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从发电煤耗看热电冷联供系统的热经济性
发布时间:2011/4/16  阅读次数:3187  字体大小: 【】 【】【
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  图4给出燃油、燃气热电冷联产系统煤耗随原动机发电效率的变化情况。系统煤耗随原动机发电效率ηE的增大而降低。当原动机发电效率大于0.122时,燃油、燃气热电冷联产系统煤耗低于全国平均水平发电煤耗(图中的参考值)。而一般内燃机、燃气轮机等原动机发电效率均在0.2以上,故以油,燃气为燃料的热电冷联产系统具有较理想的节能性。
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图4 燃油、燃气热电冷联产煤耗
3.2 燃煤热电冷联产系统
  以煤为燃料的热电冷联产系统由热电厂、输送系统及冷暖站等组成。其中热电厂由燃煤锅炉及抽凝或背压汽轮发电机组组成。随着初蒸汽参数、抽汽或背压排气参数、溴冷机组型式以及系统的运行工况等诸多因素的不同,系统的能耗也会不一样。下面着重分析这些因素对系统能耗的影响。
  首先作以下简化处理:在反映燃煤热电冷联产系统煤耗的式(4)中,对于抽凝机组,仅考虑提供吸收式制冷机热量的抽汽分额。于是,式(4)的有关项可由以下各式表示:
  021.gif (3101 bytes)
(7)
  022.gif (2988 bytes)
(8)
  由式(4)(7)(8)可以看出,影响热电冷联供系统发电煤耗的因素主要是新汽焓,抽汽焓,回水焓以及溴冷机等效发电效率等。图5给出了采用双效机的热电冷系统煤耗,图6则给出采用单效机的热电冷系统煤耗。在计算系统煤耗时,汽机相对内效率取为0.82,向压缩式制冷机供电的电厂发电效率按全国平均水平发电效率取值,即ηdw=0.325。其它各参数取值分别为:ηb=0.90,ηm=0.95,ηt=0.90,ηy=0.90,ηrw=0.95,ηsp=0.90。三种不同型式的供热机组新汽参数值见表2。
表2 三种供热机组的新蒸汽参数值
  高参数 中参数 低参数
新蒸汽压力(MPa) 13.73 8.93 2.94
新蒸汽温度(℃) 565 480 400
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图5 采用双效机的热电冷系统发电煤耗
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图6 采用单效机的热电冷系统发电煤耗
  从图5和图6可看出,系统发电煤耗随汽轮机背压排气或抽汽压力的升高而增大。从热力学第二定律看,汽轮机背压排气或抽汽压力的提高,会使蒸汽在汽轮机中作功的皔损失减小,热电厂的皔效率增加,有使热电冷系统煤耗减小的趋势。但是,制冷侧的皔效率却以更大幅度减小。随蒸汽压力的改变,制冷机出力变化较为显著,而其热力系数的变化并不十分明显,可近似以常数处理。随蒸汽压力的增大,制冷机传热传质的不可逆程度增大,甚至为避免溴化锂溶液结晶,要对蒸汽进行减温减压处理,从而进一步加大了系统的不可逆损失。然而,如果减小汽机抽汽或背压排气压力,虽然系统的能耗降低了,但制冷机的出力会下降。因此从经济上讲,汽轮机抽汽或背压排气压力的选择存在一个优化问题。
  众所周知,对于一般电厂而言,高参数的机组发电效率也高。同样,由以上两图可看到,热电冷系统的发电煤耗是随着新汽参数的升高而降低的。这是由于新汽参数升高使锅炉中不可逆传热减小,从而降低了系统能耗。
  对比图5和图6还可看出,采用单效机的热电冷系统煤耗明显大于双效机,这是因为单效机的热力系数远低于双效机所造成的。因此,优先采用双效机,是降低热电冷联供系统的有效措施。这对制冷站设在热电厂或热量输送系统为蒸汽网的热电冷联供形式是容易实现的。但热电冷联供形式之一是热电厂提供的热量通过热水网输送到各建筑物,提供吸收式制冷机所需热量。对不宜修建蒸汽热网的市区,这是可行的方案之一。由于目前普通的直埋热水管道所允许的最高供水温度不超过130℃,这种情况下只能采用单效机,其代价是增大了热电冷系统的能耗。
  那么,燃煤热电冷系统是否节能呢?事实上,节能是相对的。在获得系统能耗后,节能与否就与比较对象有关了。不同情况下的热电冷系统可选取不同的比较对象。
  (1)对于在原有抽凝式供热机组基础上扩建的热电冷联供系统,若供热机组的抽汽不是供给吸收式制冷机,则将会在汽轮机中以凝汽方式做功发电,故可选择该机组纯凝汽发电煤耗作为比较热电冷系统节能的对象。若表2中三种机组的凝汽器压力均为4.9 kPa,则对应于高、中、低参数的抽凝机组,纯凝汽发电煤耗分别为439 g/(kW.h)、469 g/(kW.h)和535 g/(kW.h)。由图5看出,当采用双效机制冷时,对于高参数的热电冷系统,即使抽汽压力较高,也是节能的。中参数的热电冷系统在抽汽压力低于1.3 MPa时是节能的。而对于低参数的系统,只有抽汽压力小于0.5 MPa才具有节能效果。如果采用单效机,则这三种热电冷联供系统均不节能(见图6)。
  (2)对于新建抽凝机组的热电冷联供系统以及由背压式供热机组构成的热电冷联供系统,可选择全国平均发电煤耗或当地电网的发电煤耗作为比较对象。如果以全国平均发电煤耗为比较对象,则当采用双效机时,高参数系统在抽汽或背压排汽压力小于0.8 MPa时是节能的,中参数系统在抽汽或背压排汽压力低于0.32MPa时才具有节能效果。显然,这种蒸汽参数已远低于一般双效溴冷机所要求的0.6 MPa设计蒸汽压力了。对于低参数的热电冷系统,则其煤耗远高于全国平均发电水平。
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