热电厂经济性分析

新沂通新生物质环保热电有限公司 李明

在所有的火电厂中，其运行的基础是基于朗肯循环理论，朗肯循环是最简单的蒸汽动力循环,由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器四个主要装置组成。图为该装置示意图。

水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环。 为了突出主要矛盾，分析主要参数对循环的影响，首先对实际的循环进行简化和理想化。 3-4过程：在水泵中水被压缩升压，过程中流经水泵的流量较大，水泵向周围的散热量折合到单位质量工质，可以忽略，因而3一4过程简化为可逆绝热压缩过程，即定熵压缩过程，此过程由于没有大的热能变化，在分析效率时可忽略不计。

4-1：过程：水在锅炉中被加热的过程本来是在外部火焰与工质之间有较大温差的条件

下进行的，而且不可避免地工质会有压力损失，是一个不可逆加热过程。我们把它理想化为不受工质压力变化，这样，将加热过程理想化为定压可逆吸热过程。

1-2过程：蒸汽在汽轮机中膨胀过程也因其流量大、散热量相对较小，当不考虑摩擦等不可逆因素时，简化为可逆绝热膨胀过程，即定熵膨胀过程。

2-3过程：蒸汽在冷凝器中被冷却成饱和水，同样将不可逆温差传热因素放于系统之外来考虑，简化为可逆定压冷却过程。因过程在饱和区内进行，此过程也是定温过程，3点是饱和水状态。

现对后三个过程作定性定量分析，以确定影响经济性的具体参数变化，以利于指导操作，提高经济效益。

4—1过程：此过程是将煤炭的化学能转换为蒸汽的热能的过程，由于锅炉受热面一定，传热系数和散热损失一定，在运行中计算效率时可以不考虑它们的变化。锅炉效率也就是锅炉输出的有用能量总和和输入的能量总和的比值。从总的能量平衡的角度讲，影响此过程效率的绝对因素是1.煤炭发热量总值，2输出蒸汽总焓值，3给水总焓值，4排污及泄露损失，5排烟温度损失，6飞灰可燃物（含碳量）7排渣损失（含碳量）。1.2.3项可以认为是定值，那么影响锅炉效率的绝对因素是4.5.6.7项，即只有从此四项指标才能够看出锅炉的真正效率，其他指标变化应该只是参考值，根据此四项的变化导出的相关参数变化。例如目前考核的吨汽耗煤量是考核煤在锅炉中燃烧后有多少能量转化为蒸汽的能；高加投入是增加了回热利用，虽然可以增加产气量，但要从汽机抽汽加热，减少了发电量，故高加投入引起的产汽耗煤减少只是相对量，不是绝对量。一般经验数据有：灰，渣含碳量每增加1%影响锅炉效率1%，排烟温度每增加10度，影响锅炉效率0.8%。一般4--1过程的总体效率可达到90%以上（煤粉炉）85—90%（循环流化床）正常情况下不会有大的波动。

1--2过程是将蒸汽热能转换为电能的过程。由于进入汽轮机的蒸汽焓值为3365KJ/KG（本公司），而排出汽轮机的蒸汽焓值为2355KJ/KG（额定真空），有效焓降为1010KJ/KG，效率仅为30%，所以现在普遍采用的方法是1.提高进汽参数，2.降低排汽参数3.采用回热抽汽。 受金属性能影响，进汽参数只能相对提高，并且进汽温度限制太大，国际上最高普遍采用555℃这个参数。降低排汽参数受大气压力影响，最多降至绝对真空，但应保持相对较高真空，以提高效率。经验数据为真空每降低1%，效率降低1%，真空越高效果越明显。无真空时排汽焓值在2800 KJ/KG左右，此时效率最多为17%。采用回热抽汽可以明显提高效率，目前我公司回热抽汽焓为3088KJ/KG，额定参数运行状况时机组效率可达75%左右，因为大

多数热量被抽汽带走利用，只有少数蒸汽排入凝汽器，所以效率提高。这就是供热负荷对经济性影响较大的原因。针对本公司机组，应稳定进汽压力和温度在额定值；尽量降低排汽参数，即把真空维持在额定值（-94KPa）以上；尽量多供热和投入抽汽加热给水，以减少后汽缸排汽量，提高机组效率。

2—3过程是一个纯冷却过程。也是一个放热过程。为了在机组排汽口建立较高真空，需要将排汽及时凝结成水，由于在蒸汽凝结过程中需要放出大量的气化热，故需要大量的循环冷却水，冷却水量为排汽量的50--80倍。在此过程中蒸汽由焓值2355 KJ/KG的汽态放热变为焓值40 KJ/KG的凝结水，98%的热量被循环水带走，在冷却塔中散发损失掉。这就是火力发电厂效率只能达到45% 左右（20万以上机组）的原因。而热电机组综合热效率指标即规定不能低于45% 。为了减少此过程的损失，经常采取的措施有：1.保持凝汽器铜管清洁，以利于换热，否则就要增加循环水量，2.保持真空系统严密性，防止产生汽阻，3.将除盐水补至凝汽器，吸收排汽放热。针对以上各点，可以实施相应措施：1.保持循环水的良性运行，防止出现结垢现象；经常清理凝汽器铜管，保持铜管良好的换热性能，保持胶球系统的正常投运；2.严密封堵真空系统，防止漏气，对于汽轮机后汽封和喉部法兰采取特殊措施进行处理。3.采取凝汽器真空补水方式提高除盐水温度。

综合朗肯循环各过程的能量变化，影响热电厂效益的直接指标是1.燃料发热量总值2排污及泄露损失3排烟温度损失，4飞灰可燃物（含碳量）5排渣损失（含碳量）6.进汽参数（温度，压力），7.排汽参数（真空）8.回热抽汽（供热）其他指标都是以上各项指标变化引起的，属于间接指标。 整个热电厂效率公式是：

η

热电 == 锅炉效率（80—90%）×汽机效率（30—80%）×发电机效率（98%）

要求η

热电大于45%

1、测算锅炉效率：正平衡和反平衡都可以； 2、测算汽轮机的效率，应当包含回热系统的效率；

3、测算厂用电设备的效率，应该包括所有的厂用电设备的效率；

4、测算所有线路损失，包括低压线路和高压线路的损失，包括各种变压器的损失； 5、测算所有水系统的平衡； 6、测算所有运输系统的能源消耗；

7、测算所有办公系统的能源消耗，包括食堂的能源消耗；

8、测算各种进入厂区的燃料的热值和数量，各种燃料包括运输和生活所用的燃料等； 9、测算您们厂其它的能源输出，如热力输出、外借的汽车输出等； 10、在以上工作的基础上，绘制全厂能平衡图，并求出全厂的热效率。