不同供热参数下的热电联产机组节能比较

孙轶卿 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

不同供热参数下的热电联产机组节能比较

孙轶卿 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

热电联产机组相比普通化石燃料电厂具有明显的节能优势。而选址的不同会导致热电厂供汽端参数变化。依据某一具体热电联产项目，通过计算两种不同供热参数下热电厂的热经济性指标差异，比较了其对供热机组热经济性的影响，可供有关人员在确定热电联产项目选址时参考。

热电联产；节能分析；工业供热

热电联产相比较传统的热电分产，在产出同样数量的热力和电力情况下，热电联产方式比热电分产可以节约约1/3的燃煤，综合效率可由50%提高到约80%，因此热电联产经济性更好，更符合当前国家节能减排的方针政策。热电联产近年在我国各地区得到了蓬勃发展，据了解，到2013年底，我国6 MW及以上热电联产装机已达251.82 GW，比上一年又增加22.97 GW，目前我国热电装机容量已居世界首位[1]。

目前很多城市都编制了地区热电联产规划，在具有较大热负荷需求的工业园区规划建设了热电联产机组。热电联产项目前期选址论证时，一般会有2~3个备选的拟建厂址方案[2]。而热电厂选址导致供热距离发生变化，将引起热电厂供热参数相应变化，因此需要在可行性研究阶段就要考虑供热参数与机组的匹配情况，以使机组在投产运行后达到较佳的经济运行工况[3]。因此本文拟分析不同供热参数对于热电联产机组热经济性的影响，并就某一工程进行实例计算。

1 项目概况

根据《热电联产项目可行性研究技术规定》的要求，区域热电厂的供热范围要适中、合理。蒸汽管网的供热半径一般以≤ 3～5 km为宜，根据目前已建成的项目，大型工业园或者石化企业距离热电厂有1～20 km不等。

以广东某热电联产项目为例，根据当地的集中供热规划，该项目将满足该市某街道、某产业转移工业园、某镇的近期工业与商业热负荷需求，拟承担的热负荷在考虑同时系数之后，热电厂热力站出口的蒸汽参数如表1所示。

表1 热电厂热力站出口的蒸汽参数

工程拟建设2台350 MW超临界燃煤供热机组，主机选用国产设备。锅炉型式为超临界一次中间再热直流煤粉炉。汽轮机型式为超临界三缸两排汽中间再热抽凝式汽轮机，过热蒸汽蒸发量1 150 t/h，过热蒸汽压力24.2 MPa，过热蒸汽温度566℃，机组回热系统采用8级非调整抽汽，由3台高压加热器、1台高压除氧器和4台低压加热器组成。工业供热蒸汽由中压缸某一级调整抽汽供应，因此单台机组平均热负荷为270 t/h。机组的原则性热力系统图如图1所示。

图1 350 MW超临界热电联产机组原则性热力系统图

2 系统分析

该项目在初可研报告中拟定了2个选址方案，距离热负荷中心分别约8 km和15 km。如果按照常规的供热管网设计，管道压降约0.06～0.1 MPa/km，温降约15℃～20℃/km[4]，该项目两个选址方案供热管道均较长，若采用常规供热管网，压降、温降均较大，经济性较差，因此推荐采用“长输热网专利技术”[5]，可以将输送蒸汽的散热损失与压力损失分别降低到5℃～7℃/km，0.02～0.03 MPa/km。本次计算取压降0.025 MPa/km，温降6℃/km。供热首站布置在汽机房内，根据其蒸汽参数1.35 MPa，300℃，同时结合7 km供热管道的总压降约0.175 MPa、总温降约42℃，因此8 km供热管网选址方案的供汽参数选择为1.35 MPa，300℃，抽汽压力1.35 MPa。而15 km长供热方案的管道压降、温降势必更大，因此其供热首站的蒸汽参数应在8 km供热管网方案的基础上另外加上7 km的压降、温降，其参数可选择为1.6 MPa，342℃。

根据汽轮机厂提供的机组热平衡图，抽汽压力1.35 MPa和1.6 MPa对应的抽汽温度分别为404.7℃、427℃，焓值分别为3 268.8 kJ/kg、3313.4 kJ/kg，将不同供热距离下供汽参数按焓值折减到抽汽参数后，相应得到不同供热距离方案下的汽轮机供热抽汽流量如表2所示。

3 指标计算

由表2可以看出，8km和15km供热管网方案下，汽轮机供热抽汽量略有差别（约1.4%）。根据机组的热平衡图资料，机组在供热距离方案1 251.3 t/h抽汽量时的热耗、功率值分别为q1=6838.3 kJ/kWh、N1=297 253 kW，按热电联产经济指标计算得到机组的发电标准煤耗率：

表2 2种供热距离对应的工业抽汽参数（单台机组）

可得到供热距离方案1下的机组发电标准煤耗率 bd1=252.4 g/kWh。式（1）中：q1为汽轮发电机组的发电热耗率（kJ/kWh），ηgl为锅炉效率（本工程计算取锅炉保证效率93.5%），ηgd为管道效率（一般取0.99），因按文献[2]中公式7-11采用加权平均法计算年平均发电热负荷较为复杂，一般工程中难以定量确定各个工况热负荷的年运行时间，且本工程承担的热负荷较为稳定，因此本计算中拟以额定工况发电标准煤耗率代替年均发电标准煤耗率，这并不会影响本文的比拟结论。

根据机组在两种不同供热距离方案下的抽汽参数和抽汽量的不同，焓值差Δh= 44.6 kJ/kg，可以测算出两种方案下的做功差为ΔN=Δh×DC=3131 kW。由于两种供汽方案下的锅炉吸热量Q可认为没有变化，因此根据毛热耗率q=Q/N得到，q1× N1= q2× N2，也即

根据式（1）计算得到供热距离方案2时的发电标准煤耗率bd2=255.1 g/kWh。两种不同供热距离方案下发电标煤耗率差异Δbd=2.7 g/kWh，发电标煤耗率变化百分比约1.06%，由此可以看出不同的供热距离，对于供热机组的热经济性影响还是比较大的。

根据年均供电标准煤耗率计算式：

式（2）中dξ为发电厂用电率，本工程计算取为5%，可得供热距离方案1、2下的机组年平均供电标准煤耗率分别为bgp1=265.7 g/kWh 、bgp2=268.5 g/kWh。

根据年标准煤耗量计算式：

式（3）中 Pa、rξ 、Qa、brp分别为机组年发电量、供热厂用电率、年供热量和年均供热标煤耗率，其数值都可以按照文献[2]中相应的公式计算得到，本文计算暂定发电设备年利用小时数为5 500 h，年额定供热小时数为7 200 h，发电厂用电率为5%。将计算结果代入式（3），得到供热距离方案1、2下机组的年标准煤耗量分别为70.4万t和71.5万t，按目前标煤单价800元/t计算，1年的标煤耗量费用差价就达880万元。

4 结论

热电联产项目选址是一项复杂的系统工程活动，需要综合考虑征地、环保、建设成本、电网、燃料及水源、社会等诸多因素，选址方案直接关系到节能减排和电厂的经济稳定运行。本文即从不同供热距离影响供热参数，进而对热电联产机组热经济性产生影响的角度，依据某一具体工程，进行的定性分析和量化计算，通过计算得到了两种不同供热距离方案下标准煤年耗量的差异，以此作为机组的年运行成本增加值，可供有关人员在热电联产项目初期选址时考虑，以便于做出更科学的决策。

[1] 李凤琳．热电联产正迎发展机遇期[N]．中国能源报，2015-05-25 （15）

[2] 国家经贸委，国家发展计划委，建设部．热电联产项目可行性研究技术规定[S]. 2001.

[3] 方善军. 热电联产发展面临的问题与展望[J]. 上海节能，2002，(5):14-15.

[4] 罗申国．关于利用电站锅炉长距离集中供热的探讨[J]．山西焦煤科技，2013，37(11):47-50.

[5] 徐晓光，李斌斌．南通天电长输热网及降低热耗技术的应用[J]．城市建设理论研究：电子版，2013，(11).

INFORMATION AND DYNAMIC

节能信息与动态

崇明县百户家庭安装分布式光伏发电设备

近年来，崇明大力推广清洁能源应用。2013年，该县首个家庭“发电站”安装并网发电，家住庙镇的徐卫雄率先在自家安装了6块太阳能光伏板，每块面积约1.6 ㎡，发电容量1.5 kW。并网运行后，将平时用不完电力输送至电网，并收到了崇明供电公司购电费。此后，越来越多的市民对“自家建个发电站”产生浓厚兴趣。目前，全县已有100多户家庭安装分布式光伏发电设备，除提供家庭用电，多余的电力均出售给电力公司。 （崇明）

美建成一旋转生态木屋确保冬暖夏凉

最近，法国一家环保建筑设计公司在美国精心设计，就地取材，用雪松、竹子、石灰岩和莫霍克保护区的木材建成了一套生态木屋。

该旋转生态木屋总建筑面积为220 ㎡，分上下两层。卧室、卫生间、厨房和书房一应俱全，另外还有一个大露台和一个阳台。天花板高高耸立，窗户造型弯曲有趣，厨房的花岗岩台面朴素雅致，书房里窗明几净。整个旋转木屋沐浴在自然光里，使人感到自己和大自然离得很近。

这套木屋可靠下面安装的设备旋转180°。房主可使用遥控器对它进行控制，确保屋内冬暖夏凉。冬天可将木屋旋转让窗户面向太阳；夏季，能旋转木屋使其避免太阳直射窗户。

整套木屋悬于山坡上，有中轴与地面相连，能抵御8级地震和时速250km的大风。 （李忠东 译）

Combined Heating and Power Generation Unit Energy Saving Comparision Under Different Heating Parameter

Sun Yiqing
China Energy Construction Group Guangdong Province
Electric Power Design Research Co.,Ltd

Combined heating and power generation unit has obvious better energy saving advantage than traditional fossil fuel power plant. Different site selection will result in the change of power plant steam supply side parameters. Based on some existing combined heating and power generation project, the article calculates difference of thermal economic index under two different heating parameter and analyzes impact on heating unit economy and puts forward reference to site selection for relevant staff to confirm combined heating and power generation projects.

Combined Heating and Power Generation, Energy Saving Analysis, Industrial Heating

孙轶卿：（1985-），男，工学硕士，工程师，主要从事发电厂热机专业设计工作。

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.01.011