曹炳元，陳國年

（1.江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212114；2.江蘇省電力公司，江蘇 南京 210024）

近年來在節(jié)能減排的政策方針下，大批火電大機(jī)組正在替代小機(jī)組集中供熱。一些大機(jī)組供熱系統(tǒng)比較復(fù)雜，部分供熱系統(tǒng)已不屬于單純的熱電聯(lián)產(chǎn)方式[1]，如某些機(jī)組在鍋爐側(cè)和汽輪機(jī)側(cè)同時對不同要求的用戶供熱；為滿足運行監(jiān)控和指標(biāo)核算的不同需要，供熱計量布點也較多，在機(jī)組熱力系統(tǒng)邊界、廠界和用戶端配置了供熱計量裝置，供熱指標(biāo)統(tǒng)計亦趨復(fù)雜。

在電力行業(yè)內(nèi)普遍依據(jù)熱量法原理計算供熱機(jī)組的指標(biāo)。供熱比[2]作為供熱機(jī)組熱電產(chǎn)品能耗分?jǐn)偟囊粋€重要指標(biāo)，在電廠日常統(tǒng)計中最為關(guān)鍵。計算供熱比的主要目的是為進(jìn)一步將入爐燃料量、廠用電量等能耗合理地分配到熱電產(chǎn)品上?！痘鹆Πl(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算方法（DL/T 904—2004）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）中把供熱比定義為統(tǒng)計期內(nèi)的機(jī)組供熱量與汽輪機(jī)熱耗量之比值。過去，小機(jī)組通常由汽輪機(jī)抽汽或乏汽對外供熱，均按照《標(biāo)準(zhǔn)》計算供熱比。但對有鍋爐側(cè)直接供熱的大機(jī)組而言，機(jī)組供熱量為爐側(cè)與機(jī)側(cè)供熱量之和，汽輪機(jī)組耗熱量并不包含全部供熱量,顯然用《標(biāo)準(zhǔn)》供熱比定義式計算是不恰當(dāng)?shù)?；此外《?biāo)準(zhǔn)》對機(jī)組供熱量的計量位置沒有明確規(guī)定，在電廠統(tǒng)計中存在差異，缺少可比性，大機(jī)組復(fù)雜供熱系統(tǒng)指標(biāo)統(tǒng)計的規(guī)范性是一個共性問題。

1 非熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組能耗分?jǐn)?/h2>

1.1 鍋爐輸出熱量與產(chǎn)品熱耗量分?jǐn)?/h3>

在燃煤電廠，一個統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的入爐燃料量及其熱值通常可由入爐計量和取樣化驗直接統(tǒng)計得到，但對供熱機(jī)組而言，在生產(chǎn)指標(biāo)日常統(tǒng)計中必須把入爐燃料量、廠用電量等消耗量分?jǐn)偦蚍峙涞綗帷㈦姷犬a(chǎn)品上去。熱量法是按機(jī)組產(chǎn)品所對應(yīng)耗熱量占總熱量的比例進(jìn)行分配的一種方法，正確計算分配比例是供熱機(jī)組生產(chǎn)指標(biāo)日常統(tǒng)計中最為關(guān)鍵的工作。由電廠鍋爐原理知，在一個統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的鍋爐總輸出熱量：

式（1）中：Q1為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)鍋爐總輸出熱量，kJ；Qr為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)鍋爐總輸入熱量，kJ；ηb為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)鍋爐平均熱效率；B為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)入爐總?cè)剂狭浚琸g；q為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)入爐燃料平均熱值，kJ/kg。

在鍋爐輸出熱量中除了用于發(fā)電、供熱（變成產(chǎn)品）外，還包含了生產(chǎn)工藝過程中鍋爐的蒸汽吹灰、排污、汽水取樣、泄漏、管道散熱等熱量消耗或損耗，不妨將這部分未被產(chǎn)品有效利用的鍋爐輸出熱量總和稱為鍋爐自耗熱量；又遵照《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的機(jī)組總能耗應(yīng)區(qū)分為生產(chǎn)和非生產(chǎn)兩大類，非生產(chǎn)耗能必須單獨統(tǒng)計。據(jù)此，可以將統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的鍋爐總輸出熱量分為由生產(chǎn)耗熱量（發(fā)電、供熱耗熱量）、非生產(chǎn)耗熱量和鍋爐自耗熱量構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 供熱機(jī)組輸入與輸出能量的統(tǒng)計模型

圖1中，Qs為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)鍋爐自耗熱量，kJ；Qe為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)機(jī)組發(fā)電耗熱量，kJ；Qh為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)離開機(jī)爐主系統(tǒng)邊界的供熱量，kJ；Qo為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)非生產(chǎn)耗熱量，kJ。并且：

由于鍋爐輸出熱量中未被發(fā)電和供熱利用的熱量Qs是在生產(chǎn)熱、電產(chǎn)品時伴隨產(chǎn)生的熱耗或損耗，故這部分耗熱量及其對應(yīng)的燃料消耗應(yīng)分?jǐn)偟疆a(chǎn)品中去，按常規(guī)方法此自耗熱量以管道效率的指標(biāo)衡量[2]，即：

式（3）中：ηp為統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的平均管道效率。

管道效率數(shù)值大小與機(jī)組類型及供熱期內(nèi)鍋爐蒸汽吹灰、排污、泄漏等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)實際運行情況計算確定。為了把鍋爐自耗熱量按相同比例分?jǐn)偨o式（2）右邊其他耗熱項，只要將式（3）代入式（2），整理即得：

分別令：

則：

式（5）中：Q'e，Q'h，Q'o即是統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的鍋爐輸出熱量中分配給發(fā)電、供熱和非生產(chǎn)類產(chǎn)品的熱耗量，kJ。

1.2 供熱比與鍋爐入爐燃料量的分?jǐn)?/h3>

在式（5）兩邊同時除以Q1即得：

分別令：

則式（6）可寫為：

式（7—10）中：λe，λh，λo分別為在統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)供熱機(jī)組發(fā)電產(chǎn)品、供熱產(chǎn)品以及非生產(chǎn)類產(chǎn)品各自所分?jǐn)偟臒岷牧颗c鍋爐總輸出熱量的比例，它們是基于鍋爐輸出熱量為基數(shù)的分配比例。

假設(shè)在統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)供熱機(jī)組發(fā)電、供熱和非生產(chǎn)類產(chǎn)品所分?jǐn)偟娜霠t燃料消耗量分別是Be，Bh，Bo（單位：kg），且：

則由式（11）和式（1）得到：

式（12）表明發(fā)電、供熱和非生產(chǎn)所分?jǐn)偟娜剂狭拷?jīng)鍋爐轉(zhuǎn)換后其輸出熱量之和等于鍋爐總輸出熱量，對照式（5）可知 Beqηb=Q'e，Bhqηb=Q'h，Boqηb=Q'o，將它們整理得到：

由式（14）進(jìn)一步可得機(jī)組的單位供熱量標(biāo)準(zhǔn)煤耗率（單位：kg/GJ）為：

由此按式（13—15）可以計算出任意一個統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的發(fā)電、供熱和非生產(chǎn)類產(chǎn)品所分?jǐn)偟娜剂舷牧俊１仨氈赋鲈趹?yīng)用式（13—15）計算時，鍋爐效率和管道效率應(yīng)該是機(jī)組統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)的平均值，并且與同期機(jī)組發(fā)電煤耗對應(yīng)的鍋爐效率和管道效率是相同的。為了減小統(tǒng)計誤差，供熱時段統(tǒng)計周期不能過長，一般的電廠可做到每8 h為一個統(tǒng)計時段。進(jìn)一步考察式（14）并由式（1）聯(lián)合求解得到：

同理：

顯然在式（17—19）中，λe，λh，λo即是統(tǒng)計期內(nèi)對供熱時段的入爐燃料總量進(jìn)行分配的比例，把其中λh稱作為供熱比，它是指離開機(jī)爐主系統(tǒng)邊界時的供熱量與鍋爐總輸出熱量之比，即式（8）給出的定義式。類似的可用λe，λh，λo對機(jī)組供熱時段的有關(guān)廠用電量等指標(biāo)進(jìn)行分配。另外上述計算中涉及的每個量都系同一供熱時段內(nèi)的量，并注意供熱時段與統(tǒng)計期的區(qū)別。

1.3 機(jī)組供熱比的簡捷計算

在電廠日常統(tǒng)計實戰(zhàn)中,若采用定義式（8）計算供熱比通常是困難的，主要原因在于鍋爐總輸出熱量的計算中對鍋爐排污、吹灰、疏水、自用蒸汽及系統(tǒng)泄漏等消耗或損耗熱量難以統(tǒng)計，為此把式（17）變換為：

式（20）表明機(jī)組的供熱比等于供熱分?jǐn)偟娜剂舷牧颗c入爐燃料總量之比，它以燃料量之比代替熱量之比，克服了用定義式（8）計算時的困難，只要按式（14）計算得到供熱燃料消耗量，再根據(jù)式（20）計算機(jī)組的供熱比。同理，把式（19）變換為：

由式（21）、式（10）計算 λo，λe。 對于非生產(chǎn)類燃料消耗量，大多數(shù)情況下可由現(xiàn)場計量直接統(tǒng)計得到。 實踐表明采用式（14）、式（15）、式（20）、式（21）計算供熱機(jī)組指標(biāo)是一種簡捷方法。

2 熱電聯(lián)產(chǎn)方式機(jī)組供熱比

上述討論了非熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱比的計算方法。同樣，對于純熱電聯(lián)產(chǎn)方式的機(jī)組，若統(tǒng)計期內(nèi)供熱時段的汽輪發(fā)電機(jī)組的熱耗量為Qu（單位：kJ），則：

代入式（4）即得：

又假設(shè)供熱時段內(nèi)沒有非生產(chǎn)熱耗即Qo=0，則Q1簡化為：

將式（22）代入非熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱比定義式（8），得：

式（23）表明熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱比在數(shù)值上等于供熱量與汽輪機(jī)組熱耗量之比，這與《標(biāo)準(zhǔn)》給出的供熱比定義式完全相同，說明《標(biāo)準(zhǔn)》給出的供熱比定義式僅是非熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱比定義式（8）的特例，即定義式（8）具有通用性，而《標(biāo)準(zhǔn)》給出的定義式僅適用于純熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組且在供熱期間沒有非生產(chǎn)耗能的情形。

3 機(jī)組供熱計量統(tǒng)計及用戶受（售）熱煤耗

在同一供熱系統(tǒng)中不同物理位置工質(zhì)參數(shù)是不同的，供熱量具有顯著的位置屬性。對機(jī)組供熱量計量位置作出統(tǒng)一的規(guī)定是必要的，本文將離開機(jī)爐主系統(tǒng)邊界時的供熱數(shù)量作為機(jī)組供熱量統(tǒng)計，即把計量點放在機(jī)爐主系統(tǒng)邊界上，式（14）表明了在機(jī)爐主系統(tǒng)邊界上輸出一定供熱量時所分?jǐn)偟腻仩t入爐燃料量。對于在機(jī)爐主系統(tǒng)邊界以外位置測量的供熱量，如減溫減壓裝置下游或更遠(yuǎn)的地點，則在計算機(jī)組供熱指標(biāo)時，應(yīng)消除供熱計量點位置不同產(chǎn)生的影響，把計量熱量統(tǒng)一歸算至機(jī)爐主系統(tǒng)邊界上，按機(jī)組主系統(tǒng)邊界至計量點之間的設(shè)備及管系的運行熱效率歸算：

式（25）中：Qloc為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)位于機(jī)爐主系統(tǒng)邊界外測量裝置計量的供熱量，kJ；ηrw為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)機(jī)爐主系統(tǒng)邊界至測量點之間設(shè)備及管系平均運行熱效率。

在用戶端計量的熱量可以稱之為受熱量或售熱量，按上述的方法可方便地計算某用戶的受（售）熱煤耗：

或

式（26，27）中：Qsal,i為某用戶受（售）熱量，kJ；Bsal,i為某用戶受（售）熱煤耗量，kg；bsal,i為某用戶的單位受（售）熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg/GJ；ηrw,i為統(tǒng)計期供熱時段內(nèi)某熱用戶計量點至供熱機(jī)組主系統(tǒng)邊界間的設(shè)備及管系平均運行熱效率。

4 結(jié)束語

本文應(yīng)用熱量法基本原理把鍋爐輸出熱量作為能耗分配基數(shù)定義了機(jī)組供熱比，它適用于非熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱指標(biāo)的計算，定義具有通用性。本文進(jìn)一步給出了供熱機(jī)組指標(biāo)統(tǒng)計中的簡捷計算方法，在電廠日常統(tǒng)計工作中采用供熱比等于供熱分?jǐn)偟娜剂舷牧颗c入爐燃料總量之比這一關(guān)系，將大大減輕日常統(tǒng)計工作量。同時還討論明確了行業(yè)《標(biāo)準(zhǔn)》關(guān)于機(jī)組供熱比定義式的適用條件是純熱電聯(lián)產(chǎn)方式且供熱時段內(nèi)沒有非生產(chǎn)耗能的情形。

由于機(jī)組供熱量計量具有顯著的位置屬性，因此統(tǒng)一規(guī)范機(jī)組供熱量計量統(tǒng)計方法是必要的，選擇將機(jī)爐主系統(tǒng)邊界作為機(jī)組的供熱量計量點是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

[1]重慶大學(xué).熱力發(fā)電廠[M].北京：電力工業(yè)出版社，1982.

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