鋼鐵行業自備熱電廠規劃建設方案簡析

李 冰

鋼鐵行業在生產冶煉過程中需消耗大量的蒸汽和電力，目前國內大多數鋼鐵企業均建有自備熱電廠，熱電聯產會帶來成本的降低及污染物排放的減少，對提高企業的經濟效益效果明顯。

鋼鐵行業熱電聯產發展很快，早期由于鋼鐵規模較小，企業自備熱電廠很少，多數企業是由鍋爐直接供熱。近些年，隨著鋼鐵企業生產規模的逐漸擴大，廠內熱負荷及用電量大大增加，同時工藝過程產生大量余熱及煤氣等二次能源，因此大多數鋼鐵企業均已建設了自備熱電廠，既充分利用了余熱資源，同時為企業生產提供可靠的基礎保障。

在鋼鐵行業的熱電供應的規劃過程中，需要關注一些要素，如熱電廠外部建設條件、建設規模的確定、廠址的選擇、供熱方式及參數的確定、政策的支持等問題，它們之間甚至存在著相互矛盾，在進行規劃和建設時需要進行多方面的衡量。

1.外部建設條件

在進行熱電聯產的規劃建設前，首要考慮的是確認外部建設條件，這決定了所規劃的熱電聯產項目的規模、廠址及其未來的發展。外部建設條件主要包括燃料資源的供應地點、供應量、燃料特性及供應可靠性；源、可供支配的水量、可能的供水方案；電力外網的供應體系；工業廢水集中處理系統；交通運輸條件；地區環境承載能力；工程地質、水文氣象條件等。

2.建設規模的確定

（1）熱負荷的影響。鋼鐵企業發展熱電聯產的原則是“以熱定電”，提倡“熱為主，電為輔”，因此在熱電廠建設中熱負荷正確的調查核實和計算至關重要。

目前，部分鋼鐵企業的熱電機組普遍存在機組選型不合理，投產后供熱負荷遠達不到規定容量，熱電機組長期出于凝汽式發電運行方式，節能效益得不到體現。其原因主要有如下幾點：

①在項目可研論證階段，按規劃熱負荷計算熱電廠投產后新增供熱負荷。由于部分規劃項目停、緩建或縮減規模，使得實際熱負荷比規劃熱負荷要小得多，形成熱容量上的較大誤差。

②規劃階段由于具體的工藝方案尚未確定下來，蒸汽用量、蒸汽壓力等級、溫度等參數不是很明確，無法進行細致的熱動力平衡，導致熱負荷預測與實際的偏差。

③不排除有個別企業為了擴大企業自發電比率，盲目擴大發電量，謊報熱負荷，以“熱電聯產”的名義，實現多發電的目的。

應該說，熱負荷是熱電聯產工程建設重要的基礎資料，因此在熱電廠方案建設階段應遵循嚴謹求實的態度，對各類用途的熱負荷進行細致的調查核實，并通過科學的方法進行預測，將誤差降到最低，為建設規模的合理確定打下基礎。

（2）建設進程的影響。企業規劃的建設進程對熱電廠規模的確定也會產生很大的影響。

首先，企業的建設是分階段進行的，熱電廠建設規模的確定不能局限于只考慮近期規劃，應結合中、遠期規劃統籌考慮，同時考慮廠房及配套設施的位置及容量預留等諸多問題。

另外，許多企業在規劃時雖然確定了近、遠期發展規模，但在具體建設過程中會有很多意外，致使對建設進度或建設項目進行調整。這些都會給熱電廠的規劃帶來不確定的因素，使鍋爐及發電機組的參數及規模的確定存在一定的困難。

因此，在規劃和建設熱電廠時，對各個規劃項目進展的預測顯得很有必要，以便充分考慮可能遇到的各個因素，使規劃具有可實施性，分步實施方案的確定會更有針對性。

3.廠址的選擇

鋼鐵企業工序流程多樣，產品種類繁多，不同工序，不同產品結構對熱和電的供應的需求不同，即使是同一種產品，工藝要求不同，對熱和電的需求也不相同。

鋼鐵企業建設熱電廠，主要基于解決企業中各個工序生產、生活的用熱問題。蒸汽輸送受距離的限制， 如輸送距離過大，會出現凝水量增加、水擊等現象，且不能確保用戶的蒸汽參數的要求。蒸汽的壓力等級也影響它的輸送，而輸送高壓蒸汽會使建設投資加大。因此，企業自備熱電廠的廠址原則上應靠近企業的熱力和電力負荷中心，以照顧到廠內不同位置的熱負荷用戶的實際需求，節省管網投資。

此外，熱電廠具體位置的確定時，還應考慮燃料輸送的便捷及電力升壓并網的問題，若采用燃煤方式，還要考慮地區主導風向、燃料運輸、灰渣輸送、環境保護等問題。

總之，熱電廠廠址的選擇是一個需統籌兼顧的問題，要通過建設條件、運營費用、環境影響及安全條件等多方案綜合比較后確定。

4.關于供熱方式的確定

進行鋼鐵企業熱電廠建設方案研究時，需將工藝建設方案同具體供熱方式結合起來。在規劃設計階段，根據蒸汽用戶的用汽量、供應參數等進行供需平衡分析，從而確定熱電機組的供熱方式。由于鋼鐵企業用汽具有蒸汽用量大，用汽品質相差大的特點，因此對企業進行能源潛力分析，找到滿足各工序工藝要求和設備要求的最優化供應方案是十分必要的。

使用蒸汽的各類熱力設備， 要根據蒸汽的壓力和溫度合理使用，充分提高能源利用效率，高品質蒸汽合理梯級使用，以充分發揮蒸汽的效能，避免將較高設計壓力的鍋爐產生出的蒸汽直接節流降壓利用。

例如：對某鋼鐵企業的結構調整規劃中，我們利用富余低熱值煤氣作為鍋爐燃料產生高溫高壓蒸汽，通過熱電聯產，驅動高壓汽輪發電機組，在發電的同時產生中壓背壓汽或抽汽，以帶動工業汽輪機作為高爐鼓風、空氣壓縮機等設施的驅動汽源。同時，富余的中壓背壓汽或抽汽用于驅動中壓汽輪發電機組，同樣在發電的同時還可產生滿足一定要求的低壓背壓汽或抽汽作為低品位能源的再利用。采取這樣的供熱方式，既提高了鋼鐵企業富余二次能源的利用效率，增加了企業自發電比率，同時實現了蒸汽的梯級使用，具有很大的節能潛力。

5.熱電聯產經濟效益分析

對于熱電聯產的經濟效益分析和成本核算，需要關注的是不同因素對成本的影響。就整個熱電廠而言， 總成本由以下 4 部分組成：總投資費用的折舊成本；燃料成本；運行維護成本；財務成本。由于熱電廠產出兩種產品：熱和電，怎樣對總成本進行分攤是個相當復雜的問題，直接影響到供熱和供電雙方的利益的分配。

對熱電廠總熱耗量分配方法的要求，既要反映熱電兩種產品的品位不同，又要正確反映熱電聯產過程的技術完善程度，以促進熱化事業發展，節約能源，其主要包括熱量法、實際焓降法及做功能力法等多種不同方法，每種方法各有利弊，應根據企業實際情況，以最大可能地保障熱電廠、熱用戶、電用戶的利益為確定熱電分攤方案的根本出發點。

同時，依據科學的計量法，合理的制定電價、熱價，是維護熱電聯產事業健康發展的關鍵因素。

6.政策措施

鋼鐵企業熱電廠建設方案的分析研究要依據國家的相關政策，近些年，國家對熱電聯產工作十分重視，在《中華人民共和國節約能源法》、《節能中長期規劃》、《中國21世紀議程》、《中國節能技術政策大綱》、《“十一五”十大重點節能工程》等文件均提出鼓勵、發展熱電聯產，并出臺了《關于發展熱電聯產的規定》及《熱電聯產和煤矸石綜合利用發電項目建設管理暫行規定》等專項政策，對熱電廠的規劃建設具有重要的指導意義。在解讀上述政策時，我們應該根據鋼鐵企業的實際情況，重點理解以下幾方面內容。

（1）貫徹熱電聯產、以熱定電的原則。熱電聯產規劃必須按照“統一規劃、分步實施、以熱定電和適度規模”的原則。根據熱負荷的大小，結合電網對電力的需求情況，確定供熱機組的類型、規模和運行方式。

（2）鋼鐵企業副產大量富余低熱值煤氣，建設自備熱電廠有不同于其他行業的特殊性。國家十大重點節能工程有關“余熱余壓利用工程”中，針對鋼鐵企業明確提出：“推廣低熱值煤氣燃氣輪機技術、純燒高爐煤氣鍋爐發電裝置及低熱值高爐煤氣發電－燃汽輪機裝置。”

（3）企業二次能源等資源綜合利用熱電聯產發電上網應大力鼓勵。隨著經濟的發展，電力系統的改革在加速，對于上網會有更多的配套政策。上網電價和購電價差額應公正、合理，以利鼓勵企業綜合利用資源熱電聯產項目建設的積極性。

（4）上網電量是影響熱電聯產的關鍵問題之一。在《關于發展熱電聯產的規定》中，第九條為 “電力管理部門在制定熱電廠電力調度曲線時，必須充分考慮供熱負荷曲線變化和節能因素，不得以電量指標限制熱電廠對外供熱，更不得迫使熱電廠減壓減溫供汽”；在《熱電聯產和煤矸石綜合利用發電項目建設管理暫行規定》中，第二十四條為“熱電聯產機組在供熱運行時，依據實時供熱負荷曲線，按“以熱定電”方式優先排序上網發電，在非供熱運行時或超出供熱負荷曲線所發電力電量，應按同類凝汽發電機組能耗水平確定其發電調度序位”。

7.發展建議

（1）燃氣-蒸汽聯合循環熱電廠加速建設

高爐煤氣綜合利用一直是鋼鐵企業能源利用的難點，隨著燃氣輪機技術的進一步提高，燃用低熱值煤氣的燃氣蒸汽聯合循環發電技術已被公認為是充分利用鋼鐵聯合企業副產煤氣，提高二次能源利用效率的先進技術。

從1997年寶鋼第一臺150MW燃氣蒸汽聯合循環熱電機組建成至今，國內多家鋼鐵企業已建成近二十臺燃氣蒸汽聯合循環發電機組，取得了良好的經濟效益。

燃氣蒸汽聯合循環發電機組在不外供熱時熱電轉換效率達40%～45%，當采用熱電聯產，外供生產用蒸汽后熱電轉換效率可達58%左右，但國內目前僅寶鋼1臺150MW及武鋼正在建設的2臺150MW為燃氣蒸汽聯合循環熱電機組，即在發電的同時外供蒸汽，實現了減排、發電、提供生產用蒸汽的一舉三得，為純粹意義上的熱電聯產，其余機組均僅用于發電，這大大降低了能源的熱電轉換效率。

在今后鋼鐵企業熱電廠建設方案研究中，建議根據全廠熱負荷需求，對有條件建設燃用低熱值煤氣的燃氣蒸汽循環發電機組的企業，應采用熱電聯產技術，在從而替代熱效率較低的鍋爐，實現能源的最大化利用。

（2）建設方式多元化

目前，國內鋼鐵企業熱電廠均為企業獨立建設，而按照國家“以熱定電”政策，也就是根據熱負荷的大小來決定供熱機組的容量，由于企業自身熱負荷及燃料資源的限制，故一般熱電機組容量不可能很大，這顯然與國家鼓勵發展大型高效熱電機組的相關政策相悖。

隨著我國經濟建設的發展和電力改革力度的加大，由大型鋼鐵聯合企業與電力部門共同出資建設大型熱電機組將是一種可行的建設方式，這種“共同火電”的運行方式在日本鋼鐵業已得到了成功的應用，即由鋼鐵企業提供富余煤氣，同時從熱電廠購買電力及蒸汽負荷，從而達到鋼鐵企業與電力部門的利益雙贏。

出現建設主體的多元化的局面，在一定程度上必然加大了運行管理的困難，因此怎樣協調熱電廠的建設主體與用戶的關系，進行利益合理分配和風險共同分擔；在實現熱電廠經濟效益的同時，保障鋼鐵企業熱用戶及電用戶的實際利益，就顯得非常重要。

8.結束語

以上七個方面對鋼鐵企業熱電廠的規劃和建設進行分析，力求從總體上把握在建設方案研究中遇到的問題。鋼鐵企業的建設是一個動態的過程，受市場、政策及國內外環境等多種因素的影響，決定了在熱電規模的規劃上必須有前瞻性，在投資和管理上要體現靈活性和科學性，在熱電廠的設置和布置上要統籌各方面的因素，在熱電廠的經濟效益分析上要兼顧各方利益，將國家政策、企業利益、運營主體、熱用戶等密切聯系為一個和諧聯動的整體，推動鋼鐵工業及熱電聯產事業的發展。