北方某地熱電聯產分析

王春山 馬立新

1 研究對象概述

1.1 研究對象基本情況

哈爾濱熱電有限責任公司位于黑龍江省哈爾濱市，經過五期擴建和油改煤工程，總裝機量800 MW。承擔著哈爾濱市原動力區、香坊區、原馬家溝機場開發區所屬單位、學校、居民的采暖和部分生產用汽。現有供熱面積850×104m2，供熱半徑5.5 km。

哈熱擬擴建2×300 MW供熱機組，為此計劃關停哈熱公司2×100 MW供熱機組(5號，6號機組)和已簽訂責任書的關停牡丹江第二發電廠1×100 MW(4號機組)的替代項目，使用關停容量300 MW。本期工程應先拆小機組，后建設2×300 MW熱電聯產機組，計劃在2011年左右投產。哈爾濱熱電有限公司現實際供熱面積約為1 187萬m2，其中老網供熱面積為396萬 m2，新網供熱面積為343萬m2。香坊網分為投資公司和自用網，供熱面積分別為100萬m2，356萬m2，供熱方式為間連。

1.2 研究對象特點

哈爾濱市地處我國東北部，冬季氣候寒冷，采暖期長達180 d，每年用于供熱消耗約占煤炭總量29%，造成嚴重的大氣環境污染。哈爾濱市供熱特點如下:1)采用熱電聯產的時間較長。2)具有較長的采暖期。3)發電機組提升效益的空間較大。4)政策支持。

2 供熱期分析計算

2.1 獨立供熱

2.1.1 熱電廠獨立承擔熱負荷

根據基本資料可以得到，1 t蒸汽可以提供的熱量為0.73 MW，哈爾濱熱電有限責任公司可以提供的蒸汽量為960 t/h，則提供的熱量:960×0.73×3.6=2 522.9 GJ/h。

哈爾濱市供暖室外的起始溫度為+5℃～-26℃，則哈爾濱熱電有限責任公司在各個室外溫度下所對應的熱量見表1。

表1 哈爾濱市不同室外溫度下所需供熱量(哈熱公司)

根據表1做出熱負荷延續時間圖(見圖1)。

通過計算得出整個采暖季哈爾濱熱電有限責任公司所提供的熱量為548.9×104GJ，則熱電廠的額定工作小時數為2 318 h。

2.1.2 鍋爐房獨立承擔熱負荷

2007年～2008年采暖季，鍋爐房沒有和熱電廠聯合供熱，單獨承擔負荷，根據面積熱指標52.67 W/m2，按鍋爐房供熱總面積可得鍋爐房的熱負荷最大時供熱量為622.2 GJ/h。

做出熱負荷延續時間圖，則曲線和縱坐標軸、橫坐標軸所圍成的面積就是鍋爐房在采暖期所需提供的熱量。

鍋爐房一個采暖期所需提供的熱量為169.69×104GJ。經過煤質分析，標準煤的發熱量保持在29 306 kJ左右，則鍋爐房一個采暖期所消耗的煤量(標準煤)為8.27×104t。按實際煤的發熱量為20 932 kJ換算成實際煤量為1.16×105t。

2.2 聯合供熱

2.2.1 2008年～2009年采暖期

經計算，2008年～2009年采暖期新增了供熱面積100×104m2，即總的供熱面積達到1 615×104m2，按照標準年面積熱指標可以計算出供熱總負荷為850.6 MW，哈爾濱熱電有限責任公司可以提供的熱量為960×0.73×106=700.8 MW。調峰鍋爐房開始運行時的室外溫度為-18.08℃。利用標準年面積熱指標52.67 W/m2，可得供暖負荷最大時每小時所消耗的熱量為3 060.72 GJ。

采用估算法可以估算得到鍋爐房所需提供的熱量為29.13×104GJ，哈爾濱熱電有限責任公司所需提供的熱量為806.1×104GJ。

可以看出，通過聯合供熱哈爾濱熱電有限責任公司供熱機組的額定工作小時數有了較大提高，同時鍋爐房的煤耗量大幅下降。熱電公司供熱機組小時利用率提高，提高了熱電公司的經濟效益，鍋爐房燃煤量下降，減少了運行成本，同時由于燃煤量下降，廢氣、廢渣、粉塵污染物等的排放也相應降低，有利于保護環境。

2.2.2 現有裝機最大工況

在現有供熱面積基礎上，計劃2009年～2010年采暖期增加200萬m2的供熱面積，新供熱面積下，熱負荷延續時間圖見圖 2。

經過計算可以得出:鍋爐房供熱負荷 63.38×104GJ;熱電廠供熱負荷873.4×104GJ;則熱電廠在額定工況下的運行小時數為3 462 h;鍋爐房所需的燃煤量為3.09×104t。

3 結果分析

3.1 經濟效益分析計算

1)熱電聯產的總熱效率:

供熱式汽輪機發電機組的蒸汽流既發電又供熱，其年平均總熱效率應大于45%。對燃氣輪機熱電聯產，年平均總熱效率要大于55%，熱電比應大于 30%。

2)熱電聯產熱電比β:

我國對熱電聯產熱電比對于不同規模的熱電廠有不同規定，具體為:單機容量在50 MW以下的熱電機組，其值應大于100%，單機容量在50 MW～200 MW，其值應大于50%，單機容量在200 MW以上的抽汽、凝汽兩用機組，采暖期熱電比應大于50%。

3)燃料節約量:

其中，Bf為熱電分產的燃料消耗量;BL為熱電聯產的燃料消耗量。

4)熱電成本分攤比βr:

其中，Qgr為單位時間內熱電廠的供熱量，GJ/h;Dg為單位時間內鍋爐產出的新蒸汽量，為汽輪機進汽量與減溫、減壓新蒸汽量之和，t/h;DR為單位時間內的再熱蒸汽量(只有再熱機組才有此項)，t/h。

3.2 聯合采暖與分散采暖經濟效益對比

1)熱電廠的經濟效益。a.熱電聯產總熱效率。經過熱電聯產，哈爾濱熱電廠的總熱效率逐年上升。對于節能減排，提高經濟效益的幫助是很大的。b.熱電聯產熱電比。單獨考慮熱電廠提供的熱量和產生的電量，我們可以得出不同采暖季哈爾濱熱電廠的熱電聯產熱電比分別為60%，53%，達到了國家規定的標準，使熱電廠的效率大大提高。c.燃料節約量。由凝汽式發電轉變為抽汽式發電，可以節省的煤款大約為2 415萬元、3 150萬元。由此可見通過聯合供熱，哈爾濱熱電廠可以節約大量的燃煤，給公司帶來切實的經濟利益。d.熱電成本分攤比。哈爾濱熱電廠的熱電成本分攤比為0.55，達到了一個比較合理的水平。2)區域鍋爐房的經濟效益。聯合供熱可以降低鍋爐房的供熱成本，在不損害供熱效果的前提下，大大降低鍋爐房的供熱成本，在相同熱價的前提下，鍋爐房的經濟效益大大提高。

4 結語

熱電聯產和調峰鍋爐房聯合供熱是既產電又產熱的先進能源利用形式，與熱電分產，鍋爐房單獨供熱相比具有很多優點:1)降低能源消耗;2)提高空氣質量;3)補充電源;4)節約城市用地;5)提高供熱質量;6)便于綜合利用;7)改善城市形象。

[1] 熊麗霞.熱電冷三聯產系統的節能研究[D].武漢:華中科技大學碩士學位論文，2004:1-3.

[2] 李先洲，李景田.暖通空調規范實施手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1999:150-152.

[3] 賀 平，孫 剛.供熱工程[M].第3版.北京:中國建筑工業出版社 ，1993:114-116 ，119，123.

[4] 閻成文.淺析“熱化系數”對供熱成本的影響[Z].秦皇島:河北省秦皇島市市政設計院，1996.

[5] 洪向道，舒世安.鍋爐房實用設計手冊[M].第 2版.北京:機械工業出版社，2001:184-185，187-189.

[6] 聞作祥，謝敬如.城市供熱管理手冊[M].北京:東方出版社，1990:776.

[7] 吳味隆.鍋爐及鍋爐房設備[M].北京:中國建筑工業出版社 ，2006:44 ，69.

[8] 孫奉仲，楊祥良，高 明.熱電聯產技術與管理[M].北京:中國電力出版社 ，2008:70-73 ，213 ，217.

[9] 黃保海，白 玉，牛衛東.汽輪機原理與構造[M].北京:中國電力出版社，2004:41-49.

[10] 沈維道，蔣智敏，童鈞耕.工程?熱力學[M].第3版.北京:高等教育出版社，2001:297-300.

[11] 周 曦，陳行庚，曹祖慶.凝汽式機組改為供熱汽輪機技術[J].東南大學學報，1994(12):12-13.

[12] 哈價格發[2006]8號，哈爾濱市物價局關于確定國電哈爾濱平南熱電廠籌建處供熱熱價的批復[S].