热电联产项目可行性研究计算方法.docx
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热电联产项目可行性研究计算方法
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热电联产项目可行性研究计算方法
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热电联产项目可行性研究计算方法
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1.前言
热电联产项目建设在可行性研究阶段的工作重点是落实建厂的外部条件与热负荷。
要根据建厂条件和热负荷的大小来决定建设的规模，并使建成的热电厂，在已知的热负荷条件下，热经济指标能达到国家所规定的数值，即符合国家计委计交能（98）220号文的要求，使之节约能源，真正是一个名副其实的热电厂。
这就需要在可研工作中优化装机方案和进行热经济性指标计算。
为了得出正确的计算结果，必须廓清计算条件。
为使已知的计算条件和将建成的实际运行的热电厂情况基本相吻合，需要从热负荷着手，如果热负荷估算的比较准确，也就是热产品市场比较准确，再如上电市场也就是上网电量估算准确，那么计算出来的经济指标才是比较准确的。
因此本计算方法从热负荷的调查、核实、计算整理到最终确定设计热负荷的过程，就是尽量减少热负荷中的水分，使之和实际运行情况基本相符的过程。
根据设计热负荷绘制年持续热负荷曲线图、设计装机方案，拟订原则性热力系统，进行热平衡与热经济指标计算，选择出最佳供热方案。
以上就是本计算方法的主要内容，并以实例演示计算的过程和计算的结果。
2.热负荷及热负荷的调查与核实
2.1热负荷
热负荷是指单位时间内热用户所需热量的总和。
通常用吉焦/时或吉焦/年作为单位来表示。
热负荷按其用途分为生产性热负荷（含生产工艺性热符合、生产性采暖、通风空调热负荷）、热水负荷、采暖热负荷、溴化锂制冷热负荷。
热负荷按其时间分成常年性热负荷和季节性热负荷。
常年性热负荷是一年四季都有的热负荷，如热水负荷、大部分的生产工艺性热负荷。
季节性热负荷是一年中只有某个季节才发生的热负荷，如榨糖、粮食烘干等生产工艺热负荷，以及采暖、制冷热负荷。
为了增加热电厂经济性，提高供热机组供热设备的利用率，应努力发展反向季节热负荷。
如已有采暖热负荷，就应谋求发展溴化锂制冷热负荷。
生产性热负荷也称工业性热负荷，其他则称民用性热负荷。
2.2热负荷的调查与核实
2.2.1调查的内容
设计工作者需要向热用户进行热负荷的调查与核实工作。
对于工业用户要了解用气参数，用气量（包括采暖期和非采暖期的最大、平均、最小热负荷值），生产班制，检修时间（是全厂性停产检修还是轮流检修），用热的规律性，即一天之间的变化情况，主要产品的产量，单位产品的耗热量，对热负荷连续性的要求，产品的市场前景等。
另外，还有现有锅炉的台数、型号、建成年月、容量、参数、蒸汽生产量（或锅炉给水量）、回水量；用煤量包括年用、月用、日用、班用原煤量，，小时的最大和最小用原煤量；原煤低位发热量；年运行时间；采暖或制冷的建筑面积、热指标、计算温度等。
对于采暖负荷，主要是向城市规划与建设部门了解各类需采暖的建筑物面积，向煤炭公司了解一个采暖期的用煤量与原煤的低位发热量，了解是连续供暖还是间歇供暖，又无热水负荷等。
对于新建项目的热负荷必须由主管部门批准的设计任务书作为依据，数据来自批准的该项目可行性研究报告或初步设计文件。
将上述内容列成热负荷调查表（见附表1，附表2）。
由筹建单位下发给热用户填写，或者是设计人员由筹建单位人员陪同到用户调查填写。
2.2.2热负荷的核实
热负荷的核实工作是十分重要的，用户填写的调查表往往由于如下原因造成不够准确。
填表人员有的对所调查的内容并不全面了解，填写时有的有随意性。
但心供热量不能满足要求，因而夸大耗热量。
未考虑市场情况及产品节能降耗情况。
热负荷的核实过程就是设计人员赴现场向热用户做面对面的调查，核实其填报材料的准确性，反验证，计算比较求实的过程。
合适计算的方法与下面所述的热负荷计算方法相同。
在科研报告中要反映重要的热负荷的核实过程。
3热负荷的计算与统计整理
3.1热负荷的计算
热负荷当用热浪单位计量时又称用热量或耗热量（kj/h或Gj/h），热负荷当用蒸汽的重量单位时又称用气量（t/h），以用气量为单位时，应指明蒸汽参数。
3.1.1生产工艺性热负荷的计算
生产工艺性热负荷根据已知条件的不同，而有几种不同的计算方法。
但其计算结果应是一致的，可以互相校核的。
已知热用户的产品产量及单位耗热量的计算方法
用户的生产工艺性热负荷（Q）等于产品产量乘以单位产品的耗热量。
（3-1）
----------产品单位耗热量（kj/t）或（kj/z）
-----------单位时间内产品产量，单位为重量获件数（t）或件数（z）.
有的只有单位产品的综合耗能，那就需要把所含的电能耗剥离出去。
对于需要采暖的地区还要考虑生产性采暖热负荷。
已知用户的原煤年消耗量和低位发热量的计算方法
当热用户的产品种类比较多，而单位产品的耗能量又不十分清楚的时候，可由用户的年耗煤量求出其平均用热量。
（3-2）
式中----------用户年耗煤量（t）
---------原煤低位发热量（kj/kg）
--------分散供热锅炉年平均效率（0.3~0.7）
---------管道效率0.98
---------用户年用气时间（h）
上述数据都可以从热用户调查核实得来。
之不能取值过高，不能过于理想，不能取热力实验值或设计效率值，应取实际运行的年平均效率，要考虑负荷率的不足，甚至停炉，压火等生产班制带来的效率低下的问题。
另外还有锅炉排污量过大的问题，应该深入锅炉房调查核实求得。
当用户的年耗煤量中包含着生产用煤量和采暖用煤量时
则（3-3）
（3-4）
式中----------年采暖热负荷（GJ），由（4-8）式求得。
3）已知锅炉生产的蒸汽量或给水流量的计算方法
用户的用气量（）也可以根据用户的蒸汽流量表数据得出，当用户无蒸汽流量表时，也可根据锅炉的给水流量数据，扣除锅炉排污量得出。
（3-5）
式中----------用户给水流量;
-----------锅炉排污率，根据调研得出，有的锅炉排污率达10%左右。
用气量与用热量之间存在如下换算关系，
（3-6）
式中----------用户锅炉出口饱和蒸汽焓（kj/kg）
----------用户锅炉补充水焓，取
-----------用户凝结水回水焓（kj/kg）
-----------热望凝结水回水率（%）
3.1.2采暖热负荷
采暖热负荷值的大小和变化的情况决定与建筑物的体积和室外空气温度。
（3-7）
式中-----------建筑物的采暖指标，值取决于建筑物的构造，是常数。
-----------建筑物的外围体积（m）
-----------室内需要保持的取暖温度，一般为18℃
-----------室外温度℃，它是变化的。
从（3-7）式可以看出采暖量是与室内外温度差成正比的，最大的采暖量是与室外最低温度相对应的。
为了不使采暖尖峰热负荷过大，同时冬季极冷的时间很短，因此在选择室外计算温度时，故意忽视极冷室外温度，而把持续最冷的5天（120小时）的室外平均温度值作为设计室外计算温度。
因此，在采暖年持续热负荷曲线图上，采暖最大热负荷持续了120小时（见图4-1）。
值各地不一样，北京地区为=℃。
我国规定，一般黄河以北地区日平均气温达到5℃开始供热。
随着人民生活水平的提高，现在长江流域也要求供暖。
采暖热负荷也可以根据建筑物的建筑面积乘以各类建筑物的采暖耗热指标求出。
（3-8）
式中
----------采暖耗热指标，与建筑物的性质之有关。
《城市热力网设计规范》（GJJ34-90）中有规定，如目前城市住宅的采暖耗热指标为209~230kj/mh（包括5%的管网损失），见表3-1。
根据建设部建科[1997]31号文件，考虑采用节能材料，全面实施建筑节能50%的第二步指标，因此集中供热的新建，扩建的居住建筑工程的这一指标将减少一半，指标取值由当地建委确定。
S-----------建筑面积（m）
表3-1采暖热指标推荐值
采暖耗热指标是在计算室外采暖温度下，得出的单位平米采暖所需热量。
在同一计算室外温度条件下，（3-7）式与（3-8）式应是等同的，求出的热负荷值一样，（3-8）式稍简单。
另外，共用建筑物和工业厂房还需要通风热量，这类负荷不但与室外温度还与通风换气倍数有关，一般这类负荷不是全昼夜都有，因此负荷变化较大
通风、空调冬季新风加热负荷
（3-9）
式中-----------通风、空调新风加热热负荷（GJ/h）
-----------通风、空调建筑物的采暖热负荷（GJ/h）
-----------新风加热热负荷系数，取0.3~0.5。
溴化锂制冷热负荷
溴化锂制冷热负荷是季节性热负荷，以旅馆的溴化锂制冷热负荷为基础，对其他建筑物则乘以制冷热负荷修正系数。
（3-10）
旅馆260kj/（mh）
办公楼1.2
图书馆0.5
商店0.8（营业厅）
1.5（全部）
体育馆3（按比赛馆面积）
1.5（按总建筑面积）
大会堂2~2.5
影剧院1.2（电影院）
1.5~1.6（大剧院）
医院0.8~1
上述指标乘以制冷建筑物面积即是制冷热负荷。
最大的制冷热负荷，最小制冷热负荷。
制冷负荷岁室外温度的大小而有一定变化。
3.1.5生活热水负荷
计算居民区生活热水平均负荷的公式为：
（3-11）
-----------生活热水热指标
热指标已包括10%的管网损失在内，冷水温度较高时采用较小值，冷水温度较低时采用较大值。
生活热水最大负荷
（3-12）
-----------生活热水负荷修正系数，一般可取2~3。
生活热水最小负荷约为0.1，仅为散热损失。
3.2关于热负荷的几个系数说明
在进行热负荷及进行供热方案的有关计算时，经常要用到如下几个系数。
3.2.1热负荷折减系数（）
热电厂一般要供多个热用户。
我们在做可研时，各热用户最大、平均、最小热负荷相应累加值往往大于热电厂世纪运行值。
为了克服这一现象，设计者在决定设计热负荷时，应考虑热负荷的折减系数。
热负荷折减系数（）（3-13）
造成这一现象的原因是由于热负荷的不同时性，即生产板置于检修时间安排的不同，使总热负荷减少所致。
由于各工业热用户的最大负荷（指生产工艺热负荷），往往不是同时出现的，因而引入最大热负荷的同时率概念，当然最大热负荷同时率1。
对于累积的最小热负荷也有折减问题。
主要原因是，虽然我们对于生产班制为一班的，二班的，考虑了最小热负荷是零，但对于三班制的最小负荷是按工艺要求需要的最小量考虑的，而在三班制热负荷中，有休息节假日的（有的可能是错开休息日），有安排检修的，事实最小热负荷为零。
因而热电厂当以一年的运行小时数为统计单位来考虑最小热负荷时，最小热负荷应考虑折减系数。
最大最小热负荷有折减的问题，平均热负荷也考虑折减系数，取为0.7~0.9。
3.2.2最大热负荷利用小时数
计算时段内累积的热负荷总量相对于在该时段内最大热负荷值下的运行小时数，称为最大热负荷利用小时数。
（3-14）
3.2.3汽轮机年供热利用小时数
为汽轮机年供热量与同期内汽轮机额定供热量（扣除自用汽）之比。
（3-15）
3.2.4发电设备年利用小时数
供热机组的年发电量与供热机组额定功率的比值，即为发电设备年利用小时数。
（3-16）
3.2.5热化系数
热化系数是指供热汽轮机额定供热量与最大设计热负荷之比
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