利用發(fā)電廠蒸汽梯級(jí)利用的熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能改造熱經(jīng)濟(jì)性分析

谷凱娜　姚瑤　展可法

摘? 要：本文以內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機(jī)組為例，提出采用“蒸汽梯級(jí)利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)方案，即從機(jī)組鍋爐主蒸汽抽汽，為1臺(tái)新增背壓式功熱汽輪機(jī)供汽，背壓機(jī)排汽作為園區(qū)工業(yè)用汽，以替代現(xiàn)有兩臺(tái)75t/h蒸汽鍋爐。本文提出的技術(shù)方案達(dá)到了淘汰落后產(chǎn)能、提高能源利用率的目的，為發(fā)電廠節(jié)能改造提供了一種參考。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn);蒸汽梯級(jí)利用;背壓式汽輪機(jī);工業(yè)用汽;熱經(jīng)濟(jì)性

1 前言

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量約占全國(guó)能源消耗總量的70%，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗平均比國(guó)際先進(jìn)水平高出30%左右。生產(chǎn)工藝相對(duì)落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、熱量利用率低、能量沒(méi)有得到充分利用是能耗高的主要原因。

因此，充分挖掘節(jié)能潛力，提高能源利用率，同時(shí)又減少燃煤的使用，減少煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，是目前我國(guó)節(jié)能減排綠色環(huán)保工作的重要任務(wù)。

2 技術(shù)方案

2.1 技改原因

本文以內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機(jī)組為例，提出利用該機(jī)組為工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)用汽，以替代園區(qū)內(nèi)兩臺(tái)75t/h蒸汽鍋爐。該2×75t/h鍋爐未進(jìn)行脫硫、脫硝及相應(yīng)的環(huán)保改造，隨時(shí)面臨嚴(yán)重的政策性關(guān)停風(fēng)險(xiǎn)。該兩臺(tái)鍋爐為園區(qū)內(nèi)甲醇廠的唯一汽源，兩臺(tái)鍋爐一旦關(guān)停，工廠將面臨全面被迫停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，為積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排要求，保障甲醇廠的正常穩(wěn)定生產(chǎn)，擬對(duì)該機(jī)組進(jìn)行改造，采用“蒸汽梯級(jí)利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能改造技術(shù)”進(jìn)行合理改造，利用鍋爐主蒸汽作為背壓式功熱汽輪機(jī)的進(jìn)汽，拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電量并入廠用電系統(tǒng)，可有效降低機(jī)組廠用電率，給企業(yè)帶來(lái)相當(dāng)可觀的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益;同時(shí)，背壓式汽輪機(jī)的排汽作為工業(yè)供汽，取代2×75t/h鍋爐為工廠生產(chǎn)工藝穩(wěn)定熱源，既能保障工業(yè)生產(chǎn)，又能淘汰落后產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，具有非常重要的環(huán)保和社會(huì)效益。

2.2 發(fā)電機(jī)組及園區(qū)工業(yè)用汽參數(shù)

發(fā)電廠自投運(yùn)起，未開(kāi)展節(jié)能改造工作，存在機(jī)組能耗明顯偏高，廠用電率較大等問(wèn)題。目前發(fā)電廠每臺(tái)機(jī)組工業(yè)抽汽量可達(dá)300 t/h，鍋爐效率87%，汽輪機(jī)熱耗8900-9000 kJ/kWh;供電煤耗396 g/kWh，發(fā)電煤耗360 g/kWh，廠用電率11.61%;機(jī)組負(fù)荷70-75%，年利用小時(shí)數(shù)4540 h。

園區(qū)內(nèi)甲醇廠生產(chǎn)過(guò)程中空壓機(jī)、氧壓機(jī)、合壓機(jī)均采用小汽輪機(jī)拖動(dòng)運(yùn)行，所需工業(yè)用汽參數(shù)為3.5 MPa、435 ℃，甲醇廠生產(chǎn)啟動(dòng)過(guò)程中工業(yè)供汽需求為100 t/h，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中部分工業(yè)用汽由工藝生產(chǎn)中廢汽供給，外部工業(yè)供汽需求為50-60 t/h左右。

2.3 技改方案

技術(shù)方案如下：

（1）在發(fā)電廠1#、2#鍋爐主蒸汽管上分別打孔抽汽，設(shè)置隔離閥，抽汽引至背壓式功熱汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)汽管道，可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行調(diào)整和供熱汽源切換的靈活性;

（2）背壓式汽輪機(jī)拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)電量擬并入電廠的廠用電公用段;

（3）汽輪機(jī)排汽作為甲醇廠的工業(yè)供汽汽源，考慮日常工業(yè)用汽需求為50-60 t/h，啟動(dòng)過(guò)程需求為100 t/h，故設(shè)計(jì)時(shí)汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量選為60 t/h，并設(shè)置減溫減壓器作為旁路，管路按100 t/h設(shè)計(jì)，充分保證在甲醇廠工藝啟動(dòng)過(guò)程中、汽輪發(fā)電機(jī)組故障或停機(jī)檢修時(shí)的工業(yè)供汽的穩(wěn)定性。

3 機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性分析

（1）汽輪發(fā)電機(jī)組出口電功率

汽輪機(jī)軸功率×機(jī)械效率×異步發(fā)電機(jī)效率

2280.2×0.99×0.95=2144.5kW

（2）功熱汽輪發(fā)電機(jī)組全年發(fā)電量

由于甲醇廠工業(yè)供汽需求為全年，保守按8400小時(shí)計(jì)算，汽輪發(fā)電機(jī)組全年發(fā)電量為：

發(fā)電功率×8400

2144.5×8400=1801.4萬(wàn)kWh

該項(xiàng)目實(shí)施后，汽輪發(fā)電機(jī)組可新增年發(fā)電量1801.4萬(wàn)kWh，所發(fā)電量并于廠用電公用段，據(jù)2017年數(shù)據(jù)全廠發(fā)電量170000萬(wàn)kWh，廠用電量19742 萬(wàn)kWh，廠用電率11.61%。經(jīng)初步計(jì)算，技術(shù)改造后，廠用電率可降至10.55%，廠用電率下降1.06%。

根據(jù)200MW空冷機(jī)組小指標(biāo)對(duì)機(jī)組效率影響參考，“廠用電率每降低1%，影響煤耗4.05g/kWh”，則技術(shù)改造后，折合影響煤耗約4.29g/kWh。

4 結(jié)論

本文針對(duì)內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機(jī)組現(xiàn)狀，提出采用“蒸汽梯級(jí)利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)方案，總結(jié)如下：

（1）蒸汽梯級(jí)利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能改造技術(shù)先進(jìn)，成熟可靠，前景廣闊，近幾年已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多個(gè)電廠，均取得了良好的效果。

（2）本技改方案擬采用2×200MW機(jī)組鍋爐主蒸汽作為背壓式汽輪機(jī)的汽源，汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量60t/h，汽輪機(jī)拖動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)電量直接并入廠用電系統(tǒng)，汽輪機(jī)排汽作為甲醇廠的工業(yè)供汽，初步設(shè)計(jì)排汽參數(shù)為6MPa、439℃。同時(shí)，新增減溫減壓旁路，管路設(shè)計(jì)流量為100t/h，當(dāng)甲醇廠工藝啟動(dòng)初期作為補(bǔ)充汽源，或當(dāng)功熱汽輪發(fā)電機(jī)組故障、停機(jī)檢修時(shí)作為替代汽源，充分保證工業(yè)供汽的可靠性和穩(wěn)定性。

（3）本技改方案新增1臺(tái)背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組進(jìn)汽參數(shù)12.75MPa、535℃、60t/h，排汽參數(shù)6MPa、439℃，發(fā)電功率2144.5kW，年新增發(fā)電量為1801.4萬(wàn)kWh，可新增發(fā)電收益450.35萬(wàn)元，降低廠用電率1.06%，折合影響供電煤耗約4.29g/kWh。

（4）本方案替代2×75t/h鍋爐為甲醇廠工藝生產(chǎn)提供綠色、穩(wěn)定的熱源，一方面保障甲醇廠的工業(yè)生產(chǎn)，另一方面關(guān)停2×75t/h鍋爐淘汰落后的、能耗高、污染大的落后產(chǎn)能，將實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，具有非常重要的環(huán)保和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]? 李建武，王安建，王高尚. 中國(guó)能源效率及節(jié)能潛力分析[J]. 地球?qū)W報(bào)，2010，31（5）：733-740.