熱電廠熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析實(shí)證研究

摘要熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱具有明顯地節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應(yīng)等綜合效益。熱電廠的建設(shè)是治理大氣污染和提高能源綜合利用率的重要手段之一。本文結(jié)合大唐黑龍江省雞西熱電廠生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際問題分析，對熱電廠熱經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行了以下的分析和研究。（1）闡述熱電聯(lián)產(chǎn)原則性熱力系統(tǒng)擬定，主設(shè)備性能的優(yōu)選。（2）對不供熱機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行熱負(fù)荷的分配，熱力計算及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計算。（3）根據(jù)計算比較熱量法與(火用)方法在熱力系統(tǒng)分析計算上的差別。（4）針對日益增長的熱負(fù)荷需求，結(jié)合熱電廠生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際問題進(jìn)行具體分析計算，得出如何做好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析的結(jié)論。關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn)；熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；熱負(fù)荷；熱分?jǐn)偙龋唤?jīng)濟(jì)運(yùn)行；原則性熱力系統(tǒng)AbstractHeatandelectricitycogenerationandconcentratedheatsupplycanrealize.Theprojectofhasthesyntheticofsavingenergy,environmentalprotection,improvingthequalityofheatingandincreasingelectricityservicing.It'soneoftheimportantmeasureforthecitytodealwiththeairpollutionandenhancingtheenergy'ssyntheticutilizationratio.Andit'salsothebasalestablishmentofcommonwealtoimprovecitizen'slivinglevel,whichjustaccordstoourcounty'ssustainabledevelopmentstrategy.Thispaperprovidestheanalysisandstudyofeconomicoperationofheatpowerplan,whichcombineswithproblemsindwelledinpracticalproduction.Thefollowingsarethemaincontents：Thepaperconductsthedistributionofheatload,thermodynamicalcalculationandeconomicindexcalculationfortheunionoperationofvariousheatingunits.Thisarticleanalysesandstudiesthefactorsthataffecttheeconomicindexoftheheatpowerplan，andgivesouttheapproachesandmeasureswhichachievebetterbenefitinpractice.Thermalpowerplanttoruneconomicanalysisanddecision-making；Thermalpowerplantandsetofassessmentofeconomicandtechnicalindicators.HeatloadforthegrowingneedsofDalianThermalPowerPlanttorunaspecificanalysisoftheactualquestion,howdodrawconclusionsoftheanalysisofeconomicindicators.Keywords：Heatandelectricitycogeneration，thermo-economicindex，heatload，heatdistributionratio，economicoperation，theheatsystemofprinciple目錄第一章緒論 11.1熱電聯(lián)產(chǎn)概述 11.2熱電聯(lián)產(chǎn)在我國體現(xiàn)的優(yōu)越性： 11.3本文設(shè)計的主要內(nèi)容及任務(wù)： 2第二章熱電聯(lián)產(chǎn)的主要設(shè)備及熱力系統(tǒng)擬定 32.1鍋爐的類型 32.1.1鍋爐的容量和參數(shù) 32.1.2鍋爐蒸汽參數(shù)對鍋爐形式、受熱面布置的影響 42.1.3鍋爐的總體布置 72.1.4循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)及發(fā)展 92.2供熱式汽輪機(jī)組的類型 132.2.1供熱式汽輪機(jī)組的型式 132.2.2供熱式汽輪機(jī)的特點(diǎn) 142.2.3供熱式機(jī)組機(jī)型選擇 142.2.4背壓式汽輪機(jī)的類型及特點(diǎn) 142.2.5抽汽式汽輪機(jī)主要參數(shù)的選擇 152.2.6凝汽－采暖兩用機(jī)組 162.3原則性熱力系統(tǒng)的擬定及計算 172.3.1發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的作用與組成 172.3.2編制發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的主要步驟： 172.3.3熱電廠原則性熱力系統(tǒng)計算 192.3.4原則性熱力系統(tǒng)計算實(shí)例 20第三章熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性評價 273.1評價熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的兩種基本分析方法 273.2熱電聯(lián)產(chǎn)的概念 273.3熱電聯(lián)產(chǎn)的類型 283.4熱電聯(lián)產(chǎn)的主要形式： 283.5熱電廠總熱耗量的分配及主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 303.5.1熱電廠總熱耗量的分配： 303.5.2熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 313.6熱電聯(lián)產(chǎn)熱經(jīng)濟(jì)性的計算分析 353.7計算總結(jié) 42第四章總結(jié)與展望 43致謝辭 44參考文獻(xiàn) 45第一章緒論1.1熱電聯(lián)產(chǎn)概述隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，電與熱能在生活中的作用越來越重要。據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)電能耗占總能耗的1/3以上。2004年，全國燃煤火電機(jī)組已達(dá)到3.4億千瓦以上。按年運(yùn)行6000h，發(fā)電煤耗400g/(kw·h)，全國需耗標(biāo)煤8.16億噸，如果發(fā)電效率提高1％，將少耗標(biāo)煤8160萬噸，減少粉塵排放量83萬噸，減少排放量13.3萬噸。這對于改善環(huán)境將起到顯著作用。熱電聯(lián)產(chǎn)是根據(jù)能源梯級利用原理，先將煤、天然氣等一次能源發(fā)電，再將發(fā)電后的余熱用于供熱的先進(jìn)能源利用形式。熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)約能源；②減輕大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量；③增加電力供應(yīng)；④節(jié)約城市用地；⑤提高供熱質(zhì)量；⑥便于綜合利用；⑦改善城市形象；⑧減少安全事故等。我國政府很重視發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。1997年制定的《中國21世紀(jì)議程》和《中華人民共和國節(jié)約能源法》。2000年制定的《中華人民共和國大氣污染防治法》等法規(guī)，都明確鼓勵發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。2004年國務(wù)院已經(jīng)將熱電聯(lián)產(chǎn)作為重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)工程。1.2熱電聯(lián)產(chǎn)在我國體現(xiàn)的優(yōu)越性：(1)節(jié)能北京第一熱電廠從1973年開始至今，年發(fā)電煤耗均在300克/千瓦·時以下，最好的1986年曾達(dá)261克/千瓦·時，供熱標(biāo)煤耗為36～37公斤/吉焦。多數(shù)熱電廠的供電標(biāo)煤耗可在360克/千瓦·時以下。分散小鍋爐供熱的標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為55～62.1公斤/吉焦，20萬千瓦凝汽機(jī)組的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率為350克/千瓦·時因而熱電廠能有效的節(jié)約能源。(2)改善環(huán)境質(zhì)量分散供熱小鍋爐一般是單臺容量小，煙囪低，除塵效果差，有的小鍋爐甚至無正規(guī)的除塵設(shè)備。而熱電廠的鍋爐容量大，熱效率高，煙囪高，除塵效率高。一般可在90％以上，最近幾年推廣使用的循環(huán)流化床電站鍋爐還可以在鍋爐內(nèi)脫硫，更有利于環(huán)境保護(hù)。由于熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)省大量燃料，鍋爐容量大，熱效率高，除塵效果好并能高空排放，故能有效地改善環(huán)境質(zhì)量。(3)緩和當(dāng)?shù)仉娏o張以前由于多種原因造成電力工業(yè)的發(fā)展趕不上國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長時期大范圍的形成電力緊張的局面。近年來才得到緩和，熱電聯(lián)產(chǎn)的地建設(shè)有效的緩和了當(dāng)?shù)仉娏o張的被動情況，有的熱電廠已形成當(dāng)?shù)氐闹匾娫袋c(diǎn)。熱電廠都建在熱負(fù)荷中心，區(qū)域熱電廠的上網(wǎng)電量也在就近消化，而電力系統(tǒng)的大型電站則要遠(yuǎn)距離輸電，由熱電廠供電減少的線路損失也是可觀的經(jīng)濟(jì)效益。(4)提高供熱質(zhì)量，發(fā)展生產(chǎn)，改善人民生活分散小鍋爐房由于設(shè)備條件限制和煤質(zhì)變化，不易保證供熱質(zhì)量，壓力和溫度的波動會影響工藝生產(chǎn)。居民采暖的小鍋爐，一般為間斷供熱，供熱時間短，溫度低，熱電廠集體供熱為連續(xù)運(yùn)行，穩(wěn)定可靠供熱質(zhì)量高。(5)為灰渣綜合利用創(chuàng)造了有利條件分散供熱時灰渣不好集中利用，熱電聯(lián)產(chǎn)則為灰渣綜合利用創(chuàng)造了有利條件。(6)節(jié)約寶貴的城建占地工業(yè)企業(yè)中的鍋爐房連同煤場、渣場要占用比較大的面積，對上海、天津這樣的老工業(yè)城市，有的連擴(kuò)建一臺鍋爐的地方都很緊張，因而想盡快實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱，原來的鍋爐房和煤場、灰場可移做他用以擴(kuò)大再生產(chǎn)。1.3本文設(shè)計的主要內(nèi)容及任務(wù)：根據(jù)我國能源利用現(xiàn)狀及燃料供應(yīng)以煤為主的特點(diǎn)，了解熱電聯(lián)產(chǎn)具有明顯的節(jié)能和環(huán)保效益，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段和措施。利用熱量法和(火用)方法在能量的數(shù)量和質(zhì)量上對熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行分析計算，為供熱機(jī)組“以熱定電”運(yùn)行提供依據(jù)，得出熱電聯(lián)產(chǎn)最佳負(fù)荷分配方法。闡述熱電聯(lián)產(chǎn)原則性熱力系統(tǒng)擬定，主設(shè)備性能的優(yōu)選，使供熱機(jī)組達(dá)到熱盡其用的目的。第二章熱電聯(lián)產(chǎn)的主要設(shè)備及熱力系統(tǒng)擬定熱電廠的主要設(shè)備有鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)，特別是鍋爐和供熱機(jī)組的類型和參數(shù)優(yōu)選最為重要。2.1鍋爐的類型鍋爐是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿脑O(shè)備。燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的方式是通過化學(xué)反應(yīng)——燃燒來完成的。燃燒的方式主要有分層燃燒和懸浮燃燒，懸浮燃燒又有噴燃式和流化床（沸騰床）兩種。根據(jù)燃燒方式分類，有鏈條爐（層燃式）、煤粉爐、旋風(fēng)爐（噴燃）及循環(huán)流化床鍋爐。鏈條爐適合燃燒優(yōu)質(zhì)的煤種，而煤粉爐及循環(huán)流化床鍋爐則適合燃用劣質(zhì)的煤種，特別是循環(huán)流化床鍋爐，不僅可燃燒劣質(zhì)煤，而且煤種適應(yīng)性廣；還可以進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，達(dá)到清潔燃燒，減少及的排放量，是目前熱電廠建設(shè)的首選爐型。鍋爐將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成能做功的蒸汽熱能，需要將鍋爐煙氣的熱能傳遞給工質(zhì)水蒸汽，鍋爐中的工質(zhì)汽、水為了更好地吸收煙氣的熱量，有不同的運(yùn)行方式——自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)和直流鍋爐等。2.1.1鍋爐的容量和參數(shù)下表列出了我國鍋爐的容量和參數(shù)的系列表2.1我國鍋爐的容量和參數(shù)的系列參數(shù)容量（t/h）備注蒸汽壓力（g）/MPa蒸汽溫度/C給水溫度/C0.588飽和200.10.20.40.711.5230.784飽和200.10.20.40.711.52341.27飽和25030035050（100）1.52346.510152020以上未定（1.586）3503751006.510152020以上未定2.454004201006.510152020以上未定3.83450172356575（130）130（240）9.8051021523054022041013.72540/540240670200000kw555/555400125000kw16.66555/5553201000300000kw540/5401980600000kw我國習(xí)慣上稱蒸汽壓力在1.27Mpa及以下的鍋爐為低參數(shù)鍋爐，2.45～3.83Mpa的鍋爐為中參數(shù)鍋爐，9.8Mpa的鍋爐為高參數(shù)鍋爐。13.72Mpa為超高參數(shù)鍋爐，16.66Mpa為亞臨界參數(shù)鍋爐，22.05Mpa以上為超臨界參數(shù)鍋爐。由上表可看出，小容量鍋爐一般采用低參數(shù)，中小鍋爐采用中高參數(shù)，容量更大的鍋爐采用超高參數(shù)、亞臨界參數(shù)，甚至采用超臨界參數(shù)。2.1.2鍋爐蒸汽參數(shù)對鍋爐形式、受熱面布置的影響鍋爐的形式從汽水流動的情況來分，可以分為自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐三種。自然循環(huán)鍋爐中汽水主要靠水和蒸汽密度的差別而循環(huán)流動，鍋爐工作壓力愈低，這個差別愈大，循環(huán)比較可靠。在鍋爐為高、超高參數(shù)鍋爐時，只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計鍋爐的循環(huán)回路，汽水循環(huán)還是很可靠的，甚至在鍋爐采用亞臨界參數(shù)時，雖然汽包中壓力已達(dá)18.13Mpa左右，水和蒸汽密度差別已比較小，只要很好的掌握爐內(nèi)輻射傳熱的分布規(guī)律，合理的設(shè)計循環(huán)系統(tǒng)，就可以制成自然循環(huán)的形式，不過在參數(shù)高時，汽包壁要設(shè)計的很厚，在制造上很困難，汽包也很重，運(yùn)輸、安裝都很困難。強(qiáng)制循環(huán)鍋爐主要是借循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)泵使汽水循環(huán)，在可以采用自然循環(huán)鍋爐的參數(shù)領(lǐng)域都可以采用強(qiáng)制循環(huán)，由于它的循環(huán)不是靠汽和水的密度差，因此在鍋爐工作壓力高于18.13Mpa，甚至接近19.6Mpa時仍可采用這種循環(huán)形式的鍋爐，參數(shù)再高則由于汽水不容易或不可能用汽包來分離，就只有采用直流鍋爐。直流鍋爐中的工質(zhì)——水、汽混合物是由于給水泵的壓力而流動的，因此稱為直流鍋爐。它只有互相連接的受熱面，從省煤器到過熱器沒有保證汽水分離的汽包。當(dāng)鍋爐工作壓力接近或超過臨界壓力時，只有采用直流鍋爐，當(dāng)鍋爐工作壓力低于臨界壓力時，由于直流鍋爐可以省去沉重而難于制造的汽包，有時采用直流鍋爐也是經(jīng)濟(jì)的，它的缺點(diǎn)是給水質(zhì)量要求較高，對自動控制系統(tǒng)的要求也較高，給水泵消耗能量較大，因此一般只有在鍋爐參數(shù)為高壓或超高壓時才開始采用。鍋爐的蒸汽參數(shù)除了對鍋爐形式選擇有決定性影響以外，還對鍋爐受熱面的布置有影響。鍋爐給水在進(jìn)入鍋爐后吸收熱量，最后成為過熱蒸汽，給水在鍋爐中所吸收的總熱量根據(jù)熱力學(xué)分析可以分為預(yù)熱熱、汽化熱與過熱熱三部分。鍋爐的給水溫度、蒸汽參數(shù)不同，這三部分熱量的比例也不同。壓力愈高，汽化熱愈小，預(yù)熱熱、過熱熱則相應(yīng)增大。對于超高參數(shù)再熱鍋爐來說，除過熱熱之外，還有再熱熱（即再過熱熱量）。這幾部分熱量比例的變化會對鍋爐受熱面的布置有很大影響。表2.2不同參數(shù)的鍋爐預(yù)熱熱、汽化熱、和過熱熱的分配比例蒸汽壓力/at給水溫度/C過熱溫度/C再熱溫度/C預(yù)熱熱汽化熱過熱熱再熱熱1350一一23.976.116100375一16.169.514.439172450一13.66620.4100215540一18.851.729.5140240570一21.243.335.414024055555517.936.728.616.8由上表可看出，由低壓到中壓，由中壓到高壓，預(yù)熱熱與過熱熱所占的比例是增大的，而汽化熱則是減小的。對于低參數(shù)小容量鍋爐來說，受熱面中以蒸發(fā)受熱面為主，在這種鍋爐中水冷壁、對流受熱面基本是蒸發(fā)受熱面，只在尾部裝有面積不大的鑄鐵省煤器以預(yù)熱給水（吸收預(yù)熱熱），同時使煙氣通過它時得到進(jìn)一步冷卻，減少排煙損失，提高鍋爐效率。對于中參數(shù)鍋爐來說，預(yù)熱熱與過熱熱所占比例增大，汽化熱所占比例減小，因此過熱器受熱面與省煤器受熱面增加，同時由于采用了煤粉燃燒，尾部還增加了空氣預(yù)熱器，在爐腔中裝設(shè)了很多水冷壁，爐膛中水冷壁吸熱很多，它所吸收的熱量基本上已滿足汽化熱的要求，因此除了在爐膛出口有幾排凝渣管之外，和低壓鍋爐相比，不再需要更多的對流蒸發(fā)受熱面，這樣，中壓鍋爐一般具有下圖的形式：圖2.1中參數(shù)鍋爐受熱面積的布置對于高參數(shù)鍋爐來說，預(yù)熱熱與過熱熱所占比例更大些，汽化熱所占比例更小些，由于汽化熱減少，不必把爐膛里的水冷壁都做成蒸發(fā)受熱面，同時，由于蒸汽溫度高些，為了得到足夠的溫壓，有必要將一部分過熱器受熱面移入爐膛，如頂棚過熱器，爐膛出口代替凝渣管簇的屏式過熱器，下圖所示為高參數(shù)鍋爐的受熱面的布置。圖2.2高參數(shù)鍋爐受熱面的布置對于超高參數(shù)帶有再熱的鍋爐，由于汽化熱所占比例進(jìn)一步減小，過熱熱、再熱熱增大，有必要把更多的過熱器受熱面放入爐膛中，爐膛中除了在高壓鍋爐中就有了的出口屏式過熱器及頂棚過熱器之外，又在爐膛上部前側(cè)裝設(shè)了前屏式過熱器，在水平煙道的后面和垂直煙道的最上面布置了再熱受熱面，過熱受熱面和再熱受熱面進(jìn)一步向前移入爐膛，同時也向后擴(kuò)張到原來（中高參數(shù)時）放省煤器的部位。對于壓臨界參數(shù)鍋爐來說沒有相變，也沒有汽化潛熱存在，但是在鍋爐設(shè)計中仍習(xí)慣用省煤器，過熱器等名稱，不過它們之間已無明顯的界限。2.1.3鍋爐的總體布置鍋爐的總體布置也就是鍋爐爐膛中的輻射受熱面與對流煙道和其中各種對流受熱面的總布置，既與鍋爐的參數(shù)、容量有關(guān)，也和鍋爐所用的燃料性質(zhì)等因素有關(guān)，由于具體條件不同，會產(chǎn)生很多不同的總布置方案。其中最常見的是倒U型方案。這個方案雖然站的面積稍大，但布置受熱面比較方便，檢修尾部受熱面也比較方便，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵設(shè)備都可放在地面上，由于它有這些優(yōu)點(diǎn)，采用的較多，如圖：圖2.3倒U型方案倒L型方案與倒U型方案很相近，只是取消了水平煙道，尾部受熱面和前面爐膛一樣，采用完全懸吊的結(jié)構(gòu)，節(jié)省材料。例如國產(chǎn)220t/h高參數(shù)鍋爐采用這種布置方案時，比采用倒U型布置方案節(jié)省鋼材約250t，耐火材料約200t。不過它的尾部受熱面檢修困難，在采用管式空氣預(yù)熱器時，因?yàn)椴缓脩业?，不宜采用這種方案，如圖：圖2.4倒L型方案U型布置時，燃燒器布置在爐膛頂部，煤粉管道、空氣管道也都要一直連到這樣的高度，不夠合理，鍋爐結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，采用的比較少。如圖：圖2.4U型方案塔式布置適用于灰分較多的燃料，煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，因此煙氣中的飛灰不會因離心力而集中，因而不會引起局部受熱面集中的磨損，但現(xiàn)在鍋爐很高，尤其是空氣預(yù)熱器、除塵器、送吸風(fēng)機(jī)置于爐頂時，鍋爐高達(dá)七八十米或近百米，鍋爐的支架支撐很困難，因此只有在燃料中灰分很多時采用，有時為了減少支架的重量，把空氣預(yù)熱器、除塵器、送吸風(fēng)機(jī)仍放于地面上，結(jié)果就與倒U型方案相似。如圖：圖2.5塔型方案圖2.6改良塔型方案在燃油時，由于可以把爐膛容積相對的縮小，又可以省去或簡化凝渣管簇，可以把鍋爐布置成箱形方案，這種方案一般只用于燃油或天然氣鍋爐。如圖：圖2.7箱型方案2.1.4循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)及發(fā)展我國電力目前仍以燃用煤炭為主，并在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)仍然保持這種狀況。作為一個地域廣闊的燃煤大國，我國電力燃煤的含硫量分布很不均勻，其中約有50％為中、高硫煤，燃煤發(fā)電時排放的等有害氣體對環(huán)境造成的污染日趨加重。2004年，我國燃煤機(jī)組容量達(dá)kw，年排放1400萬噸，600萬噸，嚴(yán)重破壞人類賴以生存的環(huán)境，這也成為制約電力工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要問題之一。此外，我國很多地區(qū)的煤種屬于高灰分、低揮發(fā)分煤，在采用煤粉爐時，常出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)甚至滅火放炮等問題，有的煤種灰熔點(diǎn)低，爐膛內(nèi)易出現(xiàn)掛焦，尾部煙氣嚴(yán)重積灰等問題，影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。循環(huán)流化床鍋爐由于效率高，污染低，煤種適應(yīng)性好，負(fù)荷調(diào)整范圍大，造價相對便宜等優(yōu)點(diǎn)，成為目前最為實(shí)用的煤清潔燃燒技術(shù)之一，得到了較快發(fā)展，與煤粉相比其排放的減少80％～90％。A、循環(huán)流化床鍋爐的原理循環(huán)流化床燃燒是近四十年來發(fā)展起來的新型燃燒技術(shù)，是對傳統(tǒng)層燃燒和噴燃式煤粉爐燃燒的一個重大革新。利用這種燃燒技術(shù)的循環(huán)流化床鍋爐，其燃燒特性介于層燃爐和煤粉爐之間，既不像煤粉爐那樣要把燃煤磨成細(xì)粉吹進(jìn)爐膛呈懸浮態(tài)下燃燒，也不像層燃爐那樣把燃煤鋪在爐排上燃燒，而是把燃煤破碎成小顆粒，送進(jìn)床層中呈流化態(tài)燃燒，床層中積存有大量呈熾熱狀態(tài)的惰性物料（如灰分、砂粒等），在鼓風(fēng)壓頭的作用下呈流化狀態(tài)，加入的燃料只占床料的很少一部分，床層溫度保持在固定碳的著火溫度和灰渣開始變形溫度之間，一般為850～950℃，由于床料提供了大量的熱量，燃料的著火條件好，氣固混合均勻，床中熱質(zhì)交換強(qiáng)烈。燃盡后的灰渣從爐膛底部排渣口排出，煙氣中攜帶的未燃盡的飛灰通過爐膛后部設(shè)置的飛灰分離器，被分離出來，經(jīng)返料器送入爐膛內(nèi)循環(huán)燃燒，這樣使得飛灰含碳量大為降低，提高了鍋爐的燃燒效率。通過向燃料或爐內(nèi)添加脫硫劑的方式能脫除燃煤中85％以上的硫分，降低了鍋爐尾部煙道的腐蝕，減少建設(shè)地區(qū)的的排放量，減輕煙氣對大氣環(huán)境的污染。同時，由于爐膛燃燒溫度低，也減少了的生成，減少了有害氣體的排放。B、基本設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐包括本體設(shè)備和輔助系統(tǒng)兩部分。循環(huán)流化床的本體部分包括爐膛及布風(fēng)裝置、循環(huán)灰分離器、回料閥、尾部受熱面豎井煙道和外置式循環(huán)灰換熱器，其中爐膛由膜式水冷壁構(gòu)成，底部為布風(fēng)板。爐膛下部錐段用耐火防磨材料覆蓋，并依燃燒工藝要求開二次風(fēng)口，循環(huán)灰回灰口、排底渣口以及啟動點(diǎn)火油燃燒器等孔口。上部直段爐膛四壁為水冷壁受熱面。爐膛出口和循環(huán)灰分離器相連，分離出口則與布置過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等對流受熱面的尾部豎井相連。為平衡爐膛換熱量，可在爐膛上部或灰循環(huán)回路中另行布置部分受熱面，爐膛本體不設(shè)置底渣冷卻處理系統(tǒng)。為了提高燃燒效率，有時采用飛灰再循環(huán)技術(shù)，將尾部除塵器收集的飛灰送回到爐膛底部復(fù)燃。爐膛出口處、分離器及回料系統(tǒng)內(nèi)壁面也大都覆蓋耐火防磨材料。鍋爐本體多采用鋼架懸吊和支撐相結(jié)合的方式固定。除因燃燒工藝要求，在部分受熱面的布置上有所差異外，循環(huán)流化床鍋爐汽水系統(tǒng)的工作原理及功能與常規(guī)煤粉爐相同。輔助系統(tǒng)的性能直接影響循環(huán)流化床鍋爐的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。主要輔助系統(tǒng)為：風(fēng)煙系統(tǒng)，鍋爐采用平衡通風(fēng)方式運(yùn)行，特點(diǎn)是風(fēng)機(jī)壓頭要求較高，一、二次風(fēng)機(jī)的壓頭分別達(dá)18Kpa和12Kpa左右；煤制備系統(tǒng)，比常規(guī)制粉系統(tǒng)簡單，一般需采用兩級錘擊式破碎機(jī)和防黏堵能力強(qiáng)的篩子，國內(nèi)也采用環(huán)錘式破碎機(jī)；石灰石制備系統(tǒng)兩級制備，第一級多為錘擊式破碎機(jī),第二級可用低速棒式磨或鋼球磨；灰渣處理系統(tǒng)，從各灰斗收集的飛灰可用濃相氣力輸送方式至飛灰倉，底渣經(jīng)冷渣器或水冷絞龍冷卻后送至底渣倉；燃油點(diǎn)火啟動系統(tǒng)，常采用床下熱煙發(fā)生爐和床上燃燒器聯(lián)合加熱的方式，加熱床料至煤的著火溫度，設(shè)計燃油熱功率相當(dāng)于鍋爐額定熱功率的15％～30％；熱控系統(tǒng)，比煤粉爐熱控系統(tǒng)多了床溫、床壓、排放等控制回路。C、循環(huán)流化床鍋爐類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐循環(huán)量的大小受燃燒粒度、燃燒成灰特性、燃燒室內(nèi)風(fēng)速、排灰系統(tǒng)的設(shè)置、分離器的分級分離效率、物料回送系統(tǒng)的性能、床料層厚度等諸多因素影響，同時也受回灰溫度的制約。其中分離器的分級分離效率是首要因素，因此分離器是循環(huán)流化床鍋爐的重要部件，鍋爐結(jié)構(gòu)與其有著直接的關(guān)系。分離器共有以下四種主要類型：①高溫?zé)嵝L(fēng)筒分離器其入口煙溫在850℃左右，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，鍋爐燃燒效率高。缺點(diǎn)是體積龐大、密封和膨脹系統(tǒng)復(fù)雜、內(nèi)襯厚、耐火材料及砌筑要求高、耐火材料用量大、費(fèi)用高、啟動時間長、運(yùn)行中易出現(xiàn)故障。在燃用可燃性較強(qiáng)的煤種時，旋風(fēng)筒內(nèi)溫度可能比爐膛溫度更高，易引起旋風(fēng)筒內(nèi)超溫而結(jié)焦等。這樣就使得分離器內(nèi)防磨材料磨損及啟動熱膨脹問題不易解決，分離器前后膨脹節(jié)是長期運(yùn)行的隱患，分離器內(nèi)運(yùn)行結(jié)焦不易控制。上述問題經(jīng)過試驗(yàn)和研究都已得到解決。如圖：圖2.8高溫?zé)嵝L(fēng)筒分離器②中、低溫?zé)嵝L(fēng)筒分離器分離器入口煙溫在450～550℃，可使旋風(fēng)筒尺寸減小，內(nèi)襯減薄，解決高溫旋風(fēng)筒分離器的一系列問題，但因爐膛采用塔式布置，爐膛上部布置有過熱器和高溫省煤器等，為減少磨損，設(shè)計煙速較低，循環(huán)灰濃度低，使得燃燒效率比較低。③水（汽）冷旋風(fēng)筒分離器水（汽）冷旋風(fēng)筒分離器可吸收一部分熱量，分離器內(nèi)物料溫度不會上升，甚至略有下降，并較好的解決了旋風(fēng)筒防磨問題。但是該旋風(fēng)筒制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、維修不方便，不能取消分離器入口、出口的膨脹節(jié)，給運(yùn)行帶來隱患。④異形（方形）水冷分離器⑤該分離器是四周用膜式水冷壁組成的方形分離器，但煙氣入口段用水冷壁管彎制成圓弧形加速段，是一種非方非圓的結(jié)構(gòu)。它解決了水（汽）冷旋風(fēng)筒分離器制造成本高的問題，保留了高溫水（汽）冷旋風(fēng)筒分離器的所有優(yōu)點(diǎn)，還取消了分離器入口、出口的膨脹節(jié)，徹底解決了膨脹、密封及分離器內(nèi)結(jié)焦的問題。缺點(diǎn)是燃用低灰分煤時，回灰溫度低，鍋爐燃燒效率下降。如圖：圖2.9異型（方形）水冷分離器以上四種分離器是目前循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的主流，從技術(shù)先進(jìn)性來看，異形（方形）水冷分離器技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。在國內(nèi)，四川鍋爐廠、無錫鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠等都向中國專利擁有者——清華大學(xué)購買了該技術(shù)。使用此四種分離器的循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)見下表：表2.3循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)比較高溫?zé)嵝L(fēng)筒分離器中、低溫?zé)嵝L(fēng)筒分離器水（汽）冷旋風(fēng)筒分離器異形（方形）水冷分離器點(diǎn)火方式耗油高，啟動慢分離器分離效果好防磨不好，成本高分離效果好防磨效好，成本較低分離效果好，防磨好，成本低分離效果較好，防磨好，成本低整體性分離器前后有膨脹節(jié)，密封、膨脹性不好分離器前后有膨脹節(jié)，密封、膨脹性不好分離器前后有膨脹節(jié)，密封、膨脹性不好分離器與爐膛、尾部煙道成為一個整體，膨脹密封性好防磨材料耗量多、成本高爐膛內(nèi)均有內(nèi)襯，耗量多，成本高耗量少，成本低耗量少，成本低回料系統(tǒng)復(fù)雜簡單復(fù)雜簡單尾部煙道煙氣速度高、有磨損煙氣速度低、無磨損煙氣速度高、有磨損煙氣速度低、無磨損風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)多、系統(tǒng)復(fù)雜風(fēng)機(jī)少、系統(tǒng)簡單風(fēng)機(jī)多、系統(tǒng)復(fù)雜風(fēng)機(jī)少、系統(tǒng)簡單煤種適應(yīng)性煙煤和無煙煤不能通用對灰分大或成灰特性好的煤，需排循環(huán)灰煤種變化不能太大較廣燃燒效率燃燒效率高中、低溫分離，燃燒效率低燃燒效率高燃燒效率高，低負(fù)荷時有所下降2.2供熱式汽輪機(jī)組的類型2.2.1供熱式汽輪機(jī)組的型式現(xiàn)代熱電廠中，由于電力和熱力負(fù)荷種類及數(shù)量不同，熱電廠中的主要供熱設(shè)備——汽輪機(jī)的形式有多種。為了在熱電廠設(shè)計時正確選擇供熱式機(jī)組，進(jìn)行熱電廠熱力系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)計算，確定熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及在運(yùn)行中合理安排供熱機(jī)組的運(yùn)行方式等，必須對供熱機(jī)組的形式及動力特性有充分的了解。供熱式汽輪機(jī)是一種同時承擔(dān)供熱和發(fā)電兩項(xiàng)任務(wù)的汽輪機(jī)，主要有背壓式（純背壓式B型機(jī)、抽汽背壓式CB型機(jī)）、調(diào)節(jié)抽汽式（一次調(diào)節(jié)抽汽式C型機(jī)、兩次調(diào)節(jié)抽汽式CC型機(jī)）和凝汽－采暖兩用機(jī)組（NC型機(jī)）三種類型。提高汽輪機(jī)排氣壓力，由排汽向熱用戶直接供熱或采用熱交換器的方式向熱用戶供熱，這種利用做過功的排汽進(jìn)行供熱的汽輪機(jī)，稱為背壓式汽輪機(jī)。從汽輪機(jī)某中間級抽出做過功的蒸汽，向外界熱用戶供熱，減少進(jìn)入凝汽器內(nèi)的排汽量，這種利用中間抽汽供熱方式的機(jī)組，稱為抽汽式汽輪機(jī)組。抽汽式汽輪機(jī)是將汽輪機(jī)的某一級或兩級抽汽供給熱用戶；其余的蒸汽和純凝汽電廠一樣回?zé)岷妥龉?。凝汽－采暖兩用機(jī)組是在中壓缸至低壓缸的導(dǎo)汽管上設(shè)置了蝶閥，在采暖期以減少發(fā)電來增加對外供熱，在非采暖期仍然為凝汽式機(jī)組。大型熱電站用的供熱式汽輪機(jī)，幾乎都是一方面通過電網(wǎng)供電，一方面通過熱網(wǎng)向熱用戶供熱。為了完成供電和供熱兩項(xiàng)任務(wù)，供熱式汽輪機(jī)必須在一定的裝置系統(tǒng)中工作，才能獲得滿意的效果。2.2.2供熱式汽輪機(jī)的特點(diǎn)背壓式汽輪機(jī)的排汽用來供熱，排汽放出的熱量不再是一項(xiàng)能量損失。機(jī)組的熱耗率與熱力系統(tǒng)的循環(huán)熱效率和機(jī)組的相對內(nèi)效率無關(guān)，而只決定于鍋爐效率、管道效率、機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率。蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的焓降只取決于蒸汽的初參數(shù)和終參數(shù)。背壓式機(jī)組排汽壓力和過熱度根據(jù)有關(guān)資料確定后，其排汽量由總供熱量決定。背壓式機(jī)組的排汽狀態(tài)和供熱量以及回水參數(shù)確定后，其進(jìn)汽量也就確定了。這時背壓式機(jī)組能夠發(fā)出的功率決定于進(jìn)汽和排汽參數(shù)。進(jìn)汽參數(shù)越高，其絕熱焓降也越大，所發(fā)出的功率也越大。在對熱電廠進(jìn)行全面分析之后才能選擇最佳進(jìn)汽參數(shù)，國產(chǎn)背壓機(jī)組3～12MW的進(jìn)汽參數(shù)一般為3.43～4.9Mpa，溫度為435℃。其背壓因機(jī)而異，最低的為0.29Mpa,最高的為3.63Mpa。背壓機(jī)組在運(yùn)行中不得使排汽壓力過多的低于額定壓力，以防止末級葉片超負(fù)荷運(yùn)行，致使設(shè)備損壞。在運(yùn)行中背壓式汽輪機(jī)是按照“以熱定電”的運(yùn)行方式，電能和熱能不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，沒有熱負(fù)荷時，背壓機(jī)不能單獨(dú)運(yùn)行。當(dāng)用戶要求增加熱負(fù)荷時，必須多供給汽輪機(jī)蒸汽，這樣發(fā)電量也要相應(yīng)增加。當(dāng)滿足供熱時，所差的電容量由電網(wǎng)補(bǔ)償，因而增大了電網(wǎng)的備用容量。抽汽式機(jī)組克服了背壓式機(jī)組供熱的缺點(diǎn)，可同時滿足熱、電負(fù)荷兩者隨時變化的需要。抽汽從汽輪機(jī)的某中間級抽出送往熱用戶，蒸汽在熱用戶放熱后，其凝結(jié)水又被部分或全部回收至電廠的疏水回收器中，再由水泵重新送往鍋爐循環(huán)使用。如果在運(yùn)行中熱負(fù)荷增大時，汽輪機(jī)則根據(jù)熱負(fù)荷的需要增大進(jìn)汽量，滿足外界熱負(fù)荷增加的需要。汽輪機(jī)進(jìn)汽量增加，電負(fù)荷亦相應(yīng)增大，這時為維持電負(fù)荷不變，由中壓調(diào)節(jié)汽閥控制進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸的進(jìn)汽量，減少低壓缸的負(fù)荷，而高壓缸負(fù)荷相應(yīng)增加時總發(fā)電量保持不變，使熱電負(fù)荷達(dá)到了新的平衡。因此抽汽式汽輪機(jī)在熱負(fù)荷不夠穩(wěn)定的熱電廠中得到廣泛采用。當(dāng)外界熱負(fù)荷變動時，可以同時調(diào)節(jié)供熱用的抽汽量和汽輪機(jī)總的進(jìn)汽量，以使發(fā)電量保持不變。2.2.3供熱式機(jī)組機(jī)型選擇對于生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷等的全年性熱負(fù)荷，一年四季變化不大，一般可選用背壓式或抽汽式機(jī)組，具體以兩種機(jī)型的節(jié)煤量為基礎(chǔ)，再通過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對于采暖、通風(fēng)等的季節(jié)性熱負(fù)荷，在全天中相對比較穩(wěn)定而在全年中變化很大，只有采暖期才存在一般選用凝汽－采暖兩用機(jī)組或抽汽式機(jī)組，具體也是以兩種機(jī)型的節(jié)煤量為基礎(chǔ)，再通過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。當(dāng)一臺機(jī)組要同時承擔(dān)全年性熱負(fù)荷和季節(jié)性熱負(fù)荷時，應(yīng)裝設(shè)抽汽式機(jī)組。2.2.4背壓式汽輪機(jī)的類型及特點(diǎn)背壓式汽輪機(jī)的主要任務(wù)是在一定排汽參數(shù)下供應(yīng)用戶規(guī)定的蒸汽量，并能同時發(fā)出一定的電能。它與凝汽式汽輪機(jī)相比，沒有凝汽設(shè)備。由于沒有凝汽器中的冷卻損失，所以在經(jīng)濟(jì)上是優(yōu)越的。如圖：圖2.10背壓式汽輪機(jī)裝置簡圖背壓式汽輪機(jī)無法同時滿足熱、電兩種負(fù)荷。其基本的運(yùn)行方式是：“以熱定電”，電能并入電網(wǎng)，電負(fù)荷的變動由電網(wǎng)中并列運(yùn)行的其它機(jī)組承擔(dān)。熱負(fù)荷缺少的供熱蒸汽由鍋爐減溫減壓后供給，此時熱電廠的經(jīng)濟(jì)性要下降。如果需要將現(xiàn)有的中壓電廠加以改造，可以設(shè)置背壓式汽輪機(jī)，用它的排汽供給進(jìn)汽壓力較低的汽輪機(jī)使用。這種背壓式汽輪機(jī)稱為前置式汽輪機(jī)，其排汽壓力要根據(jù)原有機(jī)組的參數(shù)選擇。2.2.5抽汽式汽輪機(jī)主要參數(shù)的選擇A、設(shè)計流量的選擇設(shè)計一次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)時，高壓缸的設(shè)計流量可選為額定功率和額定抽汽量時總進(jìn)汽量的1.2倍，對于二次調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)中壓缸的設(shè)計流量可選為額定功率、工業(yè)抽汽量為零而供暖抽汽量為最大時的總進(jìn)汽量的70％～90％。低壓缸的設(shè)計流量是機(jī)組在額定功率，調(diào)節(jié)抽汽為零時通過低壓缸流量的60％～80％，因?yàn)檫@種工況不常遇到，故其設(shè)計流量選得較小些，以免在經(jīng)常運(yùn)行工況下，通流面積過大，使效率降低，但是為了帶走因摩擦鼓風(fēng)損失熱量，低壓缸最小流量應(yīng)為低壓缸設(shè)計流量的5％～10％。B、抽汽壓力的選擇一次調(diào)節(jié)抽汽壓力應(yīng)在滿足外界熱用戶的要求下，盡量降低其壓力值，這樣抽汽的理想焓降較大，可以提高機(jī)組的發(fā)電量，改善其經(jīng)濟(jì)性。如將工業(yè)抽汽壓力由1～1.2MPa降低到0.6～0.7MPa,供暖抽汽壓力由0.12～0.25Mpa降低到0.05～0.25Mpa，則可使機(jī)組的發(fā)電經(jīng)濟(jì)性顯著提高。有些機(jī)組甚至采用兩次供暖抽汽，高壓供暖壓力范圍為0.06～0.25Mpa。低壓供暖壓力范圍為0.03～0.2Mpa。根據(jù)不同需要采用兩次供暖抽汽與采用一次供暖抽汽相比可降低燃料消耗量的3％～4％。2.2.6凝汽－采暖兩用機(jī)組凝汽－采暖式機(jī)組是一種新型供熱式機(jī)組，采用在凝汽式機(jī)組中低壓缸的導(dǎo)汽管上安裝蝶閥，在采暖期通過關(guān)小蝶閥，減少低壓缸的進(jìn)汽量，即減小電功率的方法來對外供熱。是專為季節(jié)性采暖熱負(fù)荷設(shè)計的。其示意圖如下：圖2.11凝汽-采暖式機(jī)組熱力系統(tǒng)示意圖與抽汽式機(jī)組供季節(jié)性采暖熱負(fù)荷相比具有以下特點(diǎn)：A、設(shè)備利用率高。由于凝汽－采暖式機(jī)組按純凝汽式機(jī)組設(shè)計，所以一年短時間的采暖期內(nèi)，僅低壓缸、低壓加熱器和發(fā)電機(jī)未達(dá)到設(shè)計能力。大部分時間內(nèi)按純凝汽工況運(yùn)行，所有設(shè)備的利用率均可達(dá)到100％，可收到最大的投資效益。相反，若采用抽汽式機(jī)組，供熱工況下發(fā)電機(jī)雖達(dá)到設(shè)計能力。在一年的非供暖期內(nèi)，鍋爐、汽輪機(jī)包括進(jìn)汽部分在內(nèi)的高壓部分、除氧器、給水泵、高壓加熱器等的能力沒有得到發(fā)揮，這部分的投資總和遠(yuǎn)高于發(fā)動機(jī)。B、非采暖期（8～9個月）具有較高的熱效率。凝汽－采暖式機(jī)組的熱耗僅比同容量的凝汽式機(jī)組高0.2％～0.3％，增高部分主要是由蝶閥的額外節(jié)流損失引起。相反，在非采暖期抽汽式機(jī)組的調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)沒有開足，高壓通流部分的負(fù)荷率低，變工況幅度大，總的熱效率降低2％～3％。C、機(jī)組設(shè)計工作量小。與同容量同型式的凝汽式汽輪機(jī)本體上通用，且主輔機(jī)配套基本相同。D、凝汽－采暖式機(jī)組可起到緩解電空調(diào)器引起的夏季用電高峰的作用。以東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的NC300為例，冬季采暖期NC機(jī)組比額定功率少發(fā)電約28％，夏季NC機(jī)組基本恢復(fù)銘牌功率，夏季比冬季發(fā)電量多，可起到緩解電空調(diào)引起的夏季用電高峰的作用。E、與凝汽式機(jī)組在電網(wǎng)中形成冬夏容量互補(bǔ)。以NC300與N300機(jī)組為例，冬季采暖期NC機(jī)組比額定功率少發(fā)電約28％，此時N型機(jī)組處于冬季低背壓下，與額定背壓比可增加電功率約2％。夏季NC機(jī)組基本恢復(fù)銘牌功率，而N型機(jī)組卻因高背壓少發(fā)電約3％，從而形成冬夏容量互補(bǔ)。由此可減少電網(wǎng)中的補(bǔ)償容量，理論上，當(dāng)電網(wǎng)中的NC機(jī)組總?cè)萘窟_(dá)到電網(wǎng)容量的17％時，兩者冬夏容量可完全互補(bǔ)。總體上看，NC機(jī)在非采暖期比C型機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性高，但會使電網(wǎng)中的補(bǔ)償容量增大，而在采暖期比C型機(jī)熱經(jīng)濟(jì)性稍低，因?yàn)镃型機(jī)采暖期屬設(shè)計工況，NC機(jī)為非設(shè)計工況，低壓缸通流量減小，鼓風(fēng)摩擦損失增大。從全年來看，NC機(jī)供采暖熱負(fù)荷具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性。2.3原則性熱力系統(tǒng)的擬定及計算2.3.1發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的作用與組成以規(guī)定的符號來表示工質(zhì)按某種熱力循環(huán)順序流經(jīng)的各種熱力設(shè)備之間聯(lián)系的線路圖，稱為發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)。發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)表明工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換及其熱量利用的過程，它反映了發(fā)電廠能量的轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度和發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的好壞。由于原則性熱力系統(tǒng)只表示工質(zhì)流過時狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的各種熱力設(shè)備，故圖中同類型同參數(shù)的設(shè)備只用一個來表示，并且它僅表明設(shè)備之間的主要聯(lián)系，因此備用設(shè)備、管道及附件不畫出。原則性熱力系統(tǒng)的作用主要是用來計算和確定各設(shè)備、管道的汽水流量，發(fā)電廠的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，故又稱為計算熱力系統(tǒng)。發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)是以汽輪機(jī)及其原則性回?zé)嵯到y(tǒng)為基礎(chǔ)，考慮鍋爐與汽輪機(jī)的匹配及輔助熱力系統(tǒng)與回?zé)嵯到y(tǒng)的配合而形成的。因此，發(fā)電廠的原則性熱力系統(tǒng)主要由以下各局部系統(tǒng)組成：①鍋爐、汽輪機(jī)、主蒸汽及再熱蒸汽管道和凝汽設(shè)備的連接系統(tǒng)；②給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)；③除氧器和給水箱系統(tǒng)；④補(bǔ)充水系統(tǒng)；⑤連續(xù)排污及熱量利用系統(tǒng)。2.3.2編制發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的主要步驟：發(fā)電廠的設(shè)計，必須按照國家規(guī)定的基本建設(shè)程序進(jìn)行，其程序應(yīng)為：初步可行性研究，可行性研究，初步設(shè)計，施工圖設(shè)計。在初步可行性研究報告中首先要確定在項(xiàng)目發(fā)電廠的型式，容量及其規(guī)劃容量。通過對原則性熱力系統(tǒng)的計算來確定某些典型工況時的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；根據(jù)額定工況，最大工況時算得的各項(xiàng)汽水流量，來選擇主輔熱力設(shè)備；并據(jù)以繪制發(fā)電廠的全面性熱力系統(tǒng)。合理的擬定、正確的分析論證原則性熱力系統(tǒng)，是火電廠可行性研究及初步設(shè)計中熱機(jī)部分的主要內(nèi)容。擬定發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)的主要內(nèi)容及其步驟如下：A、確定發(fā)電廠的型式及規(guī)劃容量發(fā)電廠的性質(zhì)包括電廠的型式及其在電網(wǎng)中的作用，即是否并入電網(wǎng)，是承擔(dān)基本負(fù)荷、中間負(fù)荷還是調(diào)峰負(fù)荷。地區(qū)只有電負(fù)荷，應(yīng)建凝汽式電廠。若地區(qū)還兼有熱負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)近期熱負(fù)荷和規(guī)劃熱負(fù)荷的大小、特性，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，當(dāng)熱電聯(lián)產(chǎn)比建坑口電廠供電、集中鍋爐房供熱方案更為經(jīng)濟(jì)合理時，則應(yīng)建熱電廠。根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其發(fā)展規(guī)劃，燃料資源及供應(yīng)狀況，供水條件、交通運(yùn)輸、地質(zhì)地形、地震及占地拆遷、水文、氣象、廢渣處理、施工條件及環(huán)境保護(hù)要求和資金來源等，通過綜合分析比較確定電廠規(guī)劃容量、分期建設(shè)容量及建成期限。B、選擇汽輪機(jī)凝汽式發(fā)電廠選用凝汽式機(jī)組，其單位容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇。對已經(jīng)形成較大容量的電力系統(tǒng)，應(yīng)選用亞臨界參數(shù)或超臨界參數(shù)的300、600MW機(jī)組。大型發(fā)電廠宜多臺大容量、高效率的同型機(jī)組一次設(shè)計，連續(xù)建成。對于中、小規(guī)模的電力系統(tǒng)，考慮到系統(tǒng)的備用容量比較小，以及發(fā)電設(shè)備檢修、機(jī)組事故停用等因素，最大機(jī)組容量不宜超過系統(tǒng)總?cè)萘康?0％。各汽輪機(jī)制造廠生產(chǎn)的汽輪機(jī)型式、單機(jī)容量及其蒸汽參數(shù)，是通過綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較或優(yōu)化確定的。選定汽輪機(jī)單機(jī)容量，其蒸汽初參數(shù)也隨之確定。電廠容量、汽輪機(jī)單機(jī)容量確定了，全廠汽輪機(jī)臺數(shù)即隨之確定。當(dāng)有供熱需要，且供熱距離與技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件合理時，宜優(yōu)先選用高參數(shù)、大容量的抽汽供熱式機(jī)組。在大城市或工業(yè)區(qū)的大型熱電廠，當(dāng)冬季采暖負(fù)荷較大時，宜選用單機(jī)容量為200、300MW的凝汽－采暖兩用機(jī)組，使供熱機(jī)組的初參數(shù)接近或等于系統(tǒng)中的主力機(jī)組，以節(jié)約更多燃料。全年有穩(wěn)定可靠的熱負(fù)荷時，宜選用背壓式機(jī)組或帶抽汽的背壓式機(jī)組，并宜與抽汽式供熱機(jī)組配合使用，以保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。C、繪發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖汽輪機(jī)型式和單機(jī)容量確定后，即可根據(jù)汽輪機(jī)制造廠提供的該機(jī)組本體汽水系統(tǒng)和選定的鍋爐型式來繪制原則性熱力系統(tǒng)圖。此時循環(huán)參數(shù)、回?zé)釁?shù)及其疏水方式都已確定，在這種情況下繪制原則性熱力系統(tǒng)主要是確定：汽包鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容系統(tǒng)，除氧器的形式和工作壓力，除氧器定壓或滑壓運(yùn)行方式，補(bǔ)充水匯入熱力系統(tǒng)方式，輔助換熱設(shè)備及其連接方式的選擇等，對于熱電廠還要進(jìn)行載熱質(zhì)的選擇，供汽方式的確定，供熱設(shè)備及其連接方式的確定。D、發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算下節(jié)中詳細(xì)介紹。E、選擇鍋爐選擇鍋爐應(yīng)符合現(xiàn)行的《燃煤電站鍋爐技術(shù)條件》的規(guī)定，必須適應(yīng)燃用煤種的煤質(zhì)特性及其灰分的物理、化學(xué)試驗(yàn)分析，使煤在鍋爐內(nèi)最大限度地穩(wěn)定著著火、燃燒和良好燃盡。根據(jù)汽輪機(jī)組最大工況時的進(jìn)汽量，并考慮必須的富裕容量來選擇鍋爐的單位容量。選定了汽輪機(jī)，鍋爐的出口蒸汽參數(shù)即隨之確定。大容量鍋爐過熱器出口額定蒸汽壓力為汽輪機(jī)額定進(jìn)汽壓力的105％，溫度宜比汽輪機(jī)額定進(jìn)汽溫度高3℃。冷段再熱蒸汽管道、再熱器、熱段再熱蒸汽管道額定工況下的壓降，宜分別為汽輪機(jī)額定工況高壓缸排汽壓力的1.5％～2.0％、5％、3.5％～3.0％，再熱器出口額定蒸汽溫度宜比汽輪機(jī)中壓缸額定進(jìn)汽溫度高3℃。凝汽式發(fā)電廠宜一機(jī)配一爐，不設(shè)備用鍋爐。鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量應(yīng)與汽輪機(jī)最大進(jìn)汽量工況相匹配。而熱電廠的鍋爐選擇原則與凝汽式電廠有所不同，因?yàn)闊嶝?fù)荷只有靠本廠或地域熱網(wǎng)來供應(yīng)，而電負(fù)荷卻有電網(wǎng)作備用，故應(yīng)考慮熱電廠在鍋爐檢修或事故時，仍能保證工藝熱負(fù)荷的可靠供應(yīng)。對于采暖通風(fēng)熱負(fù)荷，考慮到建筑物的蓄熱能力。允許稍有降低，由于有熱負(fù)荷，供熱式汽輪機(jī)的進(jìn)汽量遠(yuǎn)大于同容量的凝汽式機(jī)組，可有兩爐配一機(jī)、三爐配兩機(jī)等不同匹配方案，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證確定，并滿足熱化系數(shù)在合理范圍“設(shè)規(guī)”規(guī)定裝有供熱式機(jī)組的發(fā)電廠，當(dāng)一臺容量最大鍋爐停用時，其余鍋爐的蒸發(fā)量應(yīng)滿足：熱力用戶連續(xù)生產(chǎn)所需的生產(chǎn)用汽量，冬季采暖、通風(fēng)和生活用熱量的60％～75％，此時允許降低部分發(fā)電出力。F、選擇熱力輔助設(shè)備主要有：除氧器及其水箱、凝結(jié)水泵組、給水泵組、鍋爐的排污擴(kuò)容器等。根據(jù)最大工況時原則性熱力系統(tǒng)所得各項(xiàng)汽水流量，按照“設(shè)規(guī)”的技術(shù)要求，結(jié)合有關(guān)輔助熱力設(shè)備的產(chǎn)品規(guī)范，合理選擇。并宜優(yōu)化選用標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，其型式也宜一致。2.3.3熱電廠原則性熱力系統(tǒng)計算①計算目的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算的主要目的是要確定在不同負(fù)荷工況下各部分汽水流量及其參數(shù)、發(fā)電量、供熱量及全廠性的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，由此可衡量熱力設(shè)備的完善性，熱力系統(tǒng)的合理性，運(yùn)行的安全性和全廠的經(jīng)濟(jì)性。對于僅有全年性熱負(fù)荷的熱電廠，一般只計算電、熱負(fù)荷均為最大時的工況和電負(fù)荷為最大、熱負(fù)荷為平均值時的工況兩種。對于有季節(jié)性熱負(fù)荷的熱電廠，還要計算季節(jié)性熱負(fù)荷為零時的夏季工況，校核熱電廠在最大熱負(fù)荷時，抽汽凝汽式汽輪機(jī)最小凝汽流量。②計算的原始資料計算條件下的發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖給定的電廠計算工況汽輪機(jī)、鍋爐及熱力系統(tǒng)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)給定工況下輔助熱力系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)③計算方法及步驟原則性熱力系統(tǒng)的計算就是聯(lián)立求解多元一次線性方程組。計算基本公式是熱平衡式、物質(zhì)平衡式和汽輪機(jī)功率方程式。計算可以相對量，即以1㎏的汽輪機(jī)新汽耗量為基準(zhǔn)來計算，逐步算出與之相應(yīng)的其它汽水流量的相對值，最后根據(jù)汽輪機(jī)功率方程式求得汽輪機(jī)的汽耗量以及各汽水流量的絕對值。也可用絕對量來計算，或先估算新汽耗量，順序求得各汽水流量的絕對值，然后求得汽輪機(jī)功率并予以校正。計算可用傳統(tǒng)方法，也可用其它方法；也可定功率、定供熱量計算，或定流量計算；還可以用正平衡、反平衡計算等眾多方式。發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)計算步驟大致如下：④整理原始材料。此步驟要求得各計算點(diǎn)的汽水比焓值，編制汽水參數(shù)表。值得注意的是除了汽輪機(jī)外，還應(yīng)包括鍋爐、輔助設(shè)備的原始數(shù)據(jù)。當(dāng)一些小汽水流未給出時，可近似選為汽輪機(jī)汽耗量的比值，如射汽抽氣器新汽耗量和軸封用汽，可取為＝0.5％，＝2％；廠內(nèi)工質(zhì)泄漏汽水損失和鍋爐連續(xù)排污量的數(shù)值，應(yīng)參照《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)（試行）》所規(guī)定的允許值選取。通常把廠內(nèi)汽水損失作為集中發(fā)生在新蒸汽管道上處理。當(dāng)鍋爐效率未給定時，可參考同參數(shù)、同容量、燃用煤種相同的同類工程的鍋爐效率選取。汽包壓力未給出時，可近似按過熱器出口壓力的1.25倍選取。鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器壓力的確定，應(yīng)視該擴(kuò)容器出口蒸汽引至何處而定，若引至除氧器，還需考慮除氧器滑壓運(yùn)行或定壓運(yùn)行而定，并選取合理的壓損，最后才能確定鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)中有關(guān)汽水的比焓值、、。⑤按“先外后內(nèi)，由高到低”順序計算。先計算鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)，熱電廠要根據(jù)熱負(fù)荷，確定汽輪機(jī)的供熱抽汽量。求得、、之后，再進(jìn)行“內(nèi)部”回?zé)嵯到y(tǒng)計算，此后的計算與機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)“由高到低”的計算順序完全一致，即通過聯(lián)立求解多元一次線性方程組。鍋爐連續(xù)排污利用系統(tǒng)計算的目的在于確定由擴(kuò)容器所分離出來的蒸汽量和補(bǔ)充水在排污冷卻器中的溫升，從而確定排污利用系統(tǒng)所回收的工質(zhì)和熱量。2.3.4原則性熱力系統(tǒng)計算實(shí)例原則性熱力系統(tǒng)如下圖，求在鍋爐蒸發(fā)量t/h最大供熱工況時（供熱壓力0.2452MPa）的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和分項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。圖2.12發(fā)電廠原則性熱力系統(tǒng)圖1、汽輪機(jī)型式及參數(shù)汽輪機(jī)的類型為NC300/220－16.7/537/537，有關(guān)參數(shù)為，純凝汽運(yùn)行時的額定功率30000KW，MPa，℃，MPa,℃,MPa。在鍋爐蒸發(fā)量t/h最大供熱工況下，新蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)與純凝汽工況相同，MPa。2、回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)(1)此工況各級回?zé)釁?shù)見表1(2)給水溫度℃(3)給水泵出口壓力Mpa3、鍋爐的類型和參數(shù)BP1025/18.2－Ⅱ4型低倍率強(qiáng)制循環(huán)鍋爐：(1)t/h，Mpa，℃(2)再熱壓力Mpa，再熱器出口溫度℃(3)鍋爐效率(4)汽包壓力：Mpa4、其它數(shù)據(jù)(1)新汽節(jié)流損失3％，中壓缸進(jìn)汽節(jié)流損失2％(2)軸封加熱器壓力MPa(3)機(jī)組各門桿漏汽、軸封漏汽等小汽流量及參數(shù)見表3(4)加熱器的有關(guān)數(shù)據(jù)見表2(5)補(bǔ)水溫度℃(6)除氧器安裝高度：(7)汽水損失(8)鍋爐排污量(9)機(jī)械效率、發(fā)電機(jī)效率（10）加熱器效率解：給水泵焓升KJ/kg1、整理原始數(shù)據(jù)得計算點(diǎn)汽水比焓值，如表2.4、2.5、2.6。表2.4各段的回?zé)釁?shù)項(xiàng)目單位各計算點(diǎn)1H12H23H34H45H5供熱加熱器BH抽汽壓力PMPa5.9253.7741.90.7880.24520.2452抽汽比焓hKJ/kg3148.63044.183365.331312912.22912.2抽汽管道壓損系統(tǒng)%666666加熱器壓力MPa5.573.551.790.7410.230.23下飽和水溫℃269.5243.8205.3165.3125.6125.6加熱器端差℃001.5022疏水冷卻器進(jìn)口端差℃88888加熱器出口水溫℃269.5243.8204.8165.3123.6123.6加熱器出口水比焓KJ/kg1193.661058.8879.98706.1516.57363.83冷卻器的疏水比焓KJ/kg1095.06908.33760.24369.28208.59表2.5基本加熱器的有關(guān)數(shù)據(jù)抽汽壓力p抽汽溫度t抽汽電焓加熱器壓力下飽水溫tMPa℃kj/kgMPa℃0.24522532912.20.23125.6表2.6最大供熱工況時軸封氣量及參數(shù)項(xiàng)目單位汽量t/h5.182.3112.092.032.68汽比焓kj/kg3360.873394.453269.853069.853248.2去處1號高壓加熱器3號高壓加熱器除氧器軸封加熱器熱＃2、全廠物質(zhì)平衡鍋爐蒸發(fā)量=1025t/h（2·1）給水量（2·2）鍋爐連排擴(kuò)容器的蒸汽量：取連排擴(kuò)容器的壓力為0.9MPa。則則t/h（2·3）t/h（2·4）補(bǔ)充水量t/h（2·5）3、計算汽輪機(jī)各段抽汽量(1)由1號高壓加熱器熱平衡計算（2·6）(2)由2號高壓加熱器熱平衡計算（2·7）由物質(zhì)平衡得的疏水：t/h（2·8）由高壓缸物質(zhì)平衡計算再熱蒸汽量：t/h（2·9）(3)由高壓加熱器熱平衡計算（2·10）（2·11）(4)由除氧器的物質(zhì)平衡和熱平衡計算，除氧器進(jìn)水量（2·12）（2·13）(5)由低壓加熱器熱平衡計算t/h（2·14）(6)由基本加熱器熱平衡計算基本加熱器熱平衡如圖圖2.13基本加熱器熱平衡圖t/h（2·15）t/h（2·16）(7)由熱井物質(zhì)平衡計算t/h（2·17）4、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計算(1)汽輪機(jī)熱耗（2·18）（2·19）(2)鍋爐熱負(fù)荷：（2·20）(3)管道效率（2·21）(4)全廠熱效率、總熱耗及其分配熱電廠總熱耗量：KJ/h（2·22）供熱量：GJ/h（2·23）用戶的用熱量：GJ/h%（2·24）(5)熱電廠的分項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：KJ/h（2·25）分配到發(fā)電方面熱耗：KJ/h（2·26）發(fā)電方面熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)發(fā)電熱效率：％（2·27）發(fā)電熱耗率：KJ/(kw·h)（2·28）發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：kg標(biāo)準(zhǔn)/（kw·h）（2·29）①供熱方面熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)：供熱熱效：％（2·30）供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：kg標(biāo)準(zhǔn)/（kw·h）（2·31）第三章熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性評價3.1評價熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的兩種基本分析方法凝汽式火力發(fā)電廠將燃料中的化學(xué)能在鍋爐中釋放出來并轉(zhuǎn)換為蒸汽能量，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用以拖動汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，最終將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為對外供應(yīng)的電能。在這些能量轉(zhuǎn)換過程中總有部位不同，大小不等，原因各異的能量損失，正是通過衡量能量轉(zhuǎn)換過程中能量利用程度（正熱平衡方法）或能量損失大?。ǚ礋崞胶夥椒ǎ﹣碓u價火電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。評價火電廠熱經(jīng)濟(jì)性的方法有很多，但從熱力學(xué)觀點(diǎn)來分析，只有兩種基本分析方法，即基于熱力學(xué)第一定律的熱量法和基于熱力學(xué)第二定律的(火用)方法。熱量法是從能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量來評價其效果的，其指標(biāo)是熱力學(xué)第一定律效率，即有效利用的熱量與供給熱量之比。動力裝置的熱力學(xué)第一定律效率為（3·1）式中：——外部熱源供給的熱量；——該動力裝置的理想比內(nèi)功（以熱量計）；——循環(huán)中各項(xiàng)能量損失之和；——各項(xiàng)能量損失系數(shù)之和；(火用)方法從能量的質(zhì)量（品位）來評價其效果，其指標(biāo)為熱力學(xué)第二定律效率，即有效利用的可用能與供給的可用能之比。動力循環(huán)熱力學(xué)第二定律為：（3·2）式中：——供入系統(tǒng)的可用能；——循環(huán)中各項(xiàng)不可逆因素導(dǎo)致的各項(xiàng)可用能損失之和；——循環(huán)中各項(xiàng)可用能損失系數(shù)之和；3.2熱電聯(lián)產(chǎn)的概念為區(qū)別認(rèn)識，先說一下熱電分產(chǎn)。熱能和電能分別生產(chǎn)簡稱熱電分產(chǎn)，指一種熱力設(shè)備只用來生產(chǎn)電能或熱能的能量生產(chǎn)方式，又稱單一能量生產(chǎn)，如圖：圖3.1熱電分產(chǎn)系統(tǒng)簡圖熱能和電能聯(lián)合生產(chǎn)稱為熱電聯(lián)產(chǎn)，是根據(jù)能源梯級利用原理，先將煤、天然氣等一次能源發(fā)電，再將發(fā)電后的余熱用于供熱的能量生產(chǎn)方式。實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)必須具備的基本條件是：（1）有熱用戶，而且要保證熱用戶所需要的參數(shù)（壓力和溫度）和流量。（2）在供熱的同時還要保證必須數(shù)量的電能。3.3熱電聯(lián)產(chǎn)的類型(1)汽輪機(jī)熱電廠：以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)循環(huán)，以汽輪機(jī)為原動機(jī)，以煤炭等低質(zhì)礦石燃料為基本燃料，把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能和電能。(2)蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)型熱電廠：以蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)為基礎(chǔ)循環(huán)，以石油產(chǎn)品為燃料，以燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)為原動機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫燃?xì)膺M(jìn)入余熱鍋爐，產(chǎn)生中壓或低壓蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功，以排汽或抽汽供熱，也可以用余熱鍋爐的蒸汽直接供熱。(3)原子能熱電廠：以蒸汽動力循環(huán)為基礎(chǔ)，使用核燃料，以汽輪機(jī)為原動機(jī)，在礦石燃料日益緊張，集中供熱規(guī)模不斷增大的情況下，原子能熱電廠也是熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的一個重要方面。3.4熱電聯(lián)產(chǎn)的主要形式：（1）鍋爐加熱供熱式汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（又稱為常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)）。此種熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以煤為燃料。由于煤燃燒形成的高溫?zé)煔獠荒苤苯幼龉Γ枰?jīng)鍋爐將熱量傳給蒸汽，由高溫高壓蒸汽帶動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，做功后的低品位汽輪機(jī)抽汽成背壓排汽用于供熱。這是我國的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)普通采用的形式。（2）燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（3）內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（4）燃料電池我們主要采用鍋爐加熱供熱式汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。指熱電廠同時對熱電用戶供應(yīng)電能和熱能，而其生產(chǎn)的熱能取自汽輪機(jī)做過部分功的蒸汽，即同一股蒸汽流先發(fā)電后供熱。其熱力循環(huán)稱為供熱循環(huán)，這種發(fā)電廠稱為熱電廠。如圖圖3.2C型供熱機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)簡圖供熱式汽輪機(jī)除有一次調(diào)節(jié)抽汽式（C型）汽輪機(jī)，兩次調(diào)節(jié)抽汽式（CC型）汽輪機(jī)，還有背壓（B型）汽輪機(jī)等。如圖：圖3.3背壓機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)簡圖3.5熱電廠總熱耗量的分配及主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3.5.1熱電廠總熱耗量的分配：由于熱電廠既發(fā)電又供熱，為了確定其電能與熱能的生產(chǎn)成本及分項(xiàng)的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，必須將熱電廠總熱耗量合理的分配給兩種產(chǎn)品。熱電廠總熱耗量：KJ/h（3·3）KJ/kg（3·4）式中——熱電廠總?cè)剂舷牧?，kg/h；、——熱電廠供熱、發(fā)電的熱耗量，KJ/h；熱電廠總熱耗量分配的實(shí)質(zhì)，是將在熱電兩種產(chǎn)品間分配為、。通常先確定分配到供熱方面的熱耗量，再應(yīng)用下式求出發(fā)電方面的熱耗量。，KJ/h（3·5）對熱電廠總總熱耗量分配方法的要求是：既要反映電、熱兩種產(chǎn)品的品位不同，又要反映熱電聯(lián)產(chǎn)過程的技術(shù)完善程度，且計算簡便，為國家節(jié)約能源，促進(jìn)熱化事業(yè)發(fā)展。我們可將分配方法歸納為三類典型的熱電廠總熱耗量分配方法，一類是熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電法（熱量法），另一類是熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱法（實(shí)際焓降法），兩者是分配的兩個不同極端方法，還有一類方法是降熱電聯(lián)產(chǎn)效益折衷分?jǐn)傇诎l(fā)電、供熱兩個方面，這類方法有多種，如做功能力法，凈效益法等。（1）熱量法熱量法以熱力學(xué)第一定律為依據(jù)，只考慮能量的數(shù)量，不考慮能量的質(zhì)量差別，簡單直觀，便于利用。熱量法將熱電廠總熱耗量按照生產(chǎn)熱、電兩種能量產(chǎn)品的數(shù)量來比例。首先確定分配給供熱方面的熱量。分配給供熱方面熱耗量為：，KJ/h（3·6）式中——熱電廠向外供出的熱量，KJ/h；——熱用戶需要的熱量，KJ/h；——熱網(wǎng)效率；（2）實(shí)際焓降法實(shí)際焓降法分配給供熱方面的熱耗量，按聯(lián)產(chǎn)供熱汽流在汽輪機(jī)中少做的內(nèi)功占新汽所做內(nèi)功的比例來分配總熱耗量。分配供熱方面的熱耗量：，KJ/h（3·7）式中——熱電廠聯(lián)產(chǎn)供熱蒸汽量，kg/h；此式適用于非再熱機(jī)組。此方法考慮了供熱抽汽品質(zhì)方面的差別，熱用戶要求的供熱參數(shù)越高，供熱方面分?jǐn)偟臒岷牧吭酱?，可以鼓勵熱用戶降低用熱參?shù)，提高熱化節(jié)能效果；這種方法把熱化發(fā)電的冷源損失無償供給了熱用戶，熱電聯(lián)產(chǎn)的好處全部歸供熱所有，又稱“好處歸熱法”。⑶做功能力法做功能力法分配給供熱方面的熱耗量，是按聯(lián)產(chǎn)汽流的最大做功能力占新蒸汽的最大做功能力來分配總熱耗量的。分配給供熱方面的熱耗量：，KJ/h（3·8）式中：、——新蒸汽和供熱抽汽的比焓，KJ/kg；、——新蒸汽和供熱抽汽的比，KJ/kg；、——新蒸汽和供熱抽汽的比熵，KJ/（kg·k）；——環(huán)境溫度，k；3.5.2熱電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)用來表示熱力設(shè)備或系統(tǒng)能量利用及轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度。凝汽式發(fā)電廠主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如全廠熱效率、全廠熱耗率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率既是數(shù)量指標(biāo)，又是質(zhì)量指標(biāo)。熱電廠的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要復(fù)雜多，表現(xiàn)在：熱電聯(lián)產(chǎn)汽流既發(fā)電又供熱，熱電兩種產(chǎn)品的質(zhì)量不同；若供熱參數(shù)不同，熱能的品位也有所不同；熱電廠有時還存在分產(chǎn)發(fā)電或分產(chǎn)供熱。熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)能反映能量轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度，既能用于供熱式機(jī)組間，熱電廠間進(jìn)行比較，也能便于在凝氣式電廠和熱電廠間比較。(一)熱電廠總的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(1)熱電廠的燃料利用系數(shù)熱電廠的燃料利用系數(shù)又稱熱電廠總熱效率，是指熱電廠生產(chǎn)的電熱兩種產(chǎn)品的總能量與其消耗的燃料能量之比，即：（3·9）式中——熱電廠的供熱量，KJ/h；——熱電廠的煤耗量，kg/h；熱電廠的燃料的利用系數(shù)將高品位的電能按熱量單位折算后與對外供熱量相加，是數(shù)量指標(biāo)，不能表明熱、電兩種能量產(chǎn)品在品位上的差別，只能表明燃料能量在數(shù)量上的有效利用程度。電廠運(yùn)行時，熱電廠的燃料利用系數(shù)可能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動，尤其是裝有抽汽式供熱機(jī)組的熱電廠：①當(dāng)熱負(fù)荷為零時，由于其絕對內(nèi)效率比相同蒸汽初參數(shù)的凝汽式機(jī)組還??；所以也會比凝汽式發(fā)電廠的效率低；②供熱式汽輪機(jī)帶高熱負(fù)荷時，可高達(dá)70％～80％；③當(dāng)供熱式汽輪機(jī)停止運(yùn)行，發(fā)電量為零，直接用鍋爐的新蒸汽減壓減溫后對外供熱時，沒有按質(zhì)用能，但也很高，顯然這是不合理的。既不能比較供熱式機(jī)組間的熱經(jīng)濟(jì)性，也不能比較熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，因此不能作為評價熱電廠熱經(jīng)濟(jì)性的單一指標(biāo)。在設(shè)計熱電廠時，用以估算熱電廠燃料的消耗量。（2）供熱式機(jī)組的熱化發(fā)電率w熱化發(fā)電率又稱熱電比，只與聯(lián)產(chǎn)汽流生產(chǎn)的電能和熱能有關(guān)，聯(lián)產(chǎn)汽流生產(chǎn)的電能稱為熱化發(fā)電量，聯(lián)產(chǎn)汽流生產(chǎn)的熱量稱為熱化供熱量，熱化發(fā)電量與熱化供熱量的比值稱為熱化發(fā)電率w，即：，kw·h/GJ（3·10）熱化發(fā)電率w的意義為供熱機(jī)組每單位吉焦熱化供熱量的熱化發(fā)電量，是評價熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)完善程度的質(zhì)量指標(biāo)。（3·11），（kw·h）/h（3·12），（kw·h）/h（3·13）式中——外部熱化發(fā)電量，指對外供熱抽汽的熱化發(fā)電量，kw·h/h；——內(nèi)部熱化發(fā)電量，指供熱返回水引入回?zé)峒訜崞髟黾拥母骷壔責(zé)岢槠l(fā)出的電量，kw·h/h；——供熱返回水經(jīng)過的回?zé)峒訜峒墧?shù)；——各級抽汽加熱供熱返回水所增加的回?zé)岢槠俊?，GJ/h（3·14）式中——供熱返回水和補(bǔ)充水的混合比焓，——為補(bǔ)充水比焓；——為供熱返回水比焓；——為供熱回水率，～1，KJ/kg；（3·15）式中、——外部、內(nèi)部熱化發(fā)電率，kw·h/GJ，kw·h/GJ（3·16），kw·h/GJ（3·17）一般內(nèi)部熱化發(fā)電量在總熱化發(fā)電量中所占的份額不大，近似計算中可忽略不計，影響w的因素有供熱機(jī)組的初參數(shù)，抽汽參數(shù)、回?zé)釁?shù)、回水溫度、回水率、補(bǔ)充水溫度、設(shè)備的技術(shù)完善程度以及回水所流經(jīng)的加熱器的級數(shù)等。當(dāng)供熱機(jī)組的汽水參數(shù)一定時，熱功轉(zhuǎn)換過程的技術(shù)完善程度越高，熱化發(fā)電量越高，即對外供熱量相同時，熱化發(fā)電量越大，從而可以減少本電廠或電力系統(tǒng)的凝汽發(fā)電量，節(jié)省更多的燃料。所以w是評價熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)完善程度的質(zhì)量指標(biāo)。要注意的是熱化發(fā)電率只能用來比較供熱參數(shù)相同的供熱式機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，不能比較供熱參數(shù)不同的熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性，也不能用以熱電廠和凝汽式電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。因此，熱化發(fā)電率不能作為評價熱電廠熱經(jīng)濟(jì)性的單一指標(biāo)。（3）熱電廠的熱電比熱電比為供熱機(jī)組熱化供熱量與發(fā)電量之比。（3·18）熱電廠要實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，不供熱就不能叫熱電廠，因此對熱電比應(yīng)有底線的要求。對于凝汽火電廠，汽輪機(jī)排出的已做過功的蒸汽熱量完全變成了廢熱，雖然整個動力裝置的發(fā)電量很大，但無供熱的成份，故熱電比為零。對背壓式供熱機(jī)組，其排汽熱量全部被利用，可以得到很高的熱電比。對于抽汽式供熱機(jī)組，因抽汽量是可調(diào)節(jié)的，可隨外界熱負(fù)荷的變化而變化，當(dāng)抽汽量最大時，凝汽流量很小，只用來維持低壓缸的溫度不過分升高，并不能使低壓缸發(fā)出有效功來，此時機(jī)組有很高的熱效率，其熱電比接近于背壓機(jī)。當(dāng)外界無熱負(fù)荷，抽汽量為零，相當(dāng)于一臺凝汽式汽輪機(jī)組，其熱電比也為零。影響熱電比的主要因素如下：（1）熱電機(jī)組的新汽參數(shù)（初壓、初溫）。當(dāng)抽（排）汽壓力一定時，即供熱參數(shù)一定時，提高新汽參數(shù)，發(fā)電量增加，使熱電比下降，反之亦然。（2）熱電機(jī)組的供熱（抽、排汽）參數(shù)。當(dāng)供熱壓力、溫度愈高，單位汽流的供熱焓值提高，供熱流量一定，供熱量增加，而發(fā)電量則減少，使熱電比大大增加。（3）汽輪機(jī)相對內(nèi)效率。新汽參數(shù)一定，供熱抽汽壓力衡定時，當(dāng)汽輪機(jī)通流部分效率越差，內(nèi)部漏氣損失愈大時，使抽（排）汽氣溫愈高，抽（排）汽比焓愈高，供熱流量一定時，供熱量增加，而發(fā)電量則減少，使熱電比增加。所以，熱電比這個指標(biāo)只能作為量的指標(biāo)，不能作為“質(zhì)”的指標(biāo)。熱電比的大小只能看出熱電廠供熱量的份額大小，但不能用以衡量其用能是否先進(jìn)。對在用電緩和地區(qū)或用電過剩地區(qū)，用以限電是用一定作用的。但若為了提高熱電比，使供熱機(jī)組抽（排）汽參數(shù)越來越高，供熱量增大，發(fā)電量相應(yīng)減少，對鼓勵節(jié)能，提高能源利用率則有不利影響。由于熱電比只表明本機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)的利用程度，所以其值不宜作為熱電機(jī)組之間的橫向比較，只能用它衡量熱電機(jī)組本身的利用率或節(jié)能經(jīng)濟(jì)效果。（二）熱電分項(xiàng)計算的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將熱電廠總熱耗量分配給熱電兩種產(chǎn)品后，即可方便的計算供熱機(jī)組和熱電廠的分項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。（1）發(fā)電方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱電廠的發(fā)電熱效率：（3·19）熱電廠的發(fā)電熱耗率：，KJ/(kw·h)（3·20）熱電廠發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：，kg標(biāo)準(zhǔn)/(kw·h)（3·21）⑵供熱方面的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱電廠供熱熱效率（按熱量法分配）（3·22）熱電廠供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg標(biāo)煤/GJ（3·23）3.6熱電聯(lián)產(chǎn)熱經(jīng)濟(jì)性的計算分析前面我們已經(jīng)介紹了評價熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性的兩種基本分析方法，都是從熱力學(xué)觀點(diǎn)來分析，即基于熱力學(xué)第一定律的熱量法和基于熱力學(xué)第二定律的(火用)方法。下面就先用(火用)方法分析實(shí)例。計算實(shí)例：下面是以大唐黑龍江省雞西熱電廠的1臺15MW抽汽凝汽式供熱機(jī)組（C15－4.90/0.981）構(gòu)成的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為例，用(火用)平衡分析法分析比較其熱電聯(lián)產(chǎn)和分產(chǎn)的(火用)效率和節(jié)能效果。雞西熱電廠采用母管制供熱。這里取其1﹟機(jī)和1﹟爐的技術(shù)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，其熱力系統(tǒng)如下圖所示：圖3.4熱電聯(lián)產(chǎn)抽汽供熱系統(tǒng)圖有關(guān)運(yùn)行參數(shù)及符號意如下表所示：表3.11﹟機(jī)和1﹟爐主要技術(shù)參數(shù)序號名稱符號單位數(shù)值1鍋爐額定蒸發(fā)量t/h752鍋爐出口蒸汽壓力MPa5.103鍋爐額定蒸汽溫度℃4854鍋爐補(bǔ)給水溫度℃1505鍋爐熱效率%90.596燃料低位發(fā)熱量KJ/kg15520.57燃料消耗量kg/h131048爐膛溫度℃13509主蒸汽流量t/h10010主蒸汽溫度℃47011主蒸汽壓力MPa4.9012一級抽汽流量t/h57.913一級抽汽溫度℃30014一級抽汽壓力MPa0.98115二級抽汽流量t/h7.416二級抽汽溫度℃20017二級抽汽壓力MPa0.14718三級抽汽流量t/h1.919三級抽汽溫度℃7020三級抽汽壓力MPa0.035821汽機(jī)排汽溫度℃6022凝水溫度℃3023汽機(jī)機(jī)械效率%9824電機(jī)機(jī)械效率%96.2（1）整理已知數(shù)據(jù)及各狀態(tài)點(diǎn)焓、熵計算(火用)值數(shù)據(jù)如下：表3.2各點(diǎn)焓熵值工況項(xiàng)目鍋爐出口1汽機(jī)進(jìn)口2汽機(jī)一抽3汽機(jī)二抽4汽機(jī)三抽5汽機(jī)排汽6給水w凝水n環(huán)境o壓力P/MPa5.104.850.9810.1470.0358溫度T/℃48547030020070601503025焓wKJ/kg3397.633365.723051.152872.862549.92350.5644.80135.66105.126熵sKJ/kg6.92156.90197.13677.74348.52247.51061.88740.45650.3683鍋爐出口1：℃又KJ/kgKJ/kg由(火用)的定義計算公式（3·24）式中環(huán)境溫度℃即環(huán)境壓力即蒸汽表得：KJ/kgKJ/kg則KJ/kg汽機(jī)進(jìn)口2：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg汽機(jī)一抽3：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg汽機(jī)二抽4：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg汽機(jī)三抽5：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg汽機(jī)排汽6：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg給水W：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg凝水n：℃又KJ/kgKJ/kg則KJ/kg（2）熱用戶蒸汽參數(shù)取℃，由蒸汽表可得KJ/kgKJ/kgKJ/kg（3）汽輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械效率％（3·25）（4）計算過程中涉及各比例系數(shù)一級抽汽對外供熱量t/h一級抽汽進(jìn)高加流量t/h二級抽汽進(jìn)除氧器流量t/h三級抽汽進(jìn)低加流量t/h