等效焓降法在热电联产经济性分析中的应用

２０１３年第１１期（总第９８期）　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴｌＯＮ　纷ｉ｛Ｉ占　ｊ｝圭　２０１３年１１月　≯　毹源秘袭　等效焓降法在热电联产经济性分析中的应用　廖　原　，洪利红　，赵建峰。，徐　旭。　（１．杭州杭联热电有限公司，浙江杭州３１００１８；２．杭州市质量技术监督局，浙江杭州３ｌ１１００；　３．中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州３１００１８）　摘要：　对杭联公司热电联产的热经济性进行了较为系统性的研究。由于热电联产变工况计算很繁琐，应用等效焓降　法通过Ｅｘｃｅｌ软件迭代计算热电机组及全厂的经济性指标，分析了热电厂锅炉，汽轮机以及全厂的热经济性。对热电联　产机组热经济性进行分析有助于企业了解机组的实际运行的状况，有效进行节能管理。　关键词：　热电联产；热经济性；Ｅｘｃｅｌ计算；等效焓降　中图分类号：ＴＭ６１　１　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一（２０１３）１　１－０００５～０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｅｎｔｈａｌｐｙ　Ｄｒｏｐ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ＬＩＡＯ　Ｙｕａｎ’，ＨＯＮＧ　Ｌｉ—ｈｏｎｇ　，ＺＨＡＯ　Ｊｉａｎ—ｆｅｎｇ０，ＸＵ　Ｘｕ０　（１．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｈａｎｇｌｉａｎ　Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１　００１　８，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１　１　１　００，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｊｉｌｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１　００１　８，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓ　ｈｅａｔ－ｅｃｏｎｏｍｙ　ｏｆ　Ｈａｎｇｌｉａｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆａｃｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｈｅｎｃｅ　ｕｓｅ　ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｃｅｌ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｅａｓｉｅｒ　ａｎｄ　ｆａｓｔ．Ｗｈｉｌｅ　ｉｔ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｔｏ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｈｅａｔ　ｂａｌａｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｉｓ　ｕｎｄｅｒ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｅｎｔｈａｌｐｙ　ｄｒｏｐ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｉｎｑｕｉｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｈｅａｔ—ｅｃｏｎｏｍｙ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｅｘｃｅｌ；ｔｈｅ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｅｎｔｈａｌｐｙ　ｄｒｏｐ　０引言　热电联产机组把高位热能用于发电，低位热能用　１热电机组的热经济性指标　杭联热电厂自１９９７年正式供热以来，至今已经　内脱硫，降低ＳＯ　排放浓度，因此在分析锅炉热效率　时应该考虑脱硫部分的影响，计算的空气量和烟气量　有所不同［５１。从经济性角度，燃烧有效热量为锅炉给　收稿日期：２０１３—０９—２８　水到出口过热蒸汽过程中吸收的热量，根据蒸汽量及　基金项目：国家质检总局科技计划项目（２００８ＱＫ３３１）　第一作者简介：廖　原，１９７７年生，男，浙江杭州人，１９９９年毕　相应热焓和燃料的总输入热量，可用正平衡法计算锅　炉效率［６１：　业于东北电　力学院热能工程专业，工程师。　・　于供热，可以极大提高了能源利用率【ｌＪ，可显著降低　燃料消耗量，是未来发展的重点　。热电厂的热力系　统分析与计算相较于纯凝汽式电厂要复杂得多。目前　国内对发电厂火电机组在线经济性诊断和检测的研究　较多，主要以等效焓降理论为基础实现在线的参数监　测，但热电机组的研究较少【３Ｉ４］。　本文采用等效焓降理论对热电机组的经济性指标　进行分析，应用商用Ｅｘｃｅｌ软件进行机组的热力计算　以及热电比、全厂总热效率以及供（发）电标煤耗等　经济性指标分析。论文的工作有助于热电企业了解机　组的实际运行的状况，有效进行节能管理。　运行了１０多年。热电厂现有６台锅炉，其中ＮＧ一７５／　５．３一Ｍ２和ＮＧ一１３０／５．３一Ｍ２的循环流化床燃煤锅炉各３　台，均正常运行。热电厂汽轮机共５台，包括Ｃ１２—４．　９／１．３７４抽汽凝汽式２台，ＮＧ５０／４０／２５背压式机组和　ＥＮＧ４０／３２，４０抽汽背压式２台。文中根据热电机组　ＤＣＳ采集的数据，对循环流化床锅炉的热平衡效率、　汽轮机及全厂的热经济性指标和厂内各辅机能耗情况　进行分析。　１．１锅炉热效率　循环流化床锅炉通常将石灰石作为脱硫剂进行炉　＜　・　２０１３年第１１期　，　｝ｊＩ与　｛圭　（１）　２０１３年１１月　式中，　为锅炉效率，％；Ｂ为锅炉煤耗量，ｋｇ／ｈ；　电比等其它经济性指标。　对该电厂２台抽背式供热机组，计算过程与背压　式机组略有不同。机组功率为Ｐ＝Ｄ。×（ｈｏ－ｈ　一∑）＋Ｄ　×　Ｑ　为煤的低位发热量，ｋＪ／ｈ；Ｄ　为锅炉过热蒸汽流　量，ｋｇ／ｈ；ｈｏ为锅炉过热蒸汽出口蒸汽比焓，ｋＪ／ｋｇ；　为锅炉给水比焓，ｋＪ／ｋｇ。已知锅炉燃烧热损失和输　入热量后可用反平衡法计算锅炉热效率ｌ（】］：　７７ｄ＝１ＯＯ—ｑ２一ｑ　３一ｑ４一ｑ５一ｑ６，　（２）　式中，　为锅炉效率，％；ｑ２，ｑ３，ｑ　，ｑ　，ｑ６分别为　排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、固体不完全燃　烧热损失、散热损失、灰渣物理热损失，％。　１．２机组热经济性　供热机组的经济性分析比纯凝汽式要复杂的多，　选用的评价指标既要反映生产过程中能量有效利用的　程度，又要体现热电联产技术的完善程度。常用的热　经济性指标有：热化发电率、热电比、汽耗率、热耗　率、标准煤耗率、燃料利用系数等，其中煤耗率计算　时可以分别供热标准煤耗率、发电标准煤耗率以及供　电标准煤耗率。　８）热化发电率：　Ｗｈ＝　，　（３）　式中，（Ｅ，为热化发电率，ｋＷ・ｈ／ＧＪ；Ｉｘ，／ｈ为供热机组的　热化发电量，ｋｗ・．ｈ／ｈ；Ｑ　．　为供热量，ＧＪ／ｈ；　ｂ）热电比：　ｎ　，、　尺ｔ　，　（４）　该热电厂凝汽式机组机组回热循环共有ｌ台高压　加热器，ｌ台除氧器和１台低压加热器，为三级加热，　可采用等效焓降法计算机组热经济性指标，计算需要　的蒸汽温度、压力、各段抽汽量、加热器进出口水温　及流量等热力参数从已有的ＤＣＳ系统获取。对于无再　热凝汽式机组，可采用式（５）计算各级等效焓降Ｈ，：　＝（　一ｈ　）一乞　』一日　，　（５）　ｒ＝ｌ　ｑ　式中，　为等效焓降，ｋＪ／ｋｇ；　指　．级抽汽Ｅｌ蒸汽　焓，ｋＪ／ｋｇ；Ａ　根据加热器类型确定，若　级为汇集式　加热器，则用．ｒ　代替；若．　为疏水式加热器，则从．　以下直到汇集式加热器Ａ　用　来代替，而在汇集式　以下，一律用丁　来代替。ｑ　、　分别为蒸汽、给　水、疏水在该级加热器吸／放热量，ｋＪ／ｋｇ。　对于背压式机组，理论功率的计算为Ｐ－（　。．．　，广　∑）ＸＤ。，式中，∑指汽机各种损失，ｋＪ／ｋｇ；Ｄ。为机　组排气量，ｋｇ／ｈ。机组对外供热热量为Ｏ￣（ｈ．－ｉ　）×Ｄ。，　其中　为给水焓，ｋＪ／ｋｇ。此外从机组热负荷和电负荷　可计算获得相应的煤耗量、汽耗率和热耗率，进而可　以计算标准煤耗率、燃料利用系数、热化发电率、热　・　６　・　（ｈｏ－ｈ￣－∑），其中Ｄ　供热抽汽量，ｋｇ，Ｉｌ；ｈ　抽汽焓，　ｋＪ／ｋｇ。供热量公式为Ｑ　（ｈ，－ｉ　）ｘ　Ｄ０＋（　）ｘ　Ｄ　；　热耗率计算采用式：ｑ：　，其　ｒ　它指标的计算与纯背压式机组相同　１。　２结果分析　２．１锅炉热效率结果　锶－　：　霉：　３：４０：００　７：４０：００　１　１：４０：Ｏ（）ｌ５：４０：０（）１９：４０：００　２３：４０：００　时刻　图１　１月２１日各锅炉效率　图１为６台锅炉在同一天的效率曲线，该日４　锅　炉未启用，图中未显示。由图可见，锅炉热效率在１　天大致可分成３个阶段：０：００至８：００点最低，波动较　小，运行较为平稳；８：００至１７：００点为一天最高，但　波动相对较大；１７：００至２４：００点效率和波动状况介于　前两者之间，在２２：００左右出现小波峰。该热电厂为　工业园区提供热负荷，凌晨阶段热用户需求少，机组　只需维持基本运转，因此热负荷最小，锅炉效率也最　低；白天附近企业热负荷增高，锅炉效率相应提高，　但随企业生产调整，热负荷波动较大，效率也出现一　定的波动。图中，１　、　、３　３台７５　ｔ，｝ｌ锅炉效热率　明显高于５　、６　２台１３０　ｔ／ｈ锅炉的热效率，当锅炉　的实际蒸发量均小于额定蒸发量时，对大锅炉而言，　在远低于额定负荷的工况下运转更不经济。因此，建　议在锅炉运行时尽可能额定负荷运行，热负荷较低时　可优先满足大锅炉的要求。　２．２机组热经济指标　根据机组主蒸汽流量、各段抽汽流量、凝汽流　量、供热流量等数据，可得到机组总热耗量、供热　量、汽机功率，进而获得机组燃料利用系数、热化发　电率等热经济性指标（见图２至图４）。背压式机组没　有冷源损失，电能作为附加产品，而抽凝式机组和抽　２０１３年第１１期　廖＼　旺　窭餐　原，等：等效焓降法在热电联产经济性分析中的应用　２０１３年１１月　∞　鲫　∞　∞　加　０　８５　——背式机组而言电能是主要产品。因此纯背压式机组的　１月１７日一一一】月１８日一　一　１月１９日‘‘・‘１月２０日　一・燃料利用系数最高，其次为抽背式机组，抽凝式机组　最低（见图２）。该热电厂机组的热化发电率基本保持　在２５　ｋｗ・ｈ／ＧＪ～３５　ｋＷ・ｈ／ＧＪ之间，其中纯背压式机　组和抽背式机组稳定性较好，而抽凝式机组的热化发　电效率则随着时间段的不同波动性较大。　一　・ｌＹｊ２１日一…３Ａ１２日……３Ａｌ３日一－．－３月１４日　８０　７５　墨７０　＊　染　饕６５　６０　５５　３：４０：００　７：４０：００　１　１：４０：００　１５：４０：００　Ｉ　９：４０：００　２３：４０：００　时刻　图４热电厂的燃料利用系数　３结语　本文对杭州某热电厂热电联产机组的热经济性指　标进行了较为系统性计算分析。由于热电联产变工况　３：４０：００　７：４０：００　ｌ】：４０：００　１５：４０：００　１９：４０：００　２３：４０：００　时刻　图２　３月１２日各机组燃料利用系数　５０　三　４０　计算很繁琐，论文应用等效焓降法通过Ｅｘｃｅｌ软件迭　代计算热电机组及全厂的经济性指标，分析热电厂锅　炉，汽轮机以及全厂的热经济性。通过对该热电厂经　济性的系统分析，更好地了解了该电厂机组的实际运　行情况，对后续的热电机组的调控以及更有效进行节　能管理等有重要的参考价值。　参考文献：　［１］叶涛．热力发电厂［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４．　３Ｏ　＼　瓣　［２］李恩峰．单耗分析理论在热电联产中的应用［Ｄ］．北京：华北　电力大学（北京），２００４．　２０　［３］崔永波．基于ＬａｂＶＩＥＷ的电厂回热系统经济性分析与故障　诊断系统研究［Ｄ］．长沙：长沙理工大学，２０１２．　［４］林万超．火电厂热力系统节能理论［Ｍ］．西安：西安交通大学　ｌ０　３：４０：００　７：４０：００　ｌ　ｌ：４０：００　１５：４０：００　１９：４０：００　２３：４０：００　出版社．１９９４．　［５］　朱国桢，徐洋．循环流化床锅炉设计与计算［Ｍ］．北京：清　时刻　华大学出版社，２００４．　图３　３月１２日各机组热化发电率　［６］靳姗姗，赵斌，孔垂茂，等．某电厂循环流化床锅炉热力学　（责任编辑：高志风）　２－３全厂热经济性指标　分析［Ｊ］．节能，２０１２（７）：４０—４３．　妇　逝　根据全厂总燃煤消耗量、发电量以及对外供热热　量等数据，从全厂角度计算了该热电厂的经济性指　标，文中共选取冬季和春季２个不同季节共８天的电　厂运行数据，计算了评价热电厂总体运行情况的主要　经济性指标：热电厂的燃料利用系数、热化发电率、　热电比。如图４所示，该热电厂燃料利用系数基本在　６０％～８０％之间，而春季的能量利用率较高。由于热化　发电量和供热量受每天时间段以及季节性的影响较　大，因此该电厂整体热化发电率波动大，基本在３Ｏ　ｋＷ・ｈ／ＧＪ～６０　ｋＷ・ｈ／ＧＪ范围内。该电厂的热电比在　５～８之间。上述参数表明该热电厂的运行能够很好地　符合热电联产的标准，热电联产技术完善程度较好。　能源知识芥芥恭恭恭　佟　盖层的分类　不同研究者从不同角度将盖层分为不同类型。一　般是根据盖层的岩性、分布范围、成因、均质性和组合　方式等进行分类。ａ）岩性分类。包括膏岩类盖层、泥质　岩类盖层和碳酸盐岩类盖层；ｂ）分布范围类。包括区域　性盖层和局部性盖层；ｃ）盖层与油气藏的位置关系分　类。包括直接盖层和上覆盖层；ｄ）特殊盖层。包括水合　物盖层和沥青盖层。