPa17.7517.75主蒸汽溫度/^540540主蒸汽流＞/（t-h-1）936963再熱蒸汽壓力/MPa3.80233.5514再熱蒸汽溫度/^540540再熱蒸汽流＞/（t-h-1）847.44793.1抽汽壓力/MPa2.0抽汽溫度/^300抽汽流＞/（t-h-1）0100機(jī)組排汽壓力/MPa0.00450.0049機(jī)組排汽流量/（t-h-1）623.63565.46鍋爐給水溫度/^249.77250.16汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組機(jī)電效率qmqg0.960.96鍋爐效率qb0.900.90管道效率qp0.980.98熱網(wǎng)效率nhs0.980.98表2供熱成本簡化分?jǐn)偡椒ㄓ嬎憬Y(jié)果參數(shù)名稱熱量法實(shí)際焓降法加權(quán)法供熱煤耗Btp（h）/（t標(biāo)準(zhǔn)煤?h-1）11.711.685.56煤價pm/（元?t-1）700700700供熱煤耗成本C1/（元-t-1蒸汽）81.9711.7638.92熱網(wǎng)補(bǔ)水率q補(bǔ)0.20.20.2水的單價ps/（元?t-1）444熱網(wǎng)補(bǔ)水水費(fèi)C2/（元?t-1蒸汽）0.80.80.8供熱變動成本Y1/（元-t-1蒸汽）82.7712.5639.72供熱設(shè)備改造總耗資X1/萬元194319431943設(shè)備壽命T/a202020供熱固定投資成本Y2/（元-t-1蒸汽）1.771.771.77全年利用小時數(shù)T/h550055005500全年少發(fā)電量AW/kWh704935007049350070493500全年應(yīng)發(fā)電量W/kWh181500000018150000001815000000電廠年分?jǐn)偣潭ǔ杀綳2/（萬元?a-1）600060006000供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本Y3/（元?t-1蒸汽）4.2370247934.2370247934.237024793供熱成本Y/（元?t-1蒸汽）88.7770247918.5670247945.72702479表3供熱成本補(bǔ)償發(fā)電損失法計算結(jié)果參數(shù)名稱數(shù)值參數(shù)名稱數(shù)值純凝工況下發(fā)電量W1/kWh330000x5500純凝工況下年耗煤量B1/（t標(biāo)準(zhǔn)煤?a-1）559405供熱改造后年發(fā)電量W2/kWh317183x5500供熱改造后年總耗煤量B2/（t標(biāo)準(zhǔn)煤?a-1）540650電價pd/（元?kWh-1）0.42煤價pm/（元?t-1）700供熱煤耗成本C1'/（元-t-1蒸汽）29.98熱網(wǎng)補(bǔ)水率n補(bǔ)100水的單價ps/（元-t-1）4熱網(wǎng)補(bǔ)水水費(fèi)C2/（元?t-1蒸汽）0.8供熱變動成本Y1'/（元?t-1蒸汽）30.78供熱設(shè)備改造總耗資X1/萬元1943設(shè)備壽命t/a20供熱固定投資成本Y2/（元?t-1蒸汽）1.77全年利用小時數(shù)T/h5500全年少發(fā)電量AW/kWh70493500全年應(yīng)發(fā)電量W/kWh1815000000電廠年分?jǐn)偣潭ǔ杀綳2/（萬元?a-1）4500供熱分?jǐn)傠姀S固定投資成本Y3/（元?t-1蒸汽）4.24供熱成本分?jǐn)俌/（元?t-1蒸汽）36.79在簡化分?jǐn)偡椒ㄓ嬎銞l件下，可以發(fā)現(xiàn)由于熱量法〃好處歸電”的效應(yīng)，其算出的供熱成本在三種方法中最大，而實(shí)際焓降法因?yàn)楹锰帤w熱的效應(yīng)，其算出來的供熱成本最小，合理的成本分?jǐn)倯?yīng)該位于這二者之間。加權(quán)法權(quán)值的確定不具有理論依據(jù)，只是人為的計算分配。表3給出了補(bǔ)償發(fā)電損失法的計算結(jié)果。補(bǔ)償發(fā)電損失法計算出來的供熱成本大小為36.79元/t蒸汽，在熱量法與實(shí)際焓降法計算出的結(jié)果之間，其主要原因就在于補(bǔ)償發(fā)電損失法綜合考慮了發(fā)電與供熱相互制約以及供熱改造的前后對比，從而使得供熱成本計算更加合