北方某地?zé)犭娐?lián)產(chǎn)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(zé)任公司位于黑龍江省哈爾濱市，經(jīng)過五期擴(kuò)建和油改煤工程，總裝機(jī)量800 MW。承擔(dān)著哈爾濱市原動力區(qū)、香坊區(qū)、原馬家溝機(jī)場開發(fā)區(qū)所屬單位、學(xué)校、居民的采暖和部分生產(chǎn)用汽。現(xiàn)有供熱面積850×104m2，供熱半徑5.5 km。

哈熱擬擴(kuò)建2×300 MW供熱機(jī)組，為此計劃關(guān)停哈熱公司2×100 MW供熱機(jī)組(5號，6號機(jī)組)和已簽訂責(zé)任書的關(guān)停牡丹江第二發(fā)電廠1×100 MW(4號機(jī)組)的替代項目，使用關(guān)停容量300 MW。本期工程應(yīng)先拆小機(jī)組，后建設(shè)2×300 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，計劃在2011年左右投產(chǎn)。哈爾濱熱電有限公司現(xiàn)實際供熱面積約為1 187萬m2，其中老網(wǎng)供熱面積為396萬 m2，新網(wǎng)供熱面積為343萬m2。香坊網(wǎng)分為投資公司和自用網(wǎng)，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(dá)180 d，每年用于供熱消耗約占煤炭總量29%，造成嚴(yán)重的大氣環(huán)境污染。哈爾濱市供熱特點如下:1)采用熱電聯(lián)產(chǎn)的時間較長。2)具有較長的采暖期。3)發(fā)電機(jī)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(dān)熱負(fù)荷

根據(jù)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(zé)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(zé)任公司在各個室外溫度下所對應(yīng)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(jù)表1做出熱負(fù)荷延續(xù)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(zé)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(shù)為2 318 h。

2.1.2 鍋爐房獨立承擔(dān)熱負(fù)荷

2007年～2008年采暖季，鍋爐房沒有和熱電廠聯(lián)合供熱，單獨承擔(dān)負(fù)荷，根據(jù)面積熱指標(biāo)52.67 W/m2，按鍋爐房供熱總面積可得鍋爐房的熱負(fù)荷最大時供熱量為622.2 GJ/h。

做出熱負(fù)荷延續(xù)時間圖，則曲線和縱坐標(biāo)軸、橫坐標(biāo)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(jīng)過煤質(zhì)分析，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)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(biāo)準(zhǔn)煤)為8.27×104t。按實際煤的發(fā)熱量為20 932 kJ換算成實際煤量為1.16×105t。

2.2 聯(lián)合供熱

2.2.1 2008年～2009年采暖期

經(jīng)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(dá)到1 615×104m2，按照標(biāo)準(zhǔn)年面積熱指標(biāo)可以計算出供熱總負(fù)荷為850.6 MW，哈爾濱熱電有限責(zé)任公司可以提供的熱量為960×0.73×106=700.8 MW。調(diào)峰鍋爐房開始運行時的室外溫度為-18.08℃。利用標(biāo)準(zhǔn)年面積熱指標(biāo)52.67 W/m2，可得供暖負(fù)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(zé)任公司所需提供的熱量為806.1×104GJ。

可以看出，通過聯(lián)合供熱哈爾濱熱電有限責(zé)任公司供熱機(jī)組的額定工作小時數(shù)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(jī)組小時利用率提高，提高了熱電公司的經(jīng)濟(jì)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(yīng)降低，有利于保護(hù)環(huán)境。

2.2.2 現(xiàn)有裝機(jī)最大工況

在現(xiàn)有供熱面積基礎(chǔ)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(fù)荷延續(xù)時間圖見圖 2。

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

3 結(jié)果分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析計算

1)熱電聯(lián)產(chǎn)的總熱效率:

供熱式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的蒸汽流既發(fā)電又供熱，其年平均總熱效率應(yīng)大于45%。對燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)，年平均總熱效率要大于55%，熱電比應(yīng)大于 30%。

2)熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比β:

我國對熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比對于不同規(guī)模的熱電廠有不同規(guī)定，具體為:單機(jī)容量在50 MW以下的熱電機(jī)組，其值應(yīng)大于100%，單機(jī)容量在50 MW～200 MW，其值應(yīng)大于50%，單機(jī)容量在200 MW以上的抽汽、凝汽兩用機(jī)組，采暖期熱電比應(yīng)大于50%。

3)燃料節(jié)約量:

其中，Bf為熱電分產(chǎn)的燃料消耗量;BL為熱電聯(lián)產(chǎn)的燃料消耗量。

4)熱電成本分?jǐn)偙圈聄:

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

3.2 聯(lián)合采暖與分散采暖經(jīng)濟(jì)效益對比

1)熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益。a.熱電聯(lián)產(chǎn)總熱效率。經(jīng)過熱電聯(lián)產(chǎn)，哈爾濱熱電廠的總熱效率逐年上升。對于節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益的幫助是很大的。b.熱電聯(lián)產(chǎn)熱電比。單獨考慮熱電廠提供的熱量和產(chǎn)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(lián)產(chǎn)熱電比分別為60%，53%，達(dá)到了國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，使熱電廠的效率大大提高。c.燃料節(jié)約量。由凝汽式發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)槌槠桨l(fā)電，可以節(jié)省的煤款大約為2 415萬元、3 150萬元。由此可見通過聯(lián)合供熱，哈爾濱熱電廠可以節(jié)約大量的燃煤，給公司帶來切實的經(jīng)濟(jì)利益。d.熱電成本分?jǐn)偙取９枮I熱電廠的熱電成本分?jǐn)偙葹?.55，達(dá)到了一個比較合理的水平。2)區(qū)域鍋爐房的經(jīng)濟(jì)效益。聯(lián)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(jīng)濟(jì)效益大大提高。

4 結(jié)語

熱電聯(lián)產(chǎn)和調(diào)峰鍋爐房聯(lián)合供熱是既產(chǎn)電又產(chǎn)熱的先進(jìn)能源利用形式，與熱電分產(chǎn)，鍋爐房單獨供熱相比具有很多優(yōu)點:1)降低能源消耗;2)提高空氣質(zhì)量;3)補(bǔ)充電源;4)節(jié)約城市用地;5)提高供熱質(zhì)量;6)便于綜合利用;7)改善城市形象。

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