热电厂总热耗量Qtp(或总燃料量Btp)的合理分配,就是如何将Btp和Qtp分摊成供电、供热煤耗量Btp(e)、Btp(h)或供电、供热热耗量Qtp(e)、Qtp(h)。
对热电厂总热耗量Qtp分配方法的要求是:既要反映电、热两种产品的品位不同,又要能反映热电联产过程的技术完善程度,且计算简便合理,有利于促进热化事业的发展,节约能源。
目前国内外采用的分配方法有许多种,主要归纳三种典型的方法:热量法(好处归电法)、实际焓降法(好处归热法)和做功能力法(折中分配法)。无论哪种方法,分配时应满足下列关系:
或
总然料消耗量
1.热量法
热量法是建立在热力学第一定律基础上,将热电厂总热耗量Qtp按生产电、热两种能量的数量来分配。其中,供热方面的热耗量Qtp(h)包括对外供热量及其在锅炉、管道和供热设备中的热损失。
热电厂总热耗量
式中 D0——热电厂供热汽轮机汽耗量,kg/h。
供热方面的热耗以图6-5为例:
故
式中 Dh——对外供热汽流量,kg/h。
图6-5 热电厂总热耗量分配
热量法是从热能数量利用的观点来分配总热耗量,不区别热能品质的高低。对热用户而言,不管供热蒸汽参数高低,只要热量相等,分摊的Qtp(h)是相同的。因而不利于鼓励用户在保证用热的情况下改进用热工艺过程和用热设备效率以降低用热蒸汽参数,不利于合理使用能量,将高位热能当低位热能用。
显然,按式(6-15)和式(6-16)计算的供热热耗量将冷源热损失和生产过程不可逆性引起的附加冷源热损失全归到供热方面。这样,热化发电的经济效益全部归发电方面(称好处归电法),而供热方面只分摊到以效率高的大锅炉取代了效率低的小锅炉的效益而节煤,即集中供热的好处。这不利于调动热电厂工作人员积极完善电力生产的技术过程,浪费能源。
2.实际焓降法(www.xing528.com)
实际焓降法是按照供热汽轮机供热抽汽Dht的实际焓降不足Dht(hh-hc)与新蒸汽D0的实际焓降D0(h0-hc)的比例进行分配的,因此须将供热量Qh分为热化供热量Qht和锅炉直接供热(分产供热)热量Qhb两部分,即Qh=Qht+Qhb。
这种方法首先区别了热化供热和分产供热能量质量不等价。分产供热量Qhb可按Qbtp(h)=Qhb/ηbηp=Dhb(h0-hhm)/ηbηp计算,而热化供热量Qht则需用实际焓降法对热电厂热耗量Qtp=Q0/ηbηp进行分配计算得出,即
这种分配方法的理论基础是热力学第二定律,它以热化供热汽流在汽轮机中未能做功的热量Dht(hh-hc)来分摊,这种方法考虑到供热蒸汽参数不同质量上的差别。供热蒸汽参数越低(即hh值越小),热化发电量越高、做功不足越小,供热分配热量就越少。这种使高质供热多分摊、低质供热少分摊热耗量
的分摊方法,可以鼓励热用户降低用热蒸汽参数的积极性,能量得到合理利用,节约一次能源,对增加热化发电、提高热电厂经济效益有利,但这种分配方法的冷源热损失和生产过程不可逆性引起的附加冷源热损失全归到发电方面,因而使热电联产带来的好处都归于供热方面(称为好处归热法),影响了发电积极性,不利于热化事业的发展。
综上所述,热量法和实际焓降法是热电厂总热耗量分配的两个极端,都有不足之处。
3.做功能力法
做功能力法是对热耗量Qtp=Q0/ηbηp按供热抽汽与新汽做功能力的比例进行分配,即
式中 Eh——供热抽汽做功能力,Eh=eh-eamb=(hh-hamb)+Tamb(samb-sh);
E0——进汽轮机新汽的做功能力,Eh=e0-eamb=(h0-hamb)+Tamb(samb-s0);
e0、eamb——蒸汽在初态和环境温度下的,kJ/kg;
eh——汽轮机供热抽汽的,kJ/kg;
hamb、samb——蒸汽膨胀至环境温度的焓(kJ/kg)和熵[kJ/(kg·K)];
s0——汽轮机进汽的熵,kJ/(kg·K)。
做功能力法以热力学第一定律和热力学第二定律为基础,按照热能质量方面的差别进行分配,这样使电能和热能生产都能得到热电联产带来的好处。它与实际焓降法相同,当供热蒸汽压力越低时,供热方面分摊到的热量Qtp(h)就越少,有利于鼓励热用户降低用热蒸汽参数,克服了热量法的缺点,这种分配方法在理论上比较合理。但是计算比较麻烦而且环境
随地区的变化而变化,实际应用比较复杂。
在实际应用上既要有一定的合理性,又要简便可行。综合比较三种分配方法,热量法在实用上较为简单,我国热电厂常用热量法。
除上述三种典型的分配方法外,还有其他折中方法,如热泵法、能量等价法等。无论采用哪种分配方法,总热耗量分配的实质就是将热电联产所带来的经济效益如何在两种能量产品间分配的问题。总热耗量合理分配能促使热电联产经济性的提高,有利于发展热化事业。上面三种方法都有不足之处,如何将热电厂总热耗量合理分摊到热能和电能生产两方面去,值得继续探讨。
通过对热电联产总热耗量Qtp的分配求出Qtp(h)、Qtp(e)后,即可按下列公式求热电联产的燃料消耗量。
热电联产总的燃料消耗量为
式中 Btp(h)——供热方面的燃料消耗量,t/h;
Btp(e)——发电方面的燃料消耗量,t/h。
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