大型火力發電廠熱網系統方式優化及改造

奚奇峰

【摘? 要】據統計，截止至2016年年底，全國新增煤電裝機規模加上已經拿到“路條”的項目達11.3億千瓦，已超過“十三五”控制線11億千瓦。2017年能源發展的八大任務中去產能居于首位，除了煤炭以外，重點解決的就是煤電產能過剩的問題。在目前需求增長放緩、電源建設嚴重過剩、發電小時數逐年減少、市場改革深化的外部環境下，煤電行業實施“兩低一高”（即低能耗、低排放、高效益）、挖掘自身潛力已勢在必行。

【關鍵詞】火力發電廠;熱網系統;優化

概況

某大型火力發電廠 2×660MW 機組采用再熱冷段抽汽經減溫減壓器減壓后（減溫器未接通減溫水）進行工業供汽，再熱冷段蒸汽最高參數為：壓力 4.36MPa，溫度 337℃。單臺機組 THA 負荷冷段最大允許抽汽量為 102t/h;75%THA 負荷最大允許抽汽量為 76t/h;50%THA 負荷最大允許抽汽量為 51t/h。經對再熱冷段母管管道流速（流速 35～60m/s）進行核算，THA 工況下再熱冷段最大抽汽量為 85t/h。

1、熱源分析

在無集中供熱地區，企業熱用戶生產用汽均采用自備小鍋爐，由于部分企業自備鍋爐不符合環保排放標準已關停，或采用燃氣鍋爐、生物質小鍋爐，企業面臨用汽困難和生產成本高等情況。火力發電廠作為集中供熱的熱源點，周邊用熱企業均在其供熱半徑范圍內，完全滿足實施集中供熱的要求，電廠集中供熱不但可降低熱電煤耗，而且可以為用汽生產企業降低生產成本，同時減少污染，創造美好人居社會環境。

2、供汽平衡分析

該大型火力發電企業，工業供汽系統設置有南、北分支，南線熱用戶現狀平均供汽量為7t/h，近期最大供汽量為21.25t/h，加上老北線供汽18t/h，目前該火力發電企業目前實際供汽量合計為25t/h，新建北線產業集聚區工業供汽管網暫未投運，設計供熱能力為50t/h，現與該發電企業簽訂供汽意向的生產企業熱需求約30t/h左右，按現有供熱系統能力核算，在THA負荷下可滿足近期向集聚區供汽需求。

由于火力發電廠受省電網調度負荷影響，該大型發電企業#3、#4機組去年以來長期運行在64%的發電負荷下，因此單臺機組供汽量約為65t/h，除提供南線7t/h的供汽量尚剩余58t/h蒸汽供應北線熱用戶。除去向油脂廠供汽量18t/h，僅剩余40t/h供汽量。因此單臺機組只能滿足集聚區的現狀最大用汽需求，不能滿足近期最大用汽需求。

當集聚區的用汽量達到近期最大熱負荷時，需要調整機組供汽運行方式：

①兩臺機組的減溫減壓系統同時運行方能滿足熱用戶需求。

②適當增加機組電負荷以滿足工業供汽量。

當660MW供熱機組在進行深度調峰時，當機組電負荷降至50%負荷率以下時，可考慮將火力發電廠四臺機組（2×660MW、2×320MW）的輔助蒸汽減壓閥前的相連接管道同時對外抽出供工業汽。

3、對主機的影響

根據主機廠對本工程再熱冷段抽汽量的核算，汽輪機和鍋爐本體不需改造。機組在低負荷運行時，抽汽量較大，在實際運行中應對汽輪機高壓缸排汽壓力進行實時監測，以及對再熱器壁溫進行監測，確保機組安全、穩定運行。

3.1、熱經濟指標計算

注：①供熱年平均煤耗僅考慮了電廠內的熱損失，未考慮廠區外熱用戶管道及用戶的熱損失。

②本表改造后計算數據取自汽輪機廠提供的熱平衡圖：非采暖季50%負荷率工況抽汽44.2t/h、采暖季60%負荷率抽汽53.7t/h。

③機組對外供汽方式為單臺機組供汽，因此本表按單臺機組熱經濟性做對比。

經計算，新建產業集聚區工業供汽管網投運后，再熱冷段抽汽至熱用戶，年均新增供熱量994725.6GJ，在全年發電量保持與2015年相同的情況下，年均發電標煤耗、供電標煤耗相比改造前50%純凝工況下降3.3g/kWh、3.4g/kWh，符合國家[2014]2093號、發改能源要求指標。

3.2、熱網形式

熱網形式分為單管制與多管制，單管制造價低但安全性差，適用于工業性質較為相近、所需蒸汽參數較為接近、無分期實施的條件。多管制造價高，安全性好，適用于工業用汽參數相差較大，可以分期實施的情況。該發電企業現有蒸汽用戶用汽參數及用量符合單管制條件，因此其工業供汽系統采用單管制。

3.3、凝結水系統

由于本項目各工業企業所需蒸汽主要用于加熱、化工，部分工藝流程中會直接接觸產品凝結水會受到污染，在各企業實際運行中也未對凝結水全部進行回收，因此從運行及經濟角度考慮本項目凝結水不做統一回收，各企業可采用就地回收利用，另外，發電企業回收管網較長，回收成本高，因此不設凝結水回收系統及管道。

3.4、節能效益

從熱源設備比較，電廠鍋爐熱效率為92%左右，而社會中小型工業鍋爐熱效率一般只能達到55～75%，僅從鍋爐熱源設備的設計效率，運行效率兩種形式的鍋爐相比，利用電廠鍋爐進行熱電聯產對社會供熱，熱效率就提高了30～35%。大容量熱電聯產熱經濟效益高，從節能減排，提高電廠的能源利用效率和綜合經濟效益，相關熱用戶的能源利用率和經濟效率均是一項利好的舉措。此舉措完全符合國家發展改革委、國家能源局、財政部、住房城鄉建設部和環境保護部頒布的《熱電聯產管理辦法》。

4、經濟與社會影響分析

集中供熱是環保型的城市基礎設施，是城市基礎設施建設的重要組成部分，在建設綠色城市進程中起到至關重要的作用。集中供熱對社會環境、城市環境的清潔以及集中供熱提供給企業的高效生產力也被越來越多的企業所認識。集中供熱通過專業人員對供熱設備精心調節，可以大面積地、安全穩定地把熱送到用戶。做為城市文明標志之一的集中供熱事業，伴隨著日新月異的城市建設在快速發展。集中供熱管網工程，將大大降低粉塵排放量，改善城區環境質量，促進城市社會經濟可持續發展，具有戰略意義。

參考文獻：

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（作者單位：大唐信陽發電有限責任公司）