600 MW亞臨界機組工業供熱改造方案分析

楊志群 鄭立軍

（華電電力科學研究院有限公司 浙江杭州 310030）

0 引言

熱電聯產是降低機組煤耗、提高電廠能源利用率的有效措施。隨著工業現代化不斷發展，電廠進行工業供熱改造是必然趨勢。目前，已有學者對機組工業供熱改造進行了廣泛分析研究［1-3］。孫士恩等［1］利用模型分析了不同供熱方式的經濟性，發現了臨界抽汽量點，在臨界點以上，中排抽汽效益更好。李秉正等［2］對超臨界600 MW 抽汽供熱汽輪機組應用于工業供熱的安全性和經濟性進行了分析。陳媛媛等［3］利用等效焓降法對比分析了再熱冷段供熱與再熱熱段供熱的熱經濟性。

本文對某電廠600 MW 亞臨界機組工業供熱改造方案進行論述，同時分析供熱價格制定的合理性。

1 供熱技術方案分析

1.1 機組概況

電廠現裝機2×600 MW 汽輪機，型號為N600-16.7/538/538-1，機型為亞臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸三缸、四排汽凝汽式汽輪機，鍋爐型號為DG2028/17.45-II5，爐型為亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒方式、一次中間再熱式鍋爐。目前機組為純凝機組。

1.2 設計基本參數

本次改造工業蒸汽主要用于驅動空分系統中的凝汽式工業汽輪機，需滿足參數壓力0.63 MPa，溫度350 ℃，流量176.5 t/h。具體參數配置如表1。

表1 工業汽輪機參數

1.3 供熱方案分析

考慮電廠2×600 MW 機組常年在60%THA 工況運行，結合當地熱電聯產政策，機組改造后供熱工況下的電負荷變化不大。

根據汽機廠家提供的600 MW 機組供熱改造熱力特性，在60%THA 抽176.5 t/h 工況下，四段抽汽壓力為0.834 MPa，溫度為397.9 ℃，四段抽汽在該工況下可滿足用戶參數需求。在55%THA 抽176.5 t/h 工況下，四段抽汽壓力為0.785 MPa，溫度為393.6 ℃，四段抽汽在該工況下可滿足用戶參數需求。

綜上分析，四段抽汽可以滿足用戶需求。本次改造對2×600 MW 機組進行打孔抽汽供熱改造，即在連通管上開孔，順汽流方向在開孔后的管道上加裝蝶閥，通過蝶閥調整抽汽壓力，實現調整抽汽的目的。開孔后引出一根抽汽管道，通過逆止閥、快關閥及調節閥接至用戶處。

1.4 汽輪機本體改造方案

本次改造需對汽輪機本體現有的部分結構進行改造，具體如下：

（1）原中低壓連通管需要進行改造。對原中低壓連通管進行整體抬高，并對管道支撐進行加強。

（2）在中低壓連通管上加裝抽汽壓力調整蝶閥。該閥門全關時仍能保證低壓缸的最小冷卻流量。

（3）增加采暖抽汽母管及其支吊架（包括彈簧支架、立柱組件等），抽汽管道與連通管垂直水平安裝，支架考慮連通管抽汽壓力調整蝶閥的荷載。

（4）抽汽管道上增設安全閥、抽汽逆止閥（電磁）、抽汽快關閥（液動）、抽汽調節閥（電動），上述閥門安裝在供熱管道上，閥門安裝位置由現場情況確定，安全閥、抽汽逆止閥、快關閥必須盡量靠近汽輪機。

（5）為保證供熱可靠性，本次改造需同時對兩臺機組進行改造。改造的內容包括管道改造、閥門安裝、DEH 和DCS 改造等內容。

1.5 蒸汽疏水系統

本次改造汽機廠房內蒸汽管道采用母管制。在汽機平臺層，兩臺機組的抽汽管道引出后向西引出，匯成母管后向北穿墻后供出。用戶工業汽輪機作功后的凝結水進行回收，凝結水管道以母管的形式回到汽機廠房，并分別回到2×600 MW 機組的凝汽器中。

1.6 供熱對煤耗的影響

根據汽機廠家提供的改造前后的熱平衡圖，以60%THA純凝工況和60%THA 抽汽176.5 t/h 為基礎，計算供熱對2×600 MW 機組煤耗的影響，具體結果如表2。60%THA 抽汽176.5 t/h 工況相比60%THA 純凝工況，全年節煤量3.54 萬t。

表2 供熱對煤耗的影響

2 供熱價格分析

2.1 總投資

根據汽機廠家提供的報價清單，單臺機組本體改造投資約880 萬元，包括設備供貨、安裝、調試、DEH 和DCS 改造等全部費用，2 臺機組改造投資約1 760 萬元。另外供汽母管和疏水母管改造部分投資約440 萬元，包括管道、閥門、熱工測點、DCS 改造、設計、安裝、調試等內容。本項目總投資約2 200萬元，同時考慮利舊資產1 953 萬元。

2.2 總成本分析

供熱成本費用包括燃料動力費、職工工資及福利費、折舊費、修理費、其他制造費、其他管理費、財務費用。

（1）燃料動力費。本次改造后年供汽量139.80 萬t，年供汽耗煤量17.12 萬t，按照標煤價格751.32 元/t 計算，年供汽燃料成本12 862.60 萬元，具體分析如表3 所示。

表3 供汽成本計算表

（2）折舊費。折舊費按固定資產價值乘以綜合折舊率計取。固定資產折舊年限為20 a，采用直線折舊法，殘值率為5%。

（3）修理費。本次改造取修理費率為2.5%。

（4）職工工資及福利費、勞保統籌和住房基金。項目擬定人員2 人，年人均工資為95 500 元，福利費率70%。福利費項包括福利費、住房基金、勞保統籌費、教育經費、工會經費、補充養老費、醫療保險費、公傷保險費等。

（5）其他費用。包括其他制造費、其他管理費。其他制造費率取1.5%，其他管理費率取8%。

（6）財務費用。由建設投資貸款及流動資金貸款利息組成。長期貸款基準利率按近五年長期貸款利率加權平均值4.9%計算，流動資金貸款利率按4.35%計算。

2.3 總收入分析

本次改造后年供汽量139.80 萬t，按照供熱價格86.00 元/t計算，供熱收入12 022.80 萬元；全年節煤量3.54 萬t，按照標煤價格751.32 元/t 計算，年節煤收入2 659.67 萬元；全年合計實現總收入14 682.47 萬元，具體分析見表4。

表4 收入計算表

2.4 供熱價格分析

綜合總投資、總成本、總收入分析，本次改造所得稅后的投資回收期為11.63 a，資本金內部收益率11.31%。因此按目前86 元/t（含稅）供熱價格，經濟性一般，建議提高熱價或爭取政府財政補貼及熱電聯產優惠政策。

3 結論

本文對電廠2×600 MW 亞臨界機組工業供熱改造技術方案進行了分析，得出結論如下：

（1）本項目工業供熱改造完成后，可使機組供電煤耗下降13.3 g/kWh，年節約標煤3.54 萬t，節能效益顯著。

（2）本項目供熱價格制定偏低，導致項目經濟性一般，建議提高熱價或爭取政府財政補貼及熱電聯產優惠政策。