熱電比的由來.doc

一、熱電比的由來：為了正確反映電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，挖掘節(jié)約煤、油、電的潛力，統(tǒng)一全國電廠煤耗和廠用電率的計(jì)算，電力工業(yè)部于1979年制訂了電力網(wǎng)和火力發(fā)電廠省煤節(jié)電工作條例以(79)電生字第66號文件形式，規(guī)定了煤耗和廠用電率的計(jì)算方法。該文件統(tǒng)一了電力企業(yè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的計(jì)算方法，又考核各電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。對同類型廠開展廠際競賽，企業(yè)評比活動(dòng)起到指導(dǎo)作用，1993年又頒發(fā)火力發(fā)電廠按入爐煤量正平衡計(jì)算發(fā)供電煤耗的方法。其中規(guī)定熱電廠類型的發(fā)電標(biāo)煤耗和供熱標(biāo)煤耗及其廠用電率的計(jì)算方法，在第五條中明確規(guī)定“發(fā)電、供熱標(biāo)準(zhǔn)煤總耗用量計(jì)算”，無論用正平衡還是反平衡法，首先算出“日標(biāo)準(zhǔn)煤總耗用量B日耗”，在第七條中規(guī)定“供熱電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗率計(jì)算”方法，即日供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率b日熱=B日熱/Q日熱 1000(公斤/百萬大卡) B日熱=B日耗 Q日熱/ Q日耗(噸)式中Q日熱指當(dāng)日全廠供熱量(百萬大卡) Q日耗指當(dāng)日全廠發(fā)電、供熱耗用的總熱量(百萬大卡) B日熱指當(dāng)日全廠供熱耗用的標(biāo)準(zhǔn)量(噸)提出把Q日熱/Q日耗這個(gè)比值稱為供熱比，其意義是熱電廠供熱量占全廠發(fā)電、供熱總耗用熱量的份額，利用熱量法將耗煤量對熱、電進(jìn)行分?jǐn)偅员惴謩e計(jì)算出發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率及其單位成本。從上述公式轉(zhuǎn)導(dǎo)推出，發(fā)電用熱量的份額Q日電=Q日耗-Q日熱(百萬大卡)，求得Q日電/Q日熱稱為電熱比，用以考核熱電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)效益。八十年代后，熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)得到蓬勃發(fā)展，地方熱電廠、自備熱電廠、區(qū)域性熱電廠普遍開花生根，打破了電力部門獨(dú)家經(jīng)營電力的局面。在八十年代由于供應(yīng)緊張期間，熱電聯(lián)產(chǎn)與大型火力電廠相安無事，和平共處。進(jìn)入九十年代后半期，因火力發(fā)電大型機(jī)組的建設(shè)事業(yè)加速發(fā)展，電力供需矛盾得到緩解，供電能力超過了需求量，于是產(chǎn)生了熱電聯(lián)產(chǎn)的供電量與大型火力發(fā)電廠上網(wǎng)電量之爭，產(chǎn)生了熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展與電力部門的利益沖突。為了確保全國供電標(biāo)煤耗水平與國際接軌，同時(shí)又保護(hù)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)得到正常健康的發(fā)展，1997年11月21日國家計(jì)委會同國家經(jīng)貿(mào)委(二委)，電力部、建設(shè)部(二部)發(fā)出征求意見稿并于1998年以第220號文件形式頒布了關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的若干規(guī)定，提出“熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)符合下列指標(biāo)：(1)總熱效率年平均大于45%；(2)熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電比：單機(jī)容量小于50MW的，其年平均大于1 00%，單機(jī)容量50200MW的，年平均大于50%，單機(jī)容量20MW以上抽汽凝汽兩用供熱機(jī)組，在采暖期其熱電比應(yīng)大于50%?！闭教岢鲇谩盁犭姳取薄翱偀嵝省弊鳛闊犭娐?lián)產(chǎn)定義的量化指標(biāo)，用來區(qū)分和考核熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)行水平和檢驗(yàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又作為發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，建設(shè)熱電廠項(xiàng)目的審批界控指標(biāo)。二、熱電比的含義：為了正確指導(dǎo)熱電事業(yè)的發(fā)展，有必要深刻領(lǐng)會熱電比的含義、計(jì)算方法和不同機(jī)型的熱電比范圍，以便正確區(qū)分和對待熱電廠的運(yùn)行考核。1.熱電比是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)它反映了熱電廠的運(yùn)行水平和管理效益，是熱電廠主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。發(fā)供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率僅指電或熱作為單一產(chǎn)品來計(jì)算和評價(jià)運(yùn)行、管理水平，而熱電比是用來衡量熱電機(jī)組在運(yùn)行中熱的利用程度和節(jié)能效果，從而反映該企業(yè)在熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)中的發(fā)展水平和能源利用率。要求熱電比在額定工況運(yùn)行下盡量提高和接近或達(dá)到機(jī)組熱電比的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。從下述公式表示：qd=D(ho-hgs)-Drhr+DbshbsW(kg/kw)bd=qd/29 kg/kw ard=Qr/Qd100%式中qd為汽輪機(jī)的熱耗(kg/kw),W為發(fā)電功率(kw)，bd為發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率(kg/kwh) D,Dr,Dbs分別為機(jī)組進(jìn)汽量，工業(yè)抽汽量，補(bǔ)給水量(kg/h) ho,hgs,hr,hbs分別為進(jìn)汽焓，給水焓，工業(yè)抽汽焓，補(bǔ)給水焓(kg/kg) ard為熱電比(%)，Qr為對補(bǔ)供熱量(mg)，Qd對應(yīng)于Qr的發(fā)(供)電用熱量(mg)從式中可看到，熱電廠只有工業(yè)抽汽量(對外供熱量)大，才有發(fā)電熱耗小，有較低的發(fā)電標(biāo)煤耗率，此時(shí)，必然有一個(gè)較大的熱電比。以C12-4.9/0.98型機(jī)組為例，當(dāng)電負(fù)荷為設(shè)計(jì)值時(shí)12.2MW相對應(yīng)的額定供汽量為50t/h，此時(shí)熱耗為8397kg/kw，熱電比為3.48h，發(fā)電標(biāo)煤耗為0.287kg/kwh，當(dāng)抽汽量達(dá)到最大抽汽量80t/h，其時(shí)機(jī)組熱耗為6741kg/kw，熱電比為5 .66，發(fā)電標(biāo)煤耗為0.23kg/kwh，相比之下，熱耗下降19.72%，發(fā)電標(biāo)煤耗率下降24.73%，而熱電比增加了62.64%，上述數(shù)字說明了熱電機(jī)組的熱利用率和熱電聯(lián)產(chǎn)的程度，以及發(fā)電、供熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高低。2.熱電比是審批熱電建設(shè)項(xiàng)目的界控指標(biāo)節(jié)能法第三十九條：“國家鼓勵(lì)發(fā)展下列通用節(jié)能技術(shù)：(一)推廣熱電聯(lián)產(chǎn)，集中供熱，提高熱電機(jī)組的利用率提高熱能綜合利用率?！庇纱?，熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)必然會進(jìn)一步發(fā)展壯大，區(qū)域性或地方型熱電廠、自備熱電廠必然替代大型熱電廠而廣為建設(shè)。用熱電比和綜合熱效率這兩個(gè)量化指標(biāo)來對熱電建設(shè)的項(xiàng)目審批，起到界控指標(biāo)的作用，同時(shí)為選擇機(jī)型，合理配置機(jī)組提供技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)椴煌愋偷臋C(jī)組有各不相同的熱電比，即使是同一種機(jī)型在各種不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)行工況下又有不同的熱電比，因此熱電建設(shè)是否必要，有無價(jià)值，如何選擇機(jī)型，如何判別熱利用率，此時(shí)用熱電比，綜合熱效率作界控指標(biāo)是有其優(yōu)越性。例如某熱電廠項(xiàng)目，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為4550t/h，如選擇C6-4.9/0.98型機(jī)，熱電比為5.57，選C12-4.9/0.98型，熱電比為3.463，選B3-4.9 /0.98型機(jī)的熱電比可高達(dá)11.3，通過熱電比的計(jì)算和對比，參照建設(shè)項(xiàng)目的具體條件和實(shí)際需求，就可確定熱電建設(shè)項(xiàng)目的合理性，為項(xiàng)目審批提供依據(jù)和方便。3.熱電比是安排熱電廠上網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃的考核指標(biāo)：熱電比是熱電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)特征，每一個(gè)機(jī)型在其設(shè)計(jì)時(shí)，均有對應(yīng)于額定工況的熱電比。當(dāng)電網(wǎng)供應(yīng)寬松，需要限制熱電廠的上網(wǎng)電量，采用以汽定電來安排發(fā)電計(jì)劃時(shí)，熱電比就可起到考核的作用。例如C12-4.9/0.98型機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)，對應(yīng)于12MW額定電負(fù)荷，其額定抽汽量為50t/h，其對應(yīng)的熱電比為3.463，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，供熱負(fù)荷為40f/h，為了達(dá)到高計(jì)熱電比，則其容許發(fā)電負(fù)荷=供熱量/熱電比，計(jì)算結(jié)果為9500KW。如果以熱電廠達(dá)到二部二委的量化指標(biāo)(即大于10 0%)來核定發(fā)電量計(jì)劃，則同樣用熱電比公式計(jì)算出達(dá)到熱電比量化指標(biāo)時(shí)的最小抽汽供熱量，仍以C12-4.9/0.98型為例，其達(dá)標(biāo)的最小抽汽量=(120003600100%) /2992. 03 =14.4t/h。4.熱電比是熱電廠發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，開拓?zé)峋W(wǎng)的奮斗指標(biāo)，每當(dāng)熱電廠投產(chǎn)時(shí)，其實(shí)際運(yùn)行工況的熱電比與設(shè)計(jì)值尚有差距。特別是一些新建的區(qū)域性熱電廠，其建設(shè)熱電廠在前，擴(kuò)展熱用戶有后。那么每一個(gè)熱電廠都應(yīng)該把對應(yīng)于已安裝的機(jī)組容量類型和配置方式，計(jì)算出在其額定負(fù)荷下的高計(jì)熱電比，并以此制定出發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，擴(kuò)大熱用戶的規(guī)劃，使本企業(yè)的熱電比逐年提高，在220號文規(guī)定的期限內(nèi)逐漸達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也反映和考核該企業(yè)的熱電聯(lián)產(chǎn)程度和熱能綜合利用率及其相應(yīng)經(jīng)濟(jì)效益。 5.熱電比是熱電廠機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷分配的計(jì)算指標(biāo)：熱電廠總是想方設(shè)法，在一定供熱負(fù)荷下，爭取多帶發(fā)電量，同時(shí)又期望有一個(gè)較高的熱電比。于是各類機(jī)組的熱電比成為電廠負(fù)荷分配時(shí)的計(jì)算指標(biāo)。例如某熱電廠安裝C12-4.9/0.98型和B3-4.9/0.98型各一臺，當(dāng)供熱負(fù)荷為60t/h時(shí),如何分配接帶方有較多的電負(fù)荷和較高的熱電比。通過計(jì)算，C12型機(jī)在額定抽氣量為50t/h時(shí)的熱電比為3.463，B3型機(jī)額定排氣量為40t/h時(shí)，熱電比為11.306，該廠綜合熱電比的設(shè)計(jì)值為8.46，現(xiàn)外界汽負(fù)荷為60t/h時(shí)，可分二種分配運(yùn)行方式，一是C12型機(jī)帶12MW，供20t/h汽負(fù)荷，它的熱電比為1.385，B3型機(jī)帶3MW，供40t/h汽負(fù)荷，它的熱電比為11.306，該廠的綜合熱電比為4.66，可帶電負(fù)荷為15MW；汽負(fù)荷60t/h；另一種方式C12型機(jī)帶12MW供40t/h汽負(fù)荷，它的熱電比為2.77，B3型機(jī)因汽負(fù)荷僅20t/h，電負(fù)荷只能帶1.5MW，雖然它的熱電比仍為11.306，但該廠的綜合熱電比僅為3.718，所帶總負(fù)荷為13.5 MW，二者均小于前一種分配方式，說明抽，背機(jī)型組合的電廠宜將B型機(jī)帶足汽負(fù)荷，而讓C型機(jī)作為熱負(fù)荷調(diào)峰用，具有最佳的熱電比和較高的熱電效益。三、熱電比的相關(guān)因素：熱電比是熱電機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征指標(biāo)，是個(gè)受其它因素變化而變化的指標(biāo)。弄清它的相關(guān)因素，有利于指導(dǎo)熱電事業(yè)的發(fā)展。 1.熱電比與機(jī)組類型的關(guān)系：熱電機(jī)組的類型可分為四大類近300個(gè)品種規(guī)格。具體分背壓機(jī)(B型機(jī))、抽背機(jī)(CB型機(jī))、雙抽機(jī)(CC型機(jī))、抽凝機(jī)(C型機(jī))，通過300個(gè)品種規(guī)格的熱電比計(jì)算，得出不同類別的機(jī)型具有較大的熱電比差距，它們的可變范圍見表一：表一各種機(jī)型的熱電比范圍項(xiàng)目機(jī)型B型機(jī)CB型機(jī)CC型機(jī)C型機(jī)品種134個(gè)673761參數(shù)2.358.83MPa3905352.358.83MPa3905353.438.83MPa4355351.2816.7MPa340537容量0.150MW125121401.5220熱電比822.7819.61.086.81.36.7從表一可知，背壓機(jī)型的熱電比為最高可達(dá)823，而抽凝機(jī)型為最小約1.36.7。以同容量，同參數(shù)的不同機(jī)型相比，可知其變化差異(見表二)，抽凝機(jī)組最小為3.46，背壓機(jī)組最高為10.5，二者相差達(dá)7.04，其原因是背壓機(jī)組的抽排汽量遠(yuǎn)高于抽凝機(jī)組的抽汽量。表二同容量同參數(shù)不同機(jī)型的熱電比機(jī)型項(xiàng)目B12-4.9/0.98CB12-4.9/0.98/0.49CC12-4.9/0.98/0.49C12-4.9/0.98參數(shù)4.9MPa/4700.98/2684.9/4500.98/2680.49/1994.9/4700.98/3000.49/2804.9/4700.98/300容量12MW121212抽排汽量152t/h1327050熱電比10.58.874.373.46通過計(jì)算比較，為我們熱電企業(yè)建設(shè)時(shí)的定項(xiàng)，機(jī)組選型，設(shè)備配置，熱電比需求提供選擇范圍。同時(shí)說明每種機(jī)型對應(yīng)有一個(gè)熱電比，且有一個(gè)可變范圍。 2.熱電比與供熱參數(shù)的關(guān)系：供熱參數(shù)指壓力、溫度、流量，從熱電比計(jì)算公式ard =1000Drhr/3600W可知hr是供熱蒸汽的焓值，它隨溫度增加而增大，隨壓力增大而減小，對熱電機(jī)組而言，hr隨著溫度、壓力的增加而增大。當(dāng)Dr/W為機(jī)組額定值時(shí)，不同機(jī)型規(guī)格的熱電比隨其供熱抽汽參數(shù)(壓力、溫度)的增加而增大。當(dāng)機(jī)組接帶額定電負(fù)荷時(shí)，熱電比ard則隨對外供熱抽汽量的增加而增大，呈線性關(guān)系，其斜率tg=hr/W 1000/ 3600 =0.278hr/W,ard=0.278hr/W Dr。這是抽汽機(jī)組的典型。對于背壓機(jī)組則是以汽定電，機(jī)組接帶電負(fù)荷與當(dāng)時(shí)的對外供熱量呈對應(yīng)關(guān)系，即 W=Dr/dr(kw)式中Dr為對外供熱量kg/h dr為背壓機(jī)組汽耗率kg/kwh代入公式 ard=1000/3600Drhr/(Dr/d)=0.278hrdr可知背壓機(jī)的熱電比決定于該機(jī)組的汽耗率和排汽參數(shù)(壓力、溫度)所對應(yīng)的焓值，因此背壓機(jī)型的各種規(guī)格的熱電比是不隨其供熱量變化的一條水平線(圖一)。當(dāng)ard=1時(shí)即抽汽機(jī)組達(dá)到國家規(guī)定的量化指標(biāo)時(shí)，相對于額定電功率有一個(gè)臨界抽汽供熱量，其大小可用Dr1=Ward1/h(t/h),式中ard1 =1機(jī)組熱電比的量化指標(biāo)值，對應(yīng)于25MW以下的機(jī)組為1，可知臨界抽汽量Dr1決定于機(jī)組容量和抽汽參數(shù)的焓值大小。例如C12-4.9/0.98型機(jī)的臨界抽汽量為14.093t/h，C25-8.83/0.98型為29.4t/h，同理CB型或CC型機(jī)組均有一個(gè)熱電比達(dá)到量化指標(biāo)值時(shí)的最小(臨界)抽汽量，可以作出各種機(jī)型，不同單機(jī)容量下的臨界抽汽量曲線(圖二)。3.熱電比與機(jī)組額定工況的關(guān)系：對于抽汽機(jī)組而言(C，CB，CC型機(jī))制造廠給出多種設(shè)計(jì)工況，例如額定電負(fù)荷工況，額定抽汽工況，最大抽汽工況，最大電功率工況等等?，F(xiàn)以南京汽輪機(jī)廠C12-4.9/0.98型機(jī)為例，制造廠規(guī)定有13種額定工況相對應(yīng)有各種熱電比值，其對應(yīng)關(guān)系見表三：表三熱電比與機(jī)組額定工況對應(yīng)關(guān)系序工況名稱工況熱耗熱電比綜合熱效率電功率抽汽負(fù)荷設(shè)計(jì)值保證值設(shè)計(jì)值保證值設(shè)計(jì)值保證值1額定電功率抽汽工況KW12257MPa t/h0.79/5 0kcal/kw1926.11983.93.433.43%67.5565.592122130.98/5020082068.33.483.4866.5264.583122161.28/50212421883.523.5265.0163 .124額定電功率最大抽汽工況122840.79/8015161561.55.475.4778.7576.465119880.98/8016121660.45.665.6677.6975.436122701.28/8017801833.45.605.6075.3773.177最大電功率額定抽汽工況155500.79/5020162076.42.712.7162.9361.108149580.98/50206821302.852.8562.7160 .889153401.28/50219322592.822.8262.6260.810最大進(jìn)汽量電功率工況150860.98/7518091863 4.214.2171.8269.7311最大進(jìn)汽量抽汽工況140910.98/80170717584.84.877.0174.7712純凝額定工況124010268327630032.0531.1213純凝最大功率工況140300272728090032.0531.12從表中可得出四點(diǎn)結(jié)論：(1)該機(jī)組有11個(gè)抽汽工況，它的熱電比有11個(gè)取值，在2.175.6 6范圍內(nèi)變動(dòng)。(2)在額定電功率時(shí)無論是額定抽汽工況還是最大抽汽工況，熱電比的大小隨其抽汽參數(shù)同步增大或減少。(3)在相同抽汽工況下，熱電比隨電動(dòng)率的增大而減少。(4)每種機(jī)組均有一個(gè)銘牌熱電比，由額定電功率、額定抽汽工況計(jì)算，如該機(jī)型的銘牌是C12-4. 9/0.98型，其銘牌熱電比為3.48，綜合熱效率為64.58%，并以此銘牌熱電比設(shè)計(jì)值為該機(jī)的考核熱電比。 4.熱電比與電負(fù)荷的關(guān)系：熱電比與電負(fù)荷的關(guān)系有二種含義。一是機(jī)組單機(jī)容量的變化與熱電比的關(guān)系；二是同一種單機(jī)容量機(jī)組，同一抽汽工況下，熱電比與機(jī)組電負(fù)荷關(guān)系。制造廠商對機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，由于蒸汽初參數(shù)的提高，雖然機(jī)組的電功率與抽汽量同步增長，但機(jī)組電功率的增長比例要大于抽汽容量的增長比例。從公式中知ard1=Dr1/W1當(dāng)單機(jī)容量增大至W2時(shí)，其抽汽量也相應(yīng)增大由Dr1增長為Dr2，此時(shí)熱電比ard2=Dr2/W2=（Dr1+Dr）/（W1+W1）,令Dr1=Dr1/Dr1，W1=W1/W1,從數(shù)列統(tǒng)計(jì)中得知Dr1/Dr1=0.70.9,W1/W1=1遞增，如1.5，3，6，12，25，50MW所以W1/W1Dr1/Dr1,因此ard2ard1即大機(jī)組的熱電比要比小機(jī)組的熱電比相對要小，大小機(jī)組的熱電比，不能同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量(表四)。表四 機(jī)組容量與熱電比的關(guān)系容量熱電比機(jī)型1.5MW361225B型ardb12.5611.728.2036.936C型ardb6.865.6935.563.4632.511對于同一機(jī)組在相同抽汽工況下，熱電比隨著機(jī)組帶電負(fù)荷的增加而相應(yīng)減小，以C12-4.9/ 0.98型機(jī)為例，機(jī)組在10，30，50f/h抽汽工況下，電負(fù)荷與熱電比的變化對應(yīng)關(guān)系如表五：表五一定抽汽工況下，熱電比與電負(fù)荷的對應(yīng)關(guān)系序熱抽汽工況電電負(fù)荷比123456789101112MW10.98MPa/50t/h/6.56.15.34.74.33.93.520.98MPa/30t/h/5.13.93.63.22.82.62.32.130.98MPa/10t/h/2.11.71.31.21.10.90.80.770.71從表五中可知，每一個(gè)抽汽工況均有一個(gè)容許抽汽供熱的最小電負(fù)荷，該負(fù)荷值是制造廠考慮機(jī)組安全所規(guī)定的許可工況，并且告誡“嚴(yán)禁在工況范圍之外運(yùn)行?！币簿鸵馕吨槟龣C(jī)組當(dāng)電負(fù)荷帶到某一定值時(shí)，方可容許抽汽供熱，這個(gè)電負(fù)荷值是由抽汽量的大小而定。四、熱電比的應(yīng)用建議：綜上所述，熱電比是