【文章內(nèi)容簡介】 鍋爐一般是單臺容量小 (根據(jù) 1991 年底的統(tǒng)計，全國工業(yè)鍋爐平均容量僅為 8T/H，采暖鍋爐容量更小。根據(jù)各地勞動部門的統(tǒng)計，容量4T/H 的鍋爐約占鍋爐總臺數(shù)的 80～ 95%)，煙囪低 (一般在 40 米以下 )熱效率低 (廣州 1991 年實(shí)測 313 臺，平均熱效率 %， 蘭州 1991 年實(shí)測 150 臺，平均熱效率 %，實(shí)際負(fù)荷率 61%，最低的僅 19%。另據(jù)一些地方反 映，采暖小鍋爐的熱效率則在 30%以下 )。除塵效果差，有的小鍋爐房甚至無 正式的除塵設(shè)備 。而熱電廠的鍋爐容量大， (最普通的 3000 千瓦背壓機(jī) 組 需裝 35T/H 鍋爐，25000 千瓦背壓機(jī) 組 需裝 220T/H 鍋爐 )，熱效率高 (一般鏈條爐在 80%左右，煤粉爐則達(dá) 85～ 90%)煙囪高 (可在 80 米以上，大型熱電廠可超過 200 米 )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在爐內(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 緩和當(dāng)?shù)氐碾娏o張 由于多種原因造成電力工業(yè)的發(fā)展跟不上國民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展，長時期大范圍地形成電力緊張的 局面。熱電聯(lián)產(chǎn)的建設(shè)有效地緩和了當(dāng)?shù)仉娏o張的被動情況，有的熱電廠已形成當(dāng)?shù)氐闹? 要電源點(diǎn)。 1992 年底全國單機(jī) 6000 千瓦及以上供熱機(jī)組裝機(jī)已達(dá) 1340 萬千瓦，按發(fā)電設(shè)備利用小時為 46 50 小時估算，年發(fā)電量為 623 億度，約為全國供電量的 10%。如果考慮單機(jī) 6000 千瓦以下供熱 機(jī)組的發(fā)電量則熱化發(fā)電量的比重還將提高。 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，壓力與溫度的波動會影響 工藝生產(chǎn)。黑龍江紡織印染廠 ，由于供汽不足，蒸汽參數(shù)不穩(wěn)定，加之限電，停電嚴(yán)重影響 產(chǎn)量與質(zhì)量。僅 1984 年印染布降低出廠質(zhì)量等級內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 9 23 萬米，紡紗減產(chǎn) 406 噸，織布減產(chǎn) 90 萬米 以及印染布損失等，共經(jīng)濟(jì)損失365 萬元。后決心建設(shè)熱電廠。 為灰渣綜合利用創(chuàng)造了有利條件 分散供熱時 灰渣 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。1992 年全國 6000 千瓦及以上燃煤電廠粉煤灰綜合利用已達(dá) 2547 萬噸，利用率達(dá) %，有 67 個電廠的粉煤灰綜合利用率達(dá)到或超過 100%，實(shí)現(xiàn)當(dāng)年排灰當(dāng)年利用的良性循環(huán)。上海市 19 92 年全市電力排灰 利用率達(dá) %。大電廠灰渣綜合利用能搞好，中小型熱電廠同樣也搞的 很出色。湖南邵陽市原工業(yè)小鍋爐的灰渣，無固定存放處，造成環(huán)境污染。熱電廠建成后， 其灰渣經(jīng)灰渣泵直接送至熱電廠對門的水泥廠進(jìn)行生產(chǎn)水泥，實(shí)現(xiàn)綜合利用，既降低成本又 改善了環(huán)境。江蘇省的各熱電廠灰渣則由當(dāng)?shù)氐娜剂瞎窘y(tǒng)一管理。上交灰渣才分配燃料， 燃料公司收一噸渣給熱電廠 ～ 元，運(yùn)至磚廠則賣 10～ 20 元 /噸有的還要高。除塵器下 的細(xì)灰，熱電廠自行出售，因而灰渣的出售已成為熱電廠的另一項(xiàng)收入。 節(jié)約寶貴的城建占地 工業(yè)企業(yè)中的鍋 爐房連同煤場灰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，原有的鍋爐房和 煤場灰場可移做他用以擴(kuò)大再生產(chǎn)。黑龍江省黑河市改造兩臺 1500千瓦凝汽機(jī)循環(huán)水供熱， 取消 180多個鍋爐房，空閑出鍋爐房，煤場灰場 2萬平米，另做它用。福州市實(shí)地調(diào)查， 91個工廠 的鍋爐房平均占地為 154平米 /蒸噸。其他幾個城市的實(shí)地調(diào)查。鍋爐房與煤場占地為 100～ 3 00平米 /蒸噸。上海南市熱電廠供熱后，向 240家工廠供熱，可騰出工廠占地 平米。另 據(jù)上海楊浦區(qū)的調(diào)查，如擴(kuò)大供熱，在拆去 253家用戶有 379臺鍋爐后，其中 189家可空出場 地 ，可擴(kuò)大再生產(chǎn) 。 世界熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展趨勢 推廣范圍普遍化 在經(jīng)歷了二十世紀(jì) 70年代的石油危機(jī)后，熱電聯(lián)產(chǎn)受到了西方國家的重視。美國熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量在 1980年后的 15年間增加了 2倍， 2021年已占總裝機(jī)容量的 7％，計劃 2021年占總裝機(jī)容量的 14％， 2020年占總裝機(jī)容量的 29％。歐共體在 90年代支持了 45項(xiàng)熱電聯(lián)產(chǎn)工程， 2021年熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電量已占總發(fā)電量的 9％，計劃 2021年達(dá)到 18％。 1992年，丹麥熱電聯(lián)產(chǎn)供熱已占區(qū)域供熱的 60％；熱電裝內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 10 機(jī)容量占總裝機(jī)容量的 56％，計劃 2021年提高到 66％以上。此外，熱電聯(lián)產(chǎn)的載體和用途等也趨于多元化發(fā)展。在熱電聯(lián)產(chǎn)的載體上，除了火電機(jī)組外，在燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組、核電機(jī)組、風(fēng)電和太陽能等方面也有較為廣泛的應(yīng)用；在熱電聯(lián)產(chǎn)的用途方面，除了用作生產(chǎn)和生活供熱外，在水除鹽、棕櫚油工業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品工業(yè)等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用也越來越普遍。 機(jī)組容量大型化增長快速化 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組之所以呈現(xiàn)出大型化趨勢，是因?yàn)榇笕萘繜犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組更節(jié)省能源，更容易應(yīng)用先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)。例如，加拿大一座 44萬千瓦熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)營。臺灣某地區(qū)的六輕發(fā)電廠已有 2臺 60萬千瓦供熱機(jī)組在運(yùn)行川，供工業(yè)生產(chǎn)用汽。 1994年 005年期間，歐盟 15國的熱電聯(lián)裝機(jī)總?cè)萘繌?63511MW增加到 70660MGW，年平均增長速率為 9． 6％。同期，德國的裝機(jī)容量始終保持第一，但卻從 26183MW減少到 20840MW，其占總裝機(jī)容量的比例也從 41． 2％降至 29． 5％；在 2021年前，意大利的裝機(jī)容量位居第二，從 6328MW增加到 2021年的 11994MW，增長速度快， 2021年后，裝機(jī)容量迅速下滑到 2021年的 5890MW；荷蘭的裝機(jī)容量從 6148MW增加到 7160MGW，并在 2021年達(dá)到峰值 9092MW，排名也上升至第二位；法國的裝機(jī)容量從 2920MW增加到 6600MW，排名從第 7名躍居第 3名。丹麥的裝機(jī)容量小幅增長，從 5214MW提高到 5690MW， 1997年達(dá)到峰值 5946MW。至 2021年底，隨著東歐國家的加入，歐盟 27國的熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 101600MW。 此外，世界熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展還具有潔凈煤技術(shù)高新化、節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)化、熱能消費(fèi)計量化、使用燃料清潔化、能源系統(tǒng)新型化、投資經(jīng)營市場化等特點(diǎn)。 本文主要工作 針對課題研究的特點(diǎn)， 本次設(shè)計圍繞中心是電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)型分析，其中主要內(nèi)容是設(shè)計計算不同熱負(fù)荷下的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 2021年前后，我國煤炭價格漲幅很大，很多熱電企業(yè)出現(xiàn)虧損。根據(jù)我國熱電企業(yè)的實(shí)際情況，為節(jié)能降耗，提高熱電廠綜合經(jīng)濟(jì)效益所以發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)已成大勢所趨。國家出臺的各項(xiàng)政策使得熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組有了飛速的發(fā)展，機(jī)組容量和發(fā)電量日益增大。本文通過對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的不同方法的計算說明熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。 論文框架簡介 （不要框架，說論文主要研究那幾大塊內(nèi)容） 第一章為緒論，重點(diǎn)介紹國內(nèi)外熱電聯(lián) 產(chǎn)的發(fā)展概況和火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析方法的發(fā)展，提出發(fā)展引出熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性和課題研究的任務(wù)、內(nèi)容、方法和意義； 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 11 第二章介紹熱電聯(lián)產(chǎn)的原理和什么是火電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析，重點(diǎn)介紹集體在什么條件下熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性出色和熱電聯(lián)產(chǎn)對火電廠經(jīng)濟(jì)效益的影響及分析； 第三章以具體事例來介紹大型火電機(jī)組供熱改造的概況，論證大型亞臨界火電機(jī)組抽汽供熱改造的熱經(jīng)濟(jì)性方面的可行性，并采用多種方法（熱量法、實(shí)際焓降法、做工能力法等方法）對機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響進(jìn)行比較分析和討論； 第四章介紹熱電聯(lián)產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，我國走可持續(xù)發(fā)展的道路 就應(yīng)大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。 第五章為結(jié)論、問題和展望，重點(diǎn)對大型火電機(jī)組抽汽供熱方式的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，對大型火電機(jī)組抽汽供熱后續(xù)可以開展的工作進(jìn)行展望；然后提出我國目前發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的問題和解決方案，其次是提出發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的建議，最后說明熱電聯(lián)產(chǎn)的新動向。 第二章 熱經(jīng)濟(jì)性的基本理論 熱電聯(lián)產(chǎn)的定義 熱電聯(lián)產(chǎn)是一種建立在能量梯級利用概念基礎(chǔ)上，將制熱（包括供暖和供熱水）及發(fā)電過程一體化的總能系統(tǒng)。其最大的特點(diǎn)就是對不同品質(zhì)的能量進(jìn)行梯級利用，溫度比較高的、具有較大可用能的熱能用來被發(fā)電。這樣做不僅提高了能源的 利用效率，而且減少了碳化物和有害氣體的排放，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在科學(xué)用能和能的梯級利用原理指導(dǎo)下，可以實(shí)現(xiàn)能源的更高效利用，完全符合建設(shè)節(jié)約型社會的要求，是解決我國能源與環(huán)境問題的重要技術(shù)途徑，是構(gòu)建新一代能源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。 鍋爐加供熱汽輪機(jī)由于煤燃燒形成的高溫?zé)煔獠荒苤苯幼龉?，需要?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，做功后的低品位的汽輪機(jī) 抽汽 或背壓排汽用于供熱。鍋爐加供熱機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)于以煤為燃料。這也是我國的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用的形式。這種系統(tǒng)的技 術(shù)已非常成熟，主要設(shè)備也早已國產(chǎn)化。由于這種系統(tǒng)占地大，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差，發(fā)電效率低，一般在煤改氣的熱電聯(lián)產(chǎn)中得以應(yīng)用，新建燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)很少采用這種形式。內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)規(guī)模較小時，它的發(fā)電效率明顯比燃?xì)廨啓C(jī)高，一般在 30%以上，因而在一些小型的燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)中往往采用這種內(nèi)燃機(jī)形式。但是，由于內(nèi)燃機(jī)的潤滑油和氣缸冷卻放出的熱量溫度較低（一般不超過 90℃ ），而內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 12 且該熱量份額很大，幾乎與煙氣回收的熱量相當(dāng)，因而這種采暖形式在供熱溫度要求高的情況下受到了限制。 中國熱電聯(lián)產(chǎn)熱水供熱系統(tǒng)大部分采用雙管熱水系 統(tǒng)，這種系統(tǒng)的熱網(wǎng)由兩條管線，即由供水管和回水管組成。熱水靠設(shè)在熱源的熱網(wǎng)水泵強(qiáng)制循環(huán)，熱水沿送水管送到熱用戶，冷卻之后的回水沿著回水管返回?zé)嵩?。其原因是，與多管系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)需要的初投資少，運(yùn)行費(fèi)用比較低。 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的原理 熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)的理論實(shí)質(zhì) 據(jù)熱力學(xué)第二定律，蒸汽動力裝置是符合朗肯循環(huán)的，為簡便起見，這里以卡諾循環(huán)來說明。如果在純凝發(fā)電方式下，卡諾熱機(jī)從溫度為 T的熱源吸熱 量 Q，發(fā)電 ? ?nhW W W??，并向溫度為 enT 的冷源放熱量 cQ 。如果以熱電聯(lián)產(chǎn)循環(huán)方式運(yùn)行，則在工質(zhì)做功到溫度 hT 時，引出供熱，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，供熱量 hQ 等于熱機(jī)少發(fā)電量 hW? 冷源損失 cQ 。 顯然，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱是以 hW 為代價的。這里的冷源損 失 cQ 在純凝方式下是被排掉的，而在熱電聯(lián)產(chǎn)方式下則得到綜合利用。這就是熱電聯(lián)產(chǎn)綜合熱效率高的根本原因。以上分析是基于同一機(jī)組而言的，若選用機(jī)組運(yùn)行參數(shù)越高，則相對于集中供熱鍋爐而言，其熱效率優(yōu)勢越大。 熱電聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)方式 熱電聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)方式，分為背壓式汽輪機(jī)和調(diào)節(jié)抽氣式汽輪機(jī)兩種方式，如下圖 1所示： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 13 如圖 1 背壓式供熱 背壓式熱電廠供熱示意圖見圖 。由鍋爐排出的蒸汽推動背壓式汽輪機(jī)，使發(fā)電機(jī)發(fā)電，而排汽的熱量則供給熱用戶，這 就使燃料的熱量得到充分的利用。在理想狀況下?？墒闺姀S的熱能利用率從 30— 40％提高到 70— 80％，因而節(jié)約了大量燃料。但是，這種裝置的電功率取決于供熱負(fù)荷的大小，不能同時滿足熱用戶和電用戶的需要。因此，只有在熱負(fù)荷比較穩(wěn)定的場合下 (如工廠用蒸汽 )使用背壓式汽輪機(jī)才是經(jīng)濟(jì)、合理的。 調(diào)節(jié)抽汽式供熱 安裝抽汽式凝汽汽輪機(jī)的熱電廠供熱示意圖見圖 。由鍋爐排出的蒸汽推動抽汽式汽輪機(jī)，使發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時抽出一部分汽作為熱用戶的熱源。凝汽器及作為熱源供熱的回水通過給水加熱器由水泵泵送回鍋爐。熱電廠使用抽汽式凝汽汽輪機(jī)后，田于大量的抽汽供熱，使冷源損失大為減少，因而提高了燃料的熱能利用率。而且，當(dāng)供熱量減少而引起抽汽量和供熱基礎(chǔ)上的發(fā)電量減少時．可調(diào)節(jié)抽汽口后的閥板，使進(jìn)人凝汽器的蒸汽量增大，從而使汽輪機(jī)的發(fā)電量保持不變。這種汽輪機(jī)具有發(fā)電量不隨供熱量變化的調(diào)節(jié)靈活性，可在較大范圍內(nèi)同時滿足熱用戶和電用戶的需要，故一般熱電廠大都使用這種汽輪機(jī)。 熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析 熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益一般表現(xiàn)在以下兩個方面：一個是因?yàn)殄仩t效率提高而得到的節(jié)煤效益，建設(shè)集中鍋爐房進(jìn)行供熱或用鍋爐房減溫減壓供熱，同樣可以內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文說明書 14 取得這 部分節(jié)煤效果，所以稱之為集中供熱節(jié)煤效益：另一個是由于供熱機(jī)組熱電聯(lián)合生產(chǎn)，使發(fā)電煤耗大幅度下降而取得的節(jié)煤效益，稱之為熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)煤效益。前者是衡量鍋爐設(shè)備效率高低和是否進(jìn)行集中供熱的重要指標(biāo)：后者是衡量熱電聯(lián)產(chǎn)完善程度的重要指標(biāo)。因此集中供熱節(jié)煤效益不能作為衡量是否裝設(shè)供熱機(jī)組的因素，只有熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)煤效益才是衡量是否裝設(shè)供熱機(jī)組的條件。 對于抽汽供熱機(jī)組，其發(fā)電出力可以看成是由供熱發(fā)電和凝汽發(fā)電兩個部分組成的。其供熱發(fā)電部分的煤耗，因抽汽量被得到利用而大幅度下降，比電力系統(tǒng)中的大型凝汽機(jī)組的發(fā)電煤耗還要低 ，從而形成了節(jié)煤的因素，這部分供熱發(fā)電越大，節(jié)煤就越多。而供熱機(jī)組的凝汽發(fā)電部分發(fā)電煤耗由于抽汽供熱機(jī)組通流部分本身的特點(diǎn)所限，無論在供熱工況下運(yùn)行還是在凝汽工況下運(yùn)行，其值比同參數(shù)同容量的純凝汽機(jī)組的發(fā)電煤耗還要高，形成了多耗煤的因素，這部分凝汽發(fā)電量越大，多消耗的煤也就越多。供熱發(fā)電部分所節(jié)約的煤量減去凝汽發(fā)電部分所消耗的煤量