关于热电联产的节能分析

电联产与分产供应相同的热量和电量， 看哪个更节约燃料。
由于电能和热能具有不同的能量属性， 电能属于高品位能量， 其
能 级 Ω＝１， 热 能 属 于 低 品 位 能 量 ， 其 能 级 Ω＜１， 因 此 不 能 采 用 效 率 法
（即热力学第一定律方法）， 对它们进行分析计算， 只能采用热力学第
一、二定律相结 合 的 火 用 分 析 法 对 它 们 进 行 分 析 计 算 ， 这 样 才 能 真 实
［ ５］ 何丽．热电联产系统技术经济性分析［Ｄ］， 华北电力大学， ２００５， ０３．
［ ６］ 方华红， 吴小斌．热电厂的热经济特性指标的分析研究与利用［Ｊ］．华东电力，
２００２ 年 １ 月， 第 ０１ 期．
［ ７］ 钟史明， 陈效儒， 刘龙海．热电联产的节能分析．热电技术［Ｊ］．２００４ 年第 ０１ 期
量， 一般认为热化发电量 Ｗｈ 由两部分组成：
①对外供热气流直接产生的电量称为外部热化发电量 Ｗｈ°；
②回热抽汽加热供热循环给水（由供热返回凝结水及其补充 水 所
组成） 所形成的那部分回热发电量称为内部热化发电量 Ｗｈ′， 即 Ｗｈ＝
Ｗｈ°＋Ｗｈ′；
ｏ
Ｗｈ
＝
Ｄｈ（ｈｏ－ ｈｔｐ） ３６００
ηｒ１ηｍηｇ［ｋＷ·ｈ］
１．２．１ 发 电 方 面 的 热 经 济 指 标 发 电 方 面 的 热 经 济 指 标 主 要 有 ：
热 电 厂 的 发 电 热 效 率 、热 电 厂 的 发 电 热 耗 率 和 热 电 厂 的 发 电 标 准 煤 耗
率， 分别如下：
热电厂的发电热效率： ηｔｐ（ｅ）＝
３６００ＮｅＬ Ｑｔｐ（ｅ）
（ １） 计算参数 Ｂ３－ ３５／５－ １ 型背压式汽轮机进汽参数： ｐ１＝３．５ＭＰａ、 ｔ１＝４３５℃； 排汽参数： ｐ２＝０．６ＭＰａ， 汽轮 机 进 汽 量 Ｄ１＝３４．６ｔ／ｈ； 设 环 境 平 均 温度 ｔｏ＝２０℃（Ｔｏ＝２９３Ｋ）； 设备的自用汽率 ｒ１＝２０％， 生产回水率 ｒｈｓ＝０， 采 暖回水率 ｒｈｚ＝９８％， 首站回水温度 ｔｈ＝８０℃， 发电机及输电网火用效率 ηｅＥ＊ηｅＥ′＝９４％； ＵＧ３５／３９Ｍ 型锅炉热效率 ηＢ＝８３％， 排污率 ｒｐ＝２％（除盐）， 锅炉给水温度 ｔｗ＝１４５℃ 。
的表述各组成部 分 的 完 善 程 度 ， 为 系 统 设 计 、运 行 及 技 术 改 造 提 供 可
靠的理论依据。
２．１ 热电联产相对于分产的燃料节约量和节约率计算 热电联产
相对分产的燃料节约量和节约率的计算方法：
根据热力系统火用分析法计算出热电联产相对于分产的燃料火
用 节 约 量△Ｅｆ（ｋＪ／ｋｇ 蒸 汽）及 节 约 率 δＥｆ， 然 后 再 折 算 出 燃 料 节 约 量△Ｂ （ｋｇ 标准煤／ｔ 蒸汽）。
节约量▽Ｂ 来全面评定热电厂的热经济性。同时， 利用分项的热经济
指 标 来 说 明 供 电 、供 热 的 热 经 济 性 。
１．２ 热 电 分 项 计 算 的 热 经 济 指 标 由 于 热 电 厂 同 时 生 产 形 式 不
同、质量不同的两种产品一一热能和电能。因此， 热经济性指标除包括
热电厂的总热经济指标外， 还有热和电两种产品的分项指标。
热量 Ｑｈ 之间的比值， 即单位热化供热量的电能生产率：
ω＝ Ｗｈ
（ ３）
Ｑｈ
式中 热化供热量 Ｑｈ＝Ｄｈ（ｈｈ－ ｈｓ）， 当有凝结水损失， 返回凝结水的百
分率为 φ时， 则 Ｑｈ＝Ｄｈ（ｈｈ－ φｈｓ）。Ｄｈ、ｈｈ 和 ｈｓ 为供热抽汽量、抽汽焓和回
水焓。热化发电量 Ｗｈ， 一般是指供热汽轮机供热抽（排）汽所产生的电
热 电 厂 供 热 热 效 率 、热 电 厂 供 热 标 准 煤 耗 率 分 别 如 下 ：
热
电厂
的
供热
热
效率
：
ηｔｐ（ｈ）＝
Ｑｈ ηｔｐ
［ｋＪ／（ｋＷ·ｈ）］
（ ８）
热
电厂
的
供热
标
准煤
耗
率：
Ｂｔｐ（ｈ）＝
Ｂｔｐ Ｑｈ
＝
１０６ ２９３１０
ηｔｐ（ｈ）≈
３４．１ ηｔｐ（ｈ）
［ｋＪ／（ｋＷ·
ｈ）］
（ ９）
（ １）
式中
ＮｅＬ―――发电量， ｋＷｈ／ｈ； Ｑｈ―――热电厂的供热量， ｋＪ／ｈ； Ｂｔｐ―――热电厂总耗煤量， ｋｇ／ｈ； ｑＬ―――燃料的低位发热量， ｋＪ／ｋｇ． 由于 ηｔｐ 未考虑两种能量产品（电能 Ｎｅｌ 和 热 能 Ｑｈ）质 的 区 别 ， 用 热 量单位按等价能量相加， 所以它只能表明热电厂的燃料有效利用程度
【关键词】集中供热； 热电联产； 热经济性指标； 节能分析
０．引言
近年来， 供热系统作为城市基础设施的重要组成部分有了长足发
展 。从 加 强 环 境 保 护 、提 高 经 济 性 、减 少 能 源 浪 费 、保 证 供 热 质 量 、建 设
可持续发展的供热系统等方面出发， 对城市集中供热系统提出了更
（总第 ８１ 期）．
图 １ 汽轮机进、排汽状态
［ ８］ 徐宝库等．热电厂节能的经济特性指标分析［Ｊ］．吉林电力技术， ２０００ 年， 第 ０３ 期．
２）通过相关计算， 联产 相 对 分 产 （ 单 纯 供 热）的 火 用 效 率 与 火 用 节 约量的比较， 见下表 １
作者简介： 孔祥， 男， １９７３ 年 １２ 月生， 工程师， 陕西省广播电视中心工作。
３．结论 １．有以上计算分析可知， 热电联产总能系统相对单纯 供 热 的 锅 炉
［ 责任编辑： 翟成梁］
●
（ 上接第 ６４５ 页） ＵＲ１＝ ＵＲ２＝ （ＵＡＣ－ ＵＲ３）／２＝（１．７３２ ＵＡ－ １．１５５ ＵＡ）／２＝０．３８９ ＵＡ 因而， 三相负载不平衡中性线断开时轻负载相所接设备承受电压
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ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００８ 年 第 ２５ 期
关于热电联产的节能分析
孔祥 （ 陕西省广播电视中心 陕西 西安 ７１００６１）
【摘 要】简单介绍了热电厂的主要热经济指标— ——热电厂总的热经济指标、热电分项计算的热经济指标。通过以西安市某一供热方案为 例， 与其它供热模式的经济性分析比较， 得出了热电联产与其它方案相比较的优越经济性。
可见：
该计算过程不仅反映出能量转换与火用的数量关系， 同时也表明
了两种能量的不同属性及耗散程度。
２．２ 计算实例 根据西安一 ２Ｘ３００ＭＷ 热电站规模， ２ＸＢ３－ ３５／５－ １
型背压式供热机 组 ２ＸＵＧ－ ３５／３９－ Ｍ６ 型 中 压 中 温 型 燃 煤 动 力 锅 炉 ， 进
６４６
科技信息
厂的燃料利用系数 ηｔｐ 和热化发电率 ω。在我国目前的热电联产工程 中， 对热工系统及设备的能量转换效果的评价， 一般采用热平衡法即
热 效 率 法 ［２～６］。
１．１．１ 热电厂的燃料利用系数（总效率）ηｔｐ 一一量的指标 它是热电厂的能量输出和输入的比例关系， 总热效率的计算方法
如下：
ηｔｐ＝
３６００ＮｅＬ＋Ｑｈ ＢｔｐｑＬ
气参数将热效率由 ３０％￣４０％， 在最大供热情况下提高到 ９０％左右［１］，
热电联产工程实际上是发电和集中供热两项工程的组合， 在生产相同
数量和质量的电和热的前提下， 热电联产比单纯发电加单纯集中供热
的能耗之和要小， 而这两者间的总能耗差值就是热电联产在节能上的
收益。
１．热电厂主要热经济指标
１．１ 热电厂总的热经济指标 热电厂总的热经济指标包括： 热电
［ １］ 王振铭， 郁刚．我国热电联产的现状、前景与建议．中国电力［Ｊ］．２００３， ０９， 第 ３ 卷，第 ０９ 期．
［ ２］ 郑体宽等编．热力发电厂［Ｍ］， 水利电力出版社， １９９５．
［ ３］ 杨玉恒主编．发电厂热电联合生产及供热［Ｍ］， 水利电力出版社， １９８９， ０６．
［ ４］ 武学素．热电联产［Ｍ］， 西安交通大学出版社， １９８８ 年 ７ 月．
新、更高的要求。而在目前的技术水平下， 热电联产是燃料最经济的利
用 方 式 之 一 。热 电 联 产 是 火 力 发 电 厂 将 汽 轮 机 中 作 完 一 部 分 工 的 蒸 汽
抽出而供给用热户， 使本应排至凝汽器需要放弃的蒸汽凝结热得以利
用而不予废弃， 使火电厂的全厂热效率可以大大提高， 根据不同的进
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行热电联产相对于分产的节能量和节能率的计算。
房 系 统 具 有 明 显 的 节 能 效 果 。本 例 中 联 产 系 统 的 综 合 火 用 效 率 大 于 分
２．２．１ 按火用方法 热电联产集中供热系统 节 能 技 术 分 析 与 环 保 产系统的火用效率， 热电联产相对于单纯供热分产系统的燃料火用节
在数量上的关系， 因而是一个数量指标， 反映的是热电厂总的热效率。
所以 ηｔｐ 不能用以比较供热式机组的热经济性， 也不能比较各热电厂 的热经济性， 只能用来估计热电厂的燃料消耗量：
Ｂｔｐ＝
３６００ＮｅＬ＋Ｑｈ ηｔｐｑＬ
１．１．２ 热电厂机组的热化发电率 ω一一质的指标
（ ２） 热化发电率 ω
只与联产部分的热、电有关。它是供热机组的热化发电量 Ｗｈ 与热化供
２．若 使 热 能 得 到 合 理 利 用 ， 必 须 根 据 用 户 需 要 提 供 高 质 量 热 能 ， 做到热能供需不仅在数量上得到满足， 在质量上也要相互匹配， 避免 热能能质的浪费， 从而也达到了节能的目的， 热电联产系统就是实现 这 一 目 标 的 最 有 效 途 径 。科
● 【参 考 文 献 】
［ｋＪ／（ｋＷ·ｈ）］
（ ５）
热
电厂
的
发电
热
耗率
：
ｑｔｐ（ｅ）＝
Ｑｔｐ（ｅ） ＮｅＬ
［ｋＪ／（ｋＷ·ｈ）］
（ ６）
热电厂的发电标准煤耗率：
Ｂｔｐ（ｅ）＝
Ｂｔｐ ＮｅＬ
＝ ３６００ ｑＬ
ηｔｐ（ｅ）
＝ ３６００ ２９３１０
ηｔｐ（ｅ）≈
０．１２３ ηｔｐ（ｅ）
［ｋＪ／（ｋＷ·ｈ）］
（ ７）
１．２．２ 供 热 方 面 的 热 经 济 指 标 供 热 方 面 的 热 经 济 指 标 主 要 有 ：
流经通流部分的 相 对 内 效 率 、回 水 率 及 其 水 温 和 补 充 水 温 、发 电 机 效
率有关。当蒸汽的初参数即供热抽汽压力一定时， 汽轮机发电机组热
变功的实际过程愈完善， 不可逆损失愈小， 热化发电率越高， 所以 ω可
以用来评价供热机组热电联产部分技术完善程度的质量指标。
由 上 面 的 分 析 看 出 ， ηｔｐ 和 ω都 不 能 全 面（既 说 明 数 量 ， 又 表 明 质 量 ）评 价 热 电 厂 生 产 的 热 经 济 性 。 于 是 通 常 计 算 热 电 厂 全 年 燃 料 绝 对
２ ． 热 电 联 产 相 对 分 产 的 节 能 量 计 算 ［６￣７］
众所周知， 热电联产的节能机理有两个方面： 一方面是热电联产
发电部分固有的热力学冷源损失用作了供热， 从而节约了燃料— ——称
“联产节能”； 另一方面是热电厂使用的大型锅炉热效率比分散供热小
锅炉的高， 从而节约了燃料— ——称“集中节能”。其中比较的条件是热
（４ａ）
＇
Ｗｈ
＝
Ｄｐ（ｈｏ－ ｈｐａ）ηｒ１ηｍηｇ ３６００
［ｋＷ·ｈ］
（４ｂ）
式中 Ｄｐ，ｈｐａ 为假想的回热加热器的抽汽量和抽气焓。由于 Ｗｈ′值比
较 小 ， 一 般 都 忽 略 了 Ｗｈ′，使 Ｗｈ≈Ｗｈ°．由 上 述 公 式 可 看 出 ， 热 化 发 电 率
ω与 供 热 汽 轮 机 的 初 参 数 、供 热 抽 汽 压 力 、回 热 的 完 善 程 度 、供 热 气 流
效益评价， 即热力学第一、二定律相结合的能量耗散原理， 计算热电联 约量△Ｅｆ＝１０３２．７ｋＪ／ｋｇ，燃料火用节约率为 ２０％， 燃料节约率 δＥ＝３１．６％。
产相对于分产的燃料节约量和节约率。
因此， 为提高节能效 益 ， 锅 炉 的 发 展 方 向 是 容 量 大 、参 数 高 、环 保 型 的
（ ２） 计算结果
高效锅炉。
表 １ 火用效率与火用节约量的比较
系统
效率
分产供热系统
Байду номын сангаас
锅炉热效率 ０．７５
锅炉火用效率 ０．２４２
系统火用效率 ０．２３２
热电联产系统
０．８３
０．３６４
０．３２８
１）确 定 相 关 参 数 ①根据汽轮机额定功率计算出背压机的效率 ηｉ， 即根据给定的相 关参数计算得 ηｉ＝０．７４２ ② 根据排汽压力 ｐ２ 和 ηｉ， 按图 １ 可求得实际排汽状态的其他相 关参数 即 ｈ２＝２９６４．３ｋＪ／ｋｇ； Ｓ２＝７．１９００ｋＪ／ｋｇ； Ｔ２＝２５７℃