不同供熱參數下的熱電聯產機組節能比較

孫軼卿 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司

不同供熱參數下的熱電聯產機組節能比較

孫軼卿 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司

熱電聯產機組相比普通化石燃料電廠具有明顯的節能優勢。而選址的不同會導致熱電廠供汽端參數變化。依據某一具體熱電聯產項目，通過計算兩種不同供熱參數下熱電廠的熱經濟性指標差異，比較了其對供熱機組熱經濟性的影響，可供有關人員在確定熱電聯產項目選址時參考。

熱電聯產；節能分析；工業供熱

熱電聯產相比較傳統的熱電分產，在產出同樣數量的熱力和電力情況下，熱電聯產方式比熱電分產可以節約約1/3的燃煤，綜合效率可由50%提高到約80%，因此熱電聯產經濟性更好，更符合當前國家節能減排的方針政策。熱電聯產近年在我國各地區得到了蓬勃發展，據了解，到2013年底，我國6 MW及以上熱電聯產裝機已達251.82 GW，比上一年又增加22.97 GW，目前我國熱電裝機容量已居世界首位[1]。

目前很多城市都編制了地區熱電聯產規劃，在具有較大熱負荷需求的工業園區規劃建設了熱電聯產機組。熱電聯產項目前期選址論證時，一般會有2~3個備選的擬建廠址方案[2]。而熱電廠選址導致供熱距離發生變化，將引起熱電廠供熱參數相應變化，因此需要在可行性研究階段就要考慮供熱參數與機組的匹配情況，以使機組在投產運行后達到較佳的經濟運行工況[3]。因此本文擬分析不同供熱參數對于熱電聯產機組熱經濟性的影響，并就某一工程進行實例計算。

1 項目概況

根據《熱電聯產項目可行性研究技術規定》的要求，區域熱電廠的供熱范圍要適中、合理。蒸汽管網的供熱半徑一般以≤ 3～5 km為宜，根據目前已建成的項目，大型工業園或者石化企業距離熱電廠有1～20 km不等。

以廣東某熱電聯產項目為例，根據當地的集中供熱規劃，該項目將滿足該市某街道、某產業轉移工業園、某鎮的近期工業與商業熱負荷需求，擬承擔的熱負荷在考慮同時系數之后，熱電廠熱力站出口的蒸汽參數如表1所示。

表1 熱電廠熱力站出口的蒸汽參數

工程擬建設2臺350 MW超臨界燃煤供熱機組，主機選用國產設備。鍋爐型式為超臨界一次中間再熱直流煤粉爐。汽輪機型式為超臨界三缸兩排汽中間再熱抽凝式汽輪機，過熱蒸汽蒸發量1 150 t/h，過熱蒸汽壓力24.2 MPa，過熱蒸汽溫度566℃，機組回熱系統采用8級非調整抽汽，由3臺高壓加熱器、1臺高壓除氧器和4臺低壓加熱器組成。工業供熱蒸汽由中壓缸某一級調整抽汽供應，因此單臺機組平均熱負荷為270 t/h。機組的原則性熱力系統圖如圖1所示。

圖1 350 MW超臨界熱電聯產機組原則性熱力系統圖

2 系統分析

該項目在初可研報告中擬定了2個選址方案，距離熱負荷中心分別約8 km和15 km。如果按照常規的供熱管網設計，管道壓降約0.06～0.1 MPa/km，溫降約15℃～20℃/km[4]，該項目兩個選址方案供熱管道均較長，若采用常規供熱管網，壓降、溫降均較大，經濟性較差，因此推薦采用“長輸熱網專利技術”[5]，可以將輸送蒸汽的散熱損失與壓力損失分別降低到5℃～7℃/km，0.02～0.03 MPa/km。本次計算取壓降0.025 MPa/km，溫降6℃/km。供熱首站布置在汽機房內，根據其蒸汽參數1.35 MPa，300℃，同時結合7 km供熱管道的總壓降約0.175 MPa、總溫降約42℃，因此8 km供熱管網選址方案的供汽參數選擇為1.35 MPa，300℃，抽汽壓力1.35 MPa。而15 km長供熱方案的管道壓降、溫降勢必更大，因此其供熱首站的蒸汽參數應在8 km供熱管網方案的基礎上另外加上7 km的壓降、溫降，其參數可選擇為1.6 MPa，342℃。

根據汽輪機廠提供的機組熱平衡圖，抽汽壓力1.35 MPa和1.6 MPa對應的抽汽溫度分別為404.7℃、427℃，焓值分別為3 268.8 kJ/kg、3313.4 kJ/kg，將不同供熱距離下供汽參數按焓值折減到抽汽參數后，相應得到不同供熱距離方案下的汽輪機供熱抽汽流量如表2所示。

3 指標計算

由表2可以看出，8km和15km供熱管網方案下，汽輪機供熱抽汽量略有差別（約1.4%）。根據機組的熱平衡圖資料，機組在供熱距離方案1 251.3 t/h抽汽量時的熱耗、功率值分別為q1=6838.3 kJ/kWh、N1=297 253 kW，按熱電聯產經濟指標計算得到機組的發電標準煤耗率：

表2 2種供熱距離對應的工業抽汽參數（單臺機組）

可得到供熱距離方案1下的機組發電標準煤耗率 bd1=252.4 g/kWh。式（1）中：q1為汽輪發電機組的發電熱耗率（kJ/kWh），ηgl為鍋爐效率（本工程計算取鍋爐保證效率93.5%），ηgd為管道效率（一般取0.99），因按文獻[2]中公式7-11采用加權平均法計算年平均發電熱負荷較為復雜，一般工程中難以定量確定各個工況熱負荷的年運行時間，且本工程承擔的熱負荷較為穩定，因此本計算中擬以額定工況發電標準煤耗率代替年均發電標準煤耗率，這并不會影響本文的比擬結論。

根據機組在兩種不同供熱距離方案下的抽汽參數和抽汽量的不同，焓值差Δh= 44.6 kJ/kg，可以測算出兩種方案下的做功差為ΔN=Δh×DC=3131 kW。由于兩種供汽方案下的鍋爐吸熱量Q可認為沒有變化，因此根據毛熱耗率q=Q/N得到，q1× N1= q2× N2，也即

根據式（1）計算得到供熱距離方案2時的發電標準煤耗率bd2=255.1 g/kWh。兩種不同供熱距離方案下發電標煤耗率差異Δbd=2.7 g/kWh，發電標煤耗率變化百分比約1.06%，由此可以看出不同的供熱距離，對于供熱機組的熱經濟性影響還是比較大的。

根據年均供電標準煤耗率計算式：

式（2）中dξ為發電廠用電率，本工程計算取為5%，可得供熱距離方案1、2下的機組年平均供電標準煤耗率分別為bgp1=265.7 g/kWh 、bgp2=268.5 g/kWh。

根據年標準煤耗量計算式：

式（3）中 Pa、rξ 、Qa、brp分別為機組年發電量、供熱廠用電率、年供熱量和年均供熱標煤耗率，其數值都可以按照文獻[2]中相應的公式計算得到，本文計算暫定發電設備年利用小時數為5 500 h，年額定供熱小時數為7 200 h，發電廠用電率為5%。將計算結果代入式（3），得到供熱距離方案1、2下機組的年標準煤耗量分別為70.4萬t和71.5萬t，按目前標煤單價800元/t計算，1年的標煤耗量費用差價就達880萬元。

4 結論

熱電聯產項目選址是一項復雜的系統工程活動，需要綜合考慮征地、環保、建設成本、電網、燃料及水源、社會等諸多因素，選址方案直接關系到節能減排和電廠的經濟穩定運行。本文即從不同供熱距離影響供熱參數，進而對熱電聯產機組熱經濟性產生影響的角度，依據某一具體工程，進行的定性分析和量化計算，通過計算得到了兩種不同供熱距離方案下標準煤年耗量的差異，以此作為機組的年運行成本增加值，可供有關人員在熱電聯產項目初期選址時考慮，以便于做出更科學的決策。

[1] 李鳳琳．熱電聯產正迎發展機遇期[N]．中國能源報，2015-05-25 （15）

[2] 國家經貿委，國家發展計劃委，建設部．熱電聯產項目可行性研究技術規定[S]. 2001.

[3] 方善軍. 熱電聯產發展面臨的問題與展望[J]. 上海節能，2002，(5):14-15.

[4] 羅申國．關于利用電站鍋爐長距離集中供熱的探討[J]．山西焦煤科技，2013，37(11):47-50.

[5] 徐曉光，李斌斌．南通天電長輸熱網及降低熱耗技術的應用[J]．城市建設理論研究：電子版，2013，(11).

INFORMATION AND DYNAMIC

節能信息與動態

崇明縣百戶家庭安裝分布式光伏發電設備

近年來，崇明大力推廣清潔能源應用。2013年，該縣首個家庭“發電站”安裝并網發電，家住廟鎮的徐衛雄率先在自家安裝了6塊太陽能光伏板，每塊面積約1.6 ㎡，發電容量1.5 kW。并網運行后，將平時用不完電力輸送至電網，并收到了崇明供電公司購電費。此后，越來越多的市民對“自家建個發電站”產生濃厚興趣。目前，全縣已有100多戶家庭安裝分布式光伏發電設備，除提供家庭用電，多余的電力均出售給電力公司。 （崇明）

美建成一旋轉生態木屋確保冬暖夏涼

最近，法國一家環保建筑設計公司在美國精心設計，就地取材，用雪松、竹子、石灰巖和莫霍克保護區的木材建成了一套生態木屋。

該旋轉生態木屋總建筑面積為220 ㎡，分上下兩層。臥室、衛生間、廚房和書房一應俱全，另外還有一個大露臺和一個陽臺。天花板高高聳立，窗戶造型彎曲有趣，廚房的花崗巖臺面樸素雅致，書房里窗明幾凈。整個旋轉木屋沐浴在自然光里，使人感到自己和大自然離得很近。

這套木屋可靠下面安裝的設備旋轉180°。房主可使用遙控器對它進行控制，確保屋內冬暖夏涼。冬天可將木屋旋轉讓窗戶面向太陽；夏季，能旋轉木屋使其避免太陽直射窗戶。

整套木屋懸于山坡上，有中軸與地面相連，能抵御8級地震和時速250km的大風。 （李忠東 譯）

Combined Heating and Power Generation Unit Energy Saving Comparision Under Different Heating Parameter

Sun Yiqing
China Energy Construction Group Guangdong Province
Electric Power Design Research Co.,Ltd

Combined heating and power generation unit has obvious better energy saving advantage than traditional fossil fuel power plant. Different site selection will result in the change of power plant steam supply side parameters. Based on some existing combined heating and power generation project, the article calculates difference of thermal economic index under two different heating parameter and analyzes impact on heating unit economy and puts forward reference to site selection for relevant staff to confirm combined heating and power generation projects.

Combined Heating and Power Generation, Energy Saving Analysis, Industrial Heating

孫軼卿：（1985-），男，工學碩士，工程師，主要從事發電廠熱機專業設計工作。

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.01.011