熱電廠運行調(diào)優(yōu)及熱聯(lián)合節(jié)能的實現(xiàn)

郜堯昌

摘要：對熱電廠調(diào)優(yōu)運行以及熱聯(lián)合節(jié)能效果，是在經(jīng)過長期的熱電廠的運行調(diào)優(yōu)工程的實踐之后，得到的運行模式的優(yōu)化結(jié)果。本文結(jié)合某燃氣輪機熱電廠的熱電聯(lián)供應(yīng)系統(tǒng)，運行優(yōu)化以及熱聯(lián)合節(jié)能實現(xiàn)的模式進行分析。對于熱電廠中各種環(huán)節(jié)和設(shè)備的節(jié)能改造，提出了各個環(huán)節(jié)的措施。對于進行熱聯(lián)合節(jié)能梯級利用，經(jīng)過系統(tǒng)改造后，將天然氣的耗費量大大降低的效果進行論證，提出了節(jié)能減排的熱電廠運行優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：熱電廠；運行調(diào)優(yōu)；熱聯(lián)合節(jié)能

某燃氣輪機熱電廠位置較為偏遠，位于邊疆地區(qū)，作為企業(yè)的自備電站，該熱電廠主要應(yīng)用在石化煉油化肥等生產(chǎn)，用電蒸汽需要其所屬的電廠常年運行的是傳統(tǒng)的運行生產(chǎn)模式，也叫孤網(wǎng)運行模式。但是這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式系統(tǒng)穩(wěn)定性差，運行成本高。為了保證下游企業(yè)和電廠的生活生產(chǎn)用電，達到資源能耗的節(jié)約，降低生產(chǎn)成本。因此，對于該熱電廠進行熱電器聯(lián)合運行模式的改造，希望能夠達到節(jié)能減排的效果。實踐證明，經(jīng)過熱聯(lián)合節(jié)能優(yōu)化改造，各方面的熱能動力系統(tǒng)均得到了調(diào)優(yōu)和改造，資源得到了節(jié)約，經(jīng)濟效益顯著提高[1]。

一、熱動系統(tǒng)組成

熱動系統(tǒng)指的是熱電生產(chǎn)設(shè)備中的各個設(shè)備，包括燃氣輪機發(fā)電裝置熱鍋爐等等。該熱電廠的熱電生產(chǎn)設(shè)備包含了七臺燃氣輪機發(fā)電裝置，還有七臺余熱鍋爐，經(jīng)過對燃氣溫度的分級利用，在余熱鍋爐中改造了熱電聯(lián)產(chǎn)方式，將原有的燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，利用其工作原理進行了熱能梯級的改造。

對于常規(guī)裝置中的電產(chǎn)品效率偏低的情況予以規(guī)避。使用天然氣作為燃氣輪機的燃料，將低溫腐蝕的問題進行了解決。在運行過程中發(fā)現(xiàn)該余熱鍋爐排煙溫度經(jīng)過挖掘系統(tǒng)的潛力挖掘之后，可以達到120℃。而單臺燃機熱電系統(tǒng)應(yīng)用的效率可以提高到90%以上。

從這些參數(shù)可以看到系統(tǒng)中燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，充分利用系統(tǒng)中的燃氣溫度，可以拓寬排氣溫度，甚至可以達到余熱鍋爐中的近千溫差，充分利用系統(tǒng)中的熱效率，可以將系統(tǒng)節(jié)能潛力挖掘到最大。對于燃氣機設(shè)備配套中的余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)進行了分析。例如七臺中的燃機配套余熱鍋爐中的三臺，是1.6mp A275攝氏度。而經(jīng)過改造之后，實現(xiàn)了雙壓余熱鍋爐，蒸汽溫度達到420度，生產(chǎn)達到4.0mpa[2]。

由于熱電廠在企業(yè)中使用了自備電站，因此與當(dāng)?shù)氐膰译娋W(wǎng)進行了硬件連接。在短期聯(lián)網(wǎng)運行中，除了為煉油廠石化廠化肥廠等單位提供了工業(yè)蒸汽和生產(chǎn)用電，還為家屬區(qū)提供了冬季供熱生活用電和熱源，進一步提高了生產(chǎn)運行效益，減少了二氧化碳排放，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

二、改造前后的對比。

1、在改造前發(fā)電廠實行孤網(wǎng)運行

由于當(dāng)?shù)氐靥庍吔貐^(qū)，因此海拔和溫度條件都較為惡劣，給燃機機組負荷能力帶來壓力。當(dāng)熱電廠的海拔高度達到1200米的時候，積電發(fā)電負荷為11.3MW此時受到大氣溫度影響，燃氣輪機的效率是非常大的。機組額定出力為12.1MW按照熱電廠機組年均負荷水平來進行統(tǒng)計。夏季中午前后氣溫可以達到38℃以上。大部分時間機組的帶負荷能力是非常大的，燃氣輪機發(fā)電裝置，運行一般都能達到8.5MW因此在這種條件和環(huán)境下，相同工況下燃料的單位耗費是非常高的。電力系統(tǒng)往往在大機組切換的時候，機組帶負荷能力較差，即便是使用了備用機組，依然是出現(xiàn)容量不足的情況，無法滿足大機組的要求。在啟動了燃機之后，造成的后果使機組投放方式不合理。每臺機組平均負荷在6.5MW之間，因此提供了蒸汽鍋爐[3]。

這部分參數(shù)的蒸汽開始在能源消耗上發(fā)揮作用。每臺蒸汽可以消耗80NM左右的天然氣，使用燃機配備的余熱鍋爐，將熱電廠中的設(shè)備的生產(chǎn)蒸汽加以利用，可以補充燃料4.0mpA蒸汽，消耗的天然氣，能耗降低了許多，使用天然氣的鍋爐以及余熱鍋爐相互結(jié)合的方法?？梢詫θ細庹羝南挠枰匝a充[4]。

2、在聯(lián)網(wǎng)前，機組負荷臺灣溫度都與企業(yè)的電力和蒸汽需求不匹配，排煙溫度較低，聯(lián)網(wǎng)前燃機負荷較大，蒸汽的供應(yīng)往往與電力的供應(yīng)不相匹配，無法滿足于了鍋爐的蒸汽熱力參數(shù)，要求，因此必須投入煙道，不然才能提高煙溫。但是這種方式在冬季運行的時候，表現(xiàn)出較大的問題。由于孤網(wǎng)運行，機組時常發(fā)生跳機，電力系統(tǒng)的運行可靠性變得較差，企業(yè)為企業(yè)生產(chǎn)和職工生活供應(yīng)穩(wěn)定的電力，就容易由于負荷被甩的情況。

在改造之后，對于熱電廠的燃機機組，在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下的熱力性能進行了摸底，對比了燃機運行的參數(shù)和數(shù)據(jù)，按照當(dāng)?shù)氐拇髿鉁囟仍诜€(wěn)定運行若干個小時之后，對于兩臺機組發(fā)電耗費的天然氣量進行了測試，發(fā)現(xiàn)通過對現(xiàn)有機組機組負荷的提高，可以降低單位耗費，提高燃機機組負荷之后，單位電能的天然氣耗費量降低是非常顯著的。同時由于化肥廠是石油基地的重要保障。

因此利用燃機輪機排氣余熱，加大了系統(tǒng)中補燃量，滿足了生產(chǎn)用蒸汽的要求，擺脫了燃氣輪機機型限制的問題。對于實際測得的燃機排煙溫度，發(fā)現(xiàn)有了明顯的提升，在保證相同蒸發(fā)量的條件下，負荷提高了EMW節(jié)約不然用天然氣200NM降低了生產(chǎn)成本。正常運行之后，熱電廠的余熱鍋爐能夠滿足石化廠1.6mpA蒸汽的用量，每臺鍋爐產(chǎn)量為20T每小時，節(jié)能優(yōu)化改造收益。經(jīng)過改造，優(yōu)化了系統(tǒng)的燃機運行模式和系統(tǒng)用能負荷，在經(jīng)濟效益上取得了顯著的結(jié)果，天然氣單位耗費量降低了15%以上，機組發(fā)電負荷大大提高，發(fā)電量明顯提升，機組也減少了啟停的次數(shù)。

結(jié)語：

經(jīng)過電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和燃機發(fā)電機組的合理配置，燃氣排氣溫度有所提高，相應(yīng)品質(zhì)的和數(shù)量的蒸汽量大大增多。采取優(yōu)化后的運行方式，解決了機組檢修間隔的確定問題，實現(xiàn)了燃機設(shè)備運行制度中安排的檢修周期維護和檢查。在額定運行工況下，實現(xiàn)定期的目標，動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也大大提高。而且由于石化企業(yè)熱能動力系統(tǒng)相對復(fù)雜，在企業(yè)中運用調(diào)優(yōu)運行方式，能夠充分挖掘系統(tǒng)的節(jié)能潛力，將行業(yè)的系統(tǒng)界限予以打破，大大提升了企業(yè)的節(jié)能效果，并且對單元設(shè)備的熱效率，以及電廠機組的容量，都能夠進行提高，提升了機組的運行效率。而且采用熱烈和方式，能夠充分挖掘電熱聯(lián)產(chǎn)的綜合性能，使用梯級用熱，還提高了全系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)節(jié)能和減排。

參考文獻：

[1]李靜宜，臧杰立.熱電廠采用熱電冷聯(lián)供的適用性分析[J].制冷與空調(diào)，2010，（1）：99-104.

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[4]何敬東.小型熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的能量梯級利用[J].熱力發(fā)電，2005，（8）：42-44.