第二节 热电联合生产及热电厂总热耗量的分配
一 热电联产
如第一章所述，热电联产是指电厂对热电用户供应电能和热能，并且生产的热能是取自汽轮机做过部分或全部功的蒸汽，即同一股蒸汽（热电联产汽流）先发电后供热。这种发电厂称为热电厂。图3—6所示是热电厂的热力系统简图。特别需要指出的是对于抽汽式汽轮机，只有先发电后供热的供热汽流Dh,t才属于热电联产，而凝汽流Dc仍属于分产发电，同样热电厂用锅炉生产的新蒸汽Dh,b经减温减压后供给热用户仍属分产供热。
图3-6 热电厂热力系统简图 二 热电厂总热耗量的分配
在热电厂中，工质所吸收的热量不但生产电能（需要一定功率），而且要满足热用户所需要的电能。因此表征热电厂的热经济性指标，除按照生产电能的指标外，还必须考虑生产热能的指标，可见热电联产热经济指标的确定比分产要复杂和困难得多。为了确定其电能和热能的生产成本及分项的热经济指标，必须将热电厂总热耗量合理地分配给两种产品。
目前国内外对热电联产总热耗量分配方法有热量法、实际焓降法、做功能力法及热经济学法等多种。各种方法都有一定的合理性和局限性，本文主要介绍钱三种计算方法。
1. 热量法
热量法的核心是只考虑能量的数量，不考虑能量的质量的差别。将热电厂的总热耗量按生产两种产品的数量比列进行分配。
热电厂总热耗量
Qtp?BtpQnet?Qb?b?Q0?b?pkJh （3-11）
式中 Btp——热电厂总燃料消耗量，kgh；
Qne——燃料低位发热量，kJkg。 t热电厂分配给供热方面的热耗量是以热用户实际消耗的热量为依据的，即分配给供热方面的热耗量为
Qtp,h?Qh?b?p?Q?b?p?hs kJh （3-12）
式中 Qh——热电厂对外供出的热量，kJh； Q——热用户需要的热量，kJh； ?hs——热网效率 。 则分配给发电方面的热耗量
Qtp,e?Qtp?Qtp,hkJh （3-13） 可见，热量法分配给供热的热耗量，不论供热蒸汽参数的高低，一律按锅炉新蒸汽直接
供热方式处理，而未考虑实际联产供热汽流在汽轮机中已做过功、能级降低的实际情况。热电联产的节能效益（即联产发电部分无冷源损失）全部由发电部分独占，热用户仅获得了热电厂高效率大锅炉取代低效率小锅炉的好处，但以热网效率?hs表示的集中供热管网的散热损失，使之打了折扣。因此不利于鼓励用户降低用热参数，从而使热电联产总的热经济性降低。热量法被称为热电联产“效益归电法”或“好处归电法”。
2. 实际焓降法
实际焓降法是按联产供热抽汽汽流在汽轮机少做的功占新蒸汽实际做功的比例来分配供热的总热耗量。
分配给联产供热的热耗量
Qtp,t?QtpDh,t?hh?hc?D0?h0?hc? kJh （3-14）
式中 Dh,t——热电厂联产供热蒸汽量，kJh； hh——供热蒸汽比焓，kJkg；
h0、hc——汽轮机进汽、排汽的比焓，kJkg。
若电厂还有新蒸汽直接减温减压后对外供热，则应将其供热量直接加在分配给供热的方
面。减温减压器的供热量为
Qtp,b?'Dh,bhh,b?hh???b?p kJh （3-15）
式中 Dh,b——减温减压供热蒸汽量，kgh；
hh,b、hh——减温减压器供汽、热网返回水的比焓，kJkg。
'则供热总的热耗量为
Qtp,h?Qtp,t?Qtp,b kJh （3-16） 发电的热耗量为
Qtp,e?Qtp?Qtp,h kJh （3-17） 实际焓降的分配方法把热电联产的冷源损失全部由发电方面承担，热用户未分摊任何冷源损失，热电联产的节能效果全部归于供热方面，故又称“好处归热法”。该分配法考虑了供热抽汽品质方面的差别，热用户要求的供热参数越高，供热方面分摊的热耗量越大，反之越少，所以可以鼓励热用户降低用热参数，提高热电联产的效益。但是，对发电方面而言，联产汽流却因供热引起实际焓降不足少发了电，且抽汽式供热汽轮机的供热调节装置不可避免地会增大汽流阻力，从而使机组的凝汽发电部分的内效率降低，热耗增大。
3. 做功能力法
做功能力法是把联产汽流的热耗量按蒸汽的最大做功能力在电、热两种产品间分配。 分配给联产汽流供热的热耗量按联产汽流的最大做功能力占新蒸汽的最大做功能力的比值来分摊。即分配给供热方面的热耗量Qtp,h为
Qtp,h?QtpDh,tehD0e0?QtpDh,t?hh?Tensh?D0?h0?Tens0? kJh （3-18）
式中 e0、eh——新蒸汽和供热抽汽的比火用，kJkg； s0、sh——新蒸汽和供热抽汽的比熵，kJ?kg?K?； Ten——环境温度，K。
做功能力法以热力学第一定律和第二定律为依据，同时考虑了热能的数量和质量差别，
使热电联产的好处较合理地分配给热、电两种产品，理论上也较有说服力。但是由于供热式汽轮机的供热抽汽或背压排汽温度与环境温度较为接近，此种方法与实际焓降法的分配结果相差不大。所以热电厂也不能接受这种分配方法。
综上所述，可见上述三种分配方法均有局限性。热量法是按热电厂生产两种能量的数量关系来分配，没有反映两种能量在质量上的差别，将不同参数蒸汽的供热量按等价处理，但使用上较为方便，得到广泛运用。而实际焓降法和做功能力法却不同程度地考虑了能量质量上的差别；供热蒸汽压力越低时，供热方面分配的热耗量越少，可鼓励热用户尽可能降低用汽压力，从而降低热价；但实际焓降法对热电联产得到的热效益全归于供热，因而会挫伤热电厂积极性；而做功能力法具有较为完善的热力学理论基础，但使用上极不方便，因而后两种方法未得到广泛的应用。总之，热电联产总热耗量的分配应充分考虑热电厂节约能源、保护环境的社会效益，在兼顾用户承受能力的前提下，本着热、电共享的原则合理分摊。因此，从理论上探讨热电厂总热耗量的合理分配，仍是发展热化事业中迫切需要解决的问题。
第三节 热电厂的主要热经济指标与热电联产节约燃料的条件
一直以来，人们在不断地寻找一种既能在质量上又能在数量上来衡量两种能量转换过程的完善程度，同时又能用于供热式机组间、各热电厂间或者在凝汽式电厂和热电厂间比较的简明计算方法。遗憾的是迄今尚无单一的热经济指标满足这些要求。目前，采用的既有总
指标又有分项指标的综合指标来评价热电联产的经济效益。 一、热电厂分项计算的主要热经济指标 1. 发电方面的主要热经济指标 热电厂发电方面的热效率 ?tp,e?热电厂发电方面的热耗率 qtp,e?3600Pe （3-19） Qtp,eQtp,ePe?3600?tp,e （3-20）
热电厂发电方面的标准煤耗率 bstp,e?ssBtp,ePe?36000.123 ?kg标准煤?kW?h? （3-21）
29270?tp,e?tp,e式中 Btp,e——热电厂发电方面的标准煤耗量，kg标煤h。 2. 供热方面的主要热经济指标
热电厂供热方面的热效率 ?tp,h?热电厂供热方面的标准煤耗率 bsstp,hQ （3-22） Qtp,h?sBtp,hQ?106?34.1?tp,hkg标准煤GJ (3-23)
式中 Btp,h——热电厂供热方面的标准煤耗量，kg标准煤h。 二、热电厂总的热经济指标 1. 热电厂的燃料利用系数?tp
热电厂的燃料利用系数又称热电厂总热效率，是指热电厂生产的电、热两种产品的总能量与
其消耗的燃料能量之比，即 ?tp?3600W?Qh3600W?Qh （3-24） ?BtpQnetQtp式中 W——热电厂的总发电量，kW?hh； Qh——热电厂的供热量，kJh； Btp——热电厂的煤耗量，kgh。
热电厂的燃料利用系数?tp是数量指标，不能表明热、电两种能量产品在品位上的差别，
只能表明燃料能量在数量上的有效利用程度。电厂运行时，热电厂的燃料利用系数可能在相当大的范围内变动。尤其是装有抽汽式供热机组的热电厂：?当热负荷为零时，由于其绝对内效率比相同蒸汽初参数的凝汽式机组还小，所以?tp也会比凝汽式发电厂的效率?cp低；?供热式汽轮机带高热负荷时，?tp可高达70％~80％；?当供热式汽轮机停止运行，发电量为零，直接用锅炉的新蒸汽减压减温后对外供热时，没有按质用能，但?tp??b?p也很高，显然这是不合理的。
?tp既不能比较供热式机组间的热经济性，也不能比较热电厂的热经济性，因此不能作为评价热电厂热经济性的单一指标。在设计热电厂时，用以估算热电厂燃料的消耗量。 2. 供热式机组的热化发电率?
热化发电率只与联产汽流生产的电能和热能有关，热化发电量与热化供热量的比值称为热化发电率，也叫单位供热量的电能生产率，用?表示，即
??Wh kW?hGJ (3-25) Qtp,t式中 Wh——供热轴汽发电量（又称热化发电量），kW?hh； Qtp,t——供热量（又称热化供热量），GJ／h。
图3-7是某供热汽轮机组给水回热系统简图，对外供热抽汽的焓值为hh，经热用户后与补水混合后返回到z级加热器出口。 由图可知，热化供热量为
??D?h??hh Qtp,t ＝h,th6 （3-26）
10式（3-26）中考虑热网中工质损失，返回水率为φ,φ在0～1之间，补充热网水（1－φ），补水焓为hw,ma，则返回热力系统混合后的焓值为
h?1???hw,ma KJ／Kg hh,w??hh??以上式中 Dh,t——热化供热气流量，Kg／h ；如热电厂无对外分产供热，则 Qh?Qh,t ， Dh?Dh,t ；
?——供热返回水比焓，即供热蒸汽的凝结水焓，若φ＝1，则 hh热化发电量为
m?hh,w?hh ，
Wh?Wh?Wh kW·h （3-27）
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