北方某地热电联产分析

王春山 马立新

1 研究对象概述

1.1 研究对象基本情况

哈尔滨热电有限责任公司位于黑龙江省哈尔滨市，经过五期扩建和油改煤工程，总装机量800 MW。承担着哈尔滨市原动力区、香坊区、原马家沟机场开发区所属单位、学校、居民的采暖和部分生产用汽。现有供热面积850×104m2，供热半径5.5 km。

哈热拟扩建2×300 MW供热机组，为此计划关停哈热公司2×100 MW供热机组(5号，6号机组)和已签订责任书的关停牡丹江第二发电厂1×100 MW(4号机组)的替代项目，使用关停容量300 MW。本期工程应先拆小机组，后建设2×300 MW热电联产机组，计划在2011年左右投产。哈尔滨热电有限公司现实际供热面积约为1 187万m2，其中老网供热面积为396万 m2，新网供热面积为343万m2。香坊网分为投资公司和自用网，供热面积分别为100万m2，356万m2，供热方式为间连。

1.2 研究对象特点

哈尔滨市地处我国东北部，冬季气候寒冷，采暖期长达180 d，每年用于供热消耗约占煤炭总量29%，造成严重的大气环境污染。哈尔滨市供热特点如下:1)采用热电联产的时间较长。2)具有较长的采暖期。3)发电机组提升效益的空间较大。4)政策支持。

2 供热期分析计算

2.1 独立供热

2.1.1 热电厂独立承担热负荷

根据基本资料可以得到，1 t蒸汽可以提供的热量为0.73 MW，哈尔滨热电有限责任公司可以提供的蒸汽量为960 t/h，则提供的热量:960×0.73×3.6=2 522.9 GJ/h。

哈尔滨市供暖室外的起始温度为+5℃～-26℃，则哈尔滨热电有限责任公司在各个室外温度下所对应的热量见表1。

表1 哈尔滨市不同室外温度下所需供热量(哈热公司)

根据表1做出热负荷延续时间图(见图1)。

通过计算得出整个采暖季哈尔滨热电有限责任公司所提供的热量为548.9×104GJ，则热电厂的额定工作小时数为2 318 h。

2.1.2 锅炉房独立承担热负荷

2007年～2008年采暖季，锅炉房没有和热电厂联合供热，单独承担负荷，根据面积热指标52.67 W/m2，按锅炉房供热总面积可得锅炉房的热负荷最大时供热量为622.2 GJ/h。

做出热负荷延续时间图，则曲线和纵坐标轴、横坐标轴所围成的面积就是锅炉房在采暖期所需提供的热量。

锅炉房一个采暖期所需提供的热量为169.69×104GJ。经过煤质分析，标准煤的发热量保持在29 306 kJ左右，则锅炉房一个采暖期所消耗的煤量(标准煤)为8.27×104t。按实际煤的发热量为20 932 kJ换算成实际煤量为1.16×105t。

2.2 联合供热

2.2.1 2008年～2009年采暖期

经计算，2008年～2009年采暖期新增了供热面积100×104m2，即总的供热面积达到1 615×104m2，按照标准年面积热指标可以计算出供热总负荷为850.6 MW，哈尔滨热电有限责任公司可以提供的热量为960×0.73×106=700.8 MW。调峰锅炉房开始运行时的室外温度为-18.08℃。利用标准年面积热指标52.67 W/m2，可得供暖负荷最大时每小时所消耗的热量为3 060.72 GJ。

采用估算法可以估算得到锅炉房所需提供的热量为29.13×104GJ，哈尔滨热电有限责任公司所需提供的热量为806.1×104GJ。

可以看出，通过联合供热哈尔滨热电有限责任公司供热机组的额定工作小时数有了较大提高，同时锅炉房的煤耗量大幅下降。热电公司供热机组小时利用率提高，提高了热电公司的经济效益，锅炉房燃煤量下降，减少了运行成本，同时由于燃煤量下降，废气、废渣、粉尘污染物等的排放也相应降低，有利于保护环境。

2.2.2 现有装机最大工况

在现有供热面积基础上，计划2009年～2010年采暖期增加200万m2的供热面积，新供热面积下，热负荷延续时间图见图 2。

经过计算可以得出:锅炉房供热负荷 63.38×104GJ;热电厂供热负荷873.4×104GJ;则热电厂在额定工况下的运行小时数为3 462 h;锅炉房所需的燃煤量为3.09×104t。

3 结果分析

3.1 经济效益分析计算

1)热电联产的总热效率:

供热式汽轮机发电机组的蒸汽流既发电又供热，其年平均总热效率应大于45%。对燃气轮机热电联产，年平均总热效率要大于55%，热电比应大于 30%。

2)热电联产热电比β:

我国对热电联产热电比对于不同规模的热电厂有不同规定，具体为:单机容量在50 MW以下的热电机组，其值应大于100%，单机容量在50 MW～200 MW，其值应大于50%，单机容量在200 MW以上的抽汽、凝汽两用机组，采暖期热电比应大于50%。

3)燃料节约量:

其中，Bf为热电分产的燃料消耗量;BL为热电联产的燃料消耗量。

4)热电成本分摊比βr:

其中，Qgr为单位时间内热电厂的供热量，GJ/h;Dg为单位时间内锅炉产出的新蒸汽量，为汽轮机进汽量与减温、减压新蒸汽量之和，t/h;DR为单位时间内的再热蒸汽量(只有再热机组才有此项)，t/h。

3.2 联合采暖与分散采暖经济效益对比

1)热电厂的经济效益。a.热电联产总热效率。经过热电联产，哈尔滨热电厂的总热效率逐年上升。对于节能减排，提高经济效益的帮助是很大的。b.热电联产热电比。单独考虑热电厂提供的热量和产生的电量，我们可以得出不同采暖季哈尔滨热电厂的热电联产热电比分别为60%，53%，达到了国家规定的标准，使热电厂的效率大大提高。c.燃料节约量。由凝汽式发电转变为抽汽式发电，可以节省的煤款大约为2 415万元、3 150万元。由此可见通过联合供热，哈尔滨热电厂可以节约大量的燃煤，给公司带来切实的经济利益。d.热电成本分摊比。哈尔滨热电厂的热电成本分摊比为0.55，达到了一个比较合理的水平。2)区域锅炉房的经济效益。联合供热可以降低锅炉房的供热成本，在不损害供热效果的前提下，大大降低锅炉房的供热成本，在相同热价的前提下，锅炉房的经济效益大大提高。

4 结语

热电联产和调峰锅炉房联合供热是既产电又产热的先进能源利用形式，与热电分产，锅炉房单独供热相比具有很多优点:1)降低能源消耗;2)提高空气质量;3)补充电源;4)节约城市用地;5)提高供热质量;6)便于综合利用;7)改善城市形象。

[1] 熊丽霞.热电冷三联产系统的节能研究[D].武汉:华中科技大学硕士学位论文，2004:1-3.

[2] 李先洲，李景田.暖通空调规范实施手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1999:150-152.

[3] 贺 平，孙 刚.供热工程[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社 ，1993:114-116 ，119，123.

[4] 阎成文.浅析“热化系数”对供热成本的影响[Z].秦皇岛:河北省秦皇岛市市政设计院，1996.

[5] 洪向道，舒世安.锅炉房实用设计手册[M].第 2版.北京:机械工业出版社，2001:184-185，187-189.

[6] 闻作祥，谢敬如.城市供热管理手册[M].北京:东方出版社，1990:776.

[7] 吴味隆.锅炉及锅炉房设备[M].北京:中国建筑工业出版社 ，2006:44 ，69.

[8] 孙奉仲，杨祥良，高 明.热电联产技术与管理[M].北京:中国电力出版社 ，2008:70-73 ，213 ，217.

[9] 黄保海，白 玉，牛卫东.汽轮机原理与构造[M].北京:中国电力出版社，2004:41-49.

[10] 沈维道，蒋智敏，童钧耕.工程◦热力学[M].第3版.北京:高等教育出版社，2001:297-300.

[11] 周 曦，陈行庚，曹祖庆.凝汽式机组改为供热汽轮机技术[J].东南大学学报，1994(12):12-13.

[12] 哈价格发[2006]8号，哈尔滨市物价局关于确定国电哈尔滨平南热电厂筹建处供热热价的批复[S].