熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱煤耗計算方法分析

張東

(華電國際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277103)

0 引言

熱電聯(lián)產(chǎn)機組鍋爐產(chǎn)生的蒸汽既用來發(fā)電，又采用抽汽、背壓等方式對外供熱，供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率(以下簡稱供熱煤耗)無法直接通過皮帶秤稱煤量、入爐煤熱值等數(shù)據(jù)利用正平衡方法求出，只能根據(jù)對外供熱量、鍋爐效率、管道效率反算，或采用發(fā)電供熱分?jǐn)偙葘θ霠t標(biāo)準(zhǔn)煤量進(jìn)行人為分割的方法間接計算。目前，國內(nèi)外發(fā)電供熱分?jǐn)偡椒ㄓ?類:一類是熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸電法，此類方法基于熱力學(xué)第一定律，以燃料化學(xué)能在發(fā)電和供熱2個環(huán)節(jié)數(shù)量上被利用的程度進(jìn)行分析評價，其中包括我國相關(guān)能源政策中規(guī)定采用的熱量法;另一類是熱電聯(lián)產(chǎn)效益歸熱法，此類方法基于熱力學(xué)第二定律，以燃料的做功能力被利用的程度來評價熱經(jīng)濟性，如焓熵法、做功能力法等;第三類方法是熱電聯(lián)產(chǎn)效益折中分?jǐn)偡?。國?nèi)將熱量法作為熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電供熱煤耗分?jǐn)偟某Ｓ糜嬎惴椒?，熱量法中不同計算公式影響計算所得煤耗的因素也不盡相同［1－2］。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱煤耗常用計算方法

1.1 供熱煤耗反算法

1.1.1 直接反算法

該方法把1 GJ供熱量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤34.12 kg，再除以管道效率和鍋爐效率，反推得出熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)出1 GJ供熱量消耗的入爐標(biāo)準(zhǔn)煤量，即供熱煤耗。例如，天津市地方標(biāo)準(zhǔn) DB 12/046.31—2008《火力發(fā)電供熱煤耗計算方法及限額》明確規(guī)定，熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)采用式(1)進(jìn)行供熱煤耗的計算，并提出供熱煤耗最高不應(yīng)超過43 kg/GJ［3］。

式中:bgr為供熱煤耗，kg/GJ;ηg為鍋爐效率，%;ηgd為管道效率，%。

1.1.2 綜合供熱煤耗法

計基礎(chǔ)［2001］26文《熱電聯(lián)產(chǎn)項目可行性研究技術(shù)規(guī)定》中給出了供熱煤耗的計算公式

式中:εr為供熱廠用電率，(kW·h)/GJ;bdb為汽輪發(fā)電機組年平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/(kW·h)。

與式(1)不同的是，該方法是在供熱煤耗反算法的基礎(chǔ)上，考慮了供熱廠用電的二次分?jǐn)?，計算出的供熱煤耗不僅包含單位供熱量的燃料消耗，還包括了單位供熱量的電力消耗，代表了生產(chǎn)單位供熱量整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合能耗。

供熱煤耗反算法將電站鍋爐視同集中供熱鍋爐，供熱蒸汽視同鍋爐新蒸汽，供熱煤耗僅與鍋爐效率和管道效率有關(guān)。該方法的優(yōu)點是計算方法簡捷、直觀，干擾因素小，缺點是忽略因素較多，精準(zhǔn)度較低。由于特定機組的管道效率和鍋爐效率變化區(qū)間較小，因此供熱煤耗變化也較小。

1.2 供熱比分?jǐn)偡?/h3>

DL/T 904—2004《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算方法》中供熱煤耗的計算方法，是用供熱量占統(tǒng)計期汽輪機總耗熱量來分?jǐn)倷C組入爐標(biāo)煤量。由于對外供熱量便于計量，統(tǒng)計期汽輪機總耗熱量可以通過正平衡或反平衡2種方法計算得出，供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率可較方便地計算出來［4］。

式中:Bb為統(tǒng)計期內(nèi)入爐耗用標(biāo)準(zhǔn)煤量，t;α為供熱比，指統(tǒng)計期內(nèi)機組用于供熱的熱量與汽輪機熱耗量的比值，%;∑Qgr為統(tǒng)計期內(nèi)的供熱量，GJ;∑Qsr為統(tǒng)計期內(nèi)汽輪機總耗熱量，GJ。

該計算公式按照熱電聯(lián)產(chǎn)機組生產(chǎn)電能和熱能2種能量的純粹數(shù)量比例來分配煤耗，優(yōu)點是對影響煤耗計算結(jié)果的因素(如供熱表計計量誤差、燃煤熱值化驗誤差等)在供熱和發(fā)電3個環(huán)節(jié)進(jìn)行了合理分?jǐn)?，并可利用供熱比對廠用電、供熱發(fā)電成本等進(jìn)行分?jǐn)?。與供熱煤耗反算法一樣，該方法也沒有體現(xiàn)出生產(chǎn)2種不同能量蒸汽時蒸汽品質(zhì)的區(qū)別，特別是忽略了新蒸汽在生產(chǎn)電能的過程中，各種損失被重新轉(zhuǎn)化成低品位熱能，在供熱過程中再次得以利用的情況，并將熱電聯(lián)產(chǎn)機組冷源損失帶來的好處全部歸于發(fā)電。上述2種計算方法均屬于定量分?jǐn)偀犭娐?lián)產(chǎn)過程中發(fā)電和供熱的耗能，是我國能源政策法規(guī)規(guī)定的熱電分?jǐn)傆嬎惴椒ā?/p>

2 供熱煤耗計算方法的解析

式(4)中沒有考慮鍋爐對外直接供熱量。從熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱平衡方框圖［5］(如圖1所示)可以看出，式(4)將供熱比定位在熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)節(jié)，即供熱比是機側(cè)供熱量(含供熱環(huán)節(jié)熱損失)與汽輪機熱耗量(發(fā)電熱當(dāng)量、供熱量及供熱損失、發(fā)電環(huán)節(jié)熱損失、供熱發(fā)電公用熱量之和)之比。

式(1)、式(3)計算出的供熱煤耗并非生產(chǎn)單位供熱量的總能耗。熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱總能耗是供熱煤耗與供熱廠用電兩者之和。在發(fā)電環(huán)節(jié)的能耗計算中，如不考慮外購電量，供電煤耗就是機組外供單位千瓦時電能的總能耗，而式(1)、式(3)計算出的供熱煤耗并不是機組外供單位熱量所消耗的全部能量，它僅包括單位供熱量的燃料消耗。由式(5)可以看出，供熱廠用電包括純供熱消耗廠用電、發(fā)電供熱公用廠用電中的供熱部分(按供熱比分?jǐn)?。式(1)、式(3)不考慮供熱廠用電熱當(dāng)量，可使熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱煤耗與單一熱源廠供熱煤耗便于比較。

式中:Wr為供熱耗用的廠用電量，kW·h;Wcf為純發(fā)電用的廠用電量，如循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等只與發(fā)電有關(guān)的設(shè)備用電量，kW·h;Wcr為純熱網(wǎng)用的廠用電量，如熱網(wǎng)泵等只與供熱有關(guān)的設(shè)備用電量，kW·h。

圖1 熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱平衡方框圖

式(1)、式(2)、式(3)均沒有分?jǐn)偣岚l(fā)電公用熱量。從圖1可以看出，供熱煤耗反算法、供熱比分?jǐn)偡ㄔ诿汉挠嬎阒袑⒐岚l(fā)電公用熱量全部計入發(fā)電煤耗計算環(huán)節(jié)。筆者認(rèn)為，由于熱電聯(lián)產(chǎn)的特殊性，發(fā)電和供熱不可完全割裂拆分，對于供熱發(fā)電公用熱量(如鍋爐灰斗加熱、燃油霧化加熱、吹灰用熱、接卸煤炭加熱、生產(chǎn)辦公區(qū)采暖等公用生產(chǎn)用熱，廠內(nèi)職工餐廳用熱等公用非生產(chǎn)用熱)應(yīng)按照供熱比進(jìn)行分?jǐn)?，分?jǐn)偤笥嬎愠龅墓崦汉母咏鼏我粺嵩磸S的生產(chǎn)情況，便于兩者在同一平臺上進(jìn)行比較。

3 對供熱比計算方法的修正

鑒于以上分析，筆者認(rèn)為在確定供熱比時，應(yīng)將熱電聯(lián)產(chǎn)機組在統(tǒng)計期內(nèi)供熱發(fā)電公用熱量按照供熱比進(jìn)行分?jǐn)?，并提出供熱比的計算公?/p>

式中:∑Qgh為統(tǒng)計期內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱發(fā)電公用熱量，GJ。

式(6)的依據(jù)仍是熱力學(xué)第一定律，它考慮了熱電聯(lián)產(chǎn)機組在生產(chǎn)電能和熱能過程中，供熱和發(fā)電公共耗用熱量，并將其引入對供熱比的計算進(jìn)行了修正。同式(4)一樣，該式仍定位在熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)節(jié)，若熱電聯(lián)產(chǎn)機組利用鍋爐連排等爐側(cè)蒸汽進(jìn)行供熱，可參照上述公式另行計算，本文不再討論。

4 結(jié)束語

熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱電分?jǐn)偡椒ê芏?，不同分?jǐn)偡椒▽?yīng)的供熱煤耗計算公式也很多，利用供熱比計算供熱煤耗的方法具有公式簡單、便于操作的優(yōu)點，是國內(nèi)目前常用的供電煤耗計算方法。但該方法忽略了供熱發(fā)電公用熱量對供熱煤耗的影響，沒有對其進(jìn)行分?jǐn)?，本文利用熱平衡方框圖分析了熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱量平衡關(guān)系，嘗試提出了考慮分?jǐn)偣岚l(fā)電公用熱量的供熱比計算公式，利用該公式計算出的供熱比對供熱煤耗、廠用電、發(fā)電供熱成本等的分?jǐn)倢⒏雍侠怼?/p>

［1］黃湘.對標(biāo)管理中機組汽輪機系統(tǒng)煤耗的數(shù)據(jù)分析［J］.華電技術(shù)，2008，30(9):1 －5.

［2］楊豫森，嚴(yán)俊杰，趙子謙，等.熱電廠熱電煤耗成本分?jǐn)偡椒ǖ难芯浚跩］.熱力發(fā)電，2004(2):1 －4.

［3］DB 12/046.31—2008，火力發(fā)電供熱煤耗計算方法及限額［S］.

［4］DL/T 904—2004，火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算方法［S］.

［5］DL/T 606－3—2006，火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則第三部分 熱平衡［S］.