【方式】有限公司几种供暖方式的分析与比较

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关于发电厂热电联产供暖方案的分析比较
一、总述：
随着能源问题的日益凸现，热电企业的发展创新势在必行，寻求一种稳定可靠的热电联产方案，是以后小型火力发电厂和热电联产企业的唯一出路。

本文针对目前几种较为成熟的联产供暖方式予以简单比较，借以寻求一种更好的发展思路。

二、以目前我公司现有设备进行热电联产配置状况的相关分析和比较。

我热电有限公司目前总装机5炉5机，汽轮机发电机总容量为83MW，其中中温中压机组33MW，高温高压机组2×25MW，今后公司发展热电联产的主要方向以高温高压机组为主，以循环水供热为主要供暖方式。

25MW高温高压机组主要技术参数如下：
机组额定功率：25MW
机组最大功率30MW
设计进汽参数：9.0ＭＰａ/500℃
循环水流量：2×4700ｍ3/ｈ
排汽量：75T/H，最大85 T/H
额定排汽压力：0.005ＭＰａ
1、公司目前的供暖负荷及供热需求
目前公司供暖方式主要以供蒸汽，以汽水换热的方式供暖，最大供汽能力260T/H，其中工业用汽40T/H左右，直接以循环水供暖的面积40万平方米左右。

总供暖面积200万平方米。

随着近年经济的快速发展，居民居住水平的改善，人均居住面积和房地产开发面积的增长，供暖缺口面积不断增大，加上未来三年的发展规划，要求有近300万平方米的供暖能力。

2、公司供暖的发展方向
随着能源的日趋紧张和环保意识的不断加强，热电联产方式也在不断优化，传统的蒸汽换热的方式供暖将逐步被淘汰。

目前比较突出的经济环保的供暖方式主要有三种，一是低真空循环水供暖配二级换热方式；二是以溴化锂换热方式的HRH供暖技术；三是以水源热泵为主的热泵供暖技术。

公司供暖的发展当以以上几种节能、高效和环保的方式为主。

3、三种供暖方式的能效分析和计算比较
机组低真空供暖，既提高机组的排汽压力（背压）来加热循环水，直接利用循环水供热的一种方式，此种供暖方式全部或部分的利用了机组的排汽能量，躲免或减少了冷源损失。

如果凝汽的循环水全部用来供热，机组热效率可在90%以上。

但另一方面，由于提高了机组背压，从而使得进入汽轮机的蒸汽做功减少，一般为机组出力的7-10%左右。

以公司一台25MW高温高压机组为例，其能量平衡计算如下：
汽轮机排汽（75T，0.0275ＭＰａ，67℃）
（汽化潜热2340）
循环水供热循环水入（0.3ＭＰａ/50℃；）
（0.3ＭＰａ/65℃）ｈ、＝210
ｈ、＝273
低真空汽轮机功率降低：1750－2500KW（6300000－9000000KJ）汽轮机组排汽按75T/H，其汽化潜热即为供热热量：75×2340×103＝1755×105KJ/H
加热循环水供暖按15℃温升（即50℃进，65℃出）计算，供热循环水量：1755×105÷（273－210）＝2817T/H
按每平方米50W（180KJ）热负荷计算供热面积为：1755×105÷180＝97.5万平方米/台。

机组在该工况下运行（即汽轮机排汽热量全部用来供暖，机组没有冷源损失）则供暖：总热利用效率：1755×105/（1755×105＋90×105）＝95.12%
电热效能比：90×105/1755×105＝1：20
以现有的机组状况，如果要增大供暖面积，必须建设二级换热站。

按设计总供暖面积260万平方米计算（130万平方米/台），由二级换热站以蒸汽形式补充的热量为：130×104×180－1755×105＝58×106KJ，约折合0.8ＭＰａ/280℃的蒸汽19.4吨/小时，此种工况下运行则：总热能利用效率（折合）：234×106/（234×106＋90×105）＝96%
电热效能比：（90×105＋58×106）/234×106＝1：3.5
可以看出，随着二级换热站以蒸汽形式补充热量的增加，供暖电热比会随之下降。

如果供暖面积增加到每台187万平方米，则机组供暖的电热比将为：
（90×105＋161×106）/336×106＝1：1.98，此时由二级换热站补入的蒸汽达53T/H。

溴化锂换热HRH技供热方式，此种方式的供暖是利用溴化理机组提取低温循环水的能量，并通过驱动汽源，来加热工质供暖。

这种供暖的方式是不改变机组的排汽压力（背压）从而对机组的功率没有损失。

从机组的安全角度而言，要优于抵真空运行。

以公司25MW高温高压机组为例，其能量平衡如下：
驱动蒸汽（0.8ＭＰａ，280℃）
ｈ、＝3013（341），10328×8ｋｇ
供暖入
60℃循环水入口（0.3ＭＰａ，38℃）
供暖出水量为4000T
80℃循环水入口（0.3ＭＰａ，30℃）
电能输入（耗电量）100KW
从循环水提取利用的能量为：4000×（159－126）×103＝132×106KJ
输入驱动蒸汽能量为：10328×8×（3013－341）＝221×106KJ
供热能量：4000×（335－251）×103＝336×106KJ
按每平方米50W（180KJ）热负荷计算供热面积为：336×106÷180＝187万平方米
总热利用效率：336×106/（132×106＋3600×100＋221×106）＝95.1%
电热效能比：（3600×100＋221×106）/336×106＝1：1.5
水源热泵供暖技术是以热泵为动力把低温介质（低温循环水）蒸发、压缩、冷凝和膨胀，从而吸取贮存在低温介质中的能量对供暖介质进行加热的循环过程。

能量平衡计算如下：
汽轮机排汽
ＭＰａ，28℃）
×105KJ/H）
ＭＰａ，18℃）供热能量：
供热水量：234×106/（293－230）＝3700ｍ3/H
按每平方米50W（180KJ）热负荷计算供热面积为：234×106÷180＝130万平方米。

汽轮机组排汽按75T/H，其汽化潜热即为供热热量：75×2340×103＝1755×105KJ/H；如循环水总量保持4000T/H，则循环水温升为10℃（即循环水入口18℃；出口温度为28℃）
总热利用效率：234×106/（175.5×106＋585×105）＝100%
电热效能比：585×105/234×106＝1：4
如果把供暖面积增加187万平方米/台，则必须设蒸汽换热站补充热量为：336×106－234×106＝132×106KJ，约折合的蒸汽44吨/小时。

此时:
总热利用效率：336×106/（175.5×106+132×106+585×105）＝91.8% 电热效能比：(585×105+132×106)/336×106＝1：1.8
可以看出，随着蒸汽补入量的增加，供暖电热比下降。

以上效率计算均没有考虑设备本身的能量损失即能量转换系数，如果统一按设备能量转换系数为0.85，其计算结果作相应修正后，各种供暖方式的总热能利用效率和电热耗比不会发生变化。

以上计算数据以各技术提供方资料为计算依据。

计算中未考虑二级换热站的能量投入，也未考虑供热设备及管道的投资。

三、结论
总上所述，无论哪一种供暖方式，可以回收利用的余热量有一个最大值，即机组的最大排汽能量。

在正好全部利用汽轮机排汽能量，
即带额定供暖面积时电热比最大，随着供暖负荷面积的增加，就要补充蒸汽，补充量越大供暖总电热效率就越低。

为满未来几年供暖的发展需要，最终达到300万平方米的供暖能力，如果以机组低真空供暖，则必须建设二级换热站，达到供暖面积260万平方米时，机组低真空供暖总电热比为1：3.5，需补充蒸汽量38.8吨/小时。

以水源热泵技术供暖，260万平方米的供暖负荷，汽轮机排汽能量正好全部利用，没有冷源损失，电热比为：1：4。

以溴化锂换热方式的HRH技术供暖全部利用汽轮机排汽量时可供187万平方米，电热比为：1：1.5。

由此可见，在没有引入二次汽源的供暖方式中，机组低真空供暖效率最高，但机组低真空供暖，特别是老机组还要充分考虑机组的安全性，如未叶片有缺陷或其它考虑，可以在供暖期拆除未级叶片，供暖结束后再行恢复。

热电有限公司
2009年4月26日
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