北方某熱電聯產項目擴建方案研析

(黑龍江省林業設計研究院，哈爾濱 150000)

1 熱負荷

此熱電聯產企業近期主要為經濟開發區提供工業蒸汽和采暖熱水，同時還為城區部分地區供熱。

1.1 采暖熱負荷

規劃近期采暖綜合熱指標為51.8 W/m2，采用下列公式計算小時采暖期最大、最小、平均熱負荷數值。

熱負荷計算公式：

Q=qF(ti-ta)/(ti-to.h)

式中，q為采暖熱指標：W/m2；F為采暖面積：m2；Ta為采暖期平均計算溫度：-10.8 ℃；To.h為采暖室外計算溫度：-26.7 ℃；ti為采暖室內設計溫度：18 ℃；采暖期天數：184天。

經計算確定采暖設計熱負荷見表1。

表1 采暖最大、平均、最小設計熱負荷

1.2 工業熱負荷

規劃工業熱負荷近期最大為105.8 t/h，平均負荷為71.6 t/h，企業為全年生產型。

1.3 設計熱負荷

設計熱負荷，見表2。

表2 設計熱負荷匯總表

2 機爐選型

2.1 鍋爐爐型選擇

目前國內各規模電站蒸汽鍋爐主要為循環流化床鍋爐與煤粉鍋爐。

循環流化床相比于煤粉鍋爐具有燃料適應性好，燃燒系統簡單，負荷調節范圍寬，調節性能好，污染物排放低等優點，煤粉鍋爐在運行的可靠性優于循環流化床鍋爐，在輕工、化工行業選型中，如果燃料煤質供應可靠，燃料含硫量低可考慮煤粉鍋爐，它具有燃燒穩定，輔機技術成熟自動化程度高，易于操作，運行周期長，維修量相對較小的優點，適合輕工與化工系統長周期安全穩定運行的特點。反之，若立足于燃燒劣質煤，供煤質量不穩定，且煤質含硫量高，環境排放要求苛刻，屬于供熱、調峰、熱電聯產類的供熱形式，良好的脫硫成本，對各種煤質良好的適應性，考慮循環流化床鍋爐是好選擇。根據本工程特點，本工程推薦采用循環流化床蒸汽鍋爐。

2.2 汽輪機選型

目前常用的熱電聯產汽輪機型式主要為抽汽凝汽式、背壓式、抽汽背壓式等，其中根據目前產業政策要求，熱電聯產項目僅可采用背壓式、抽汽背壓式汽輪機。汽輪機排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機稱為為背壓汽輪機，其排汽用于供熱。背壓式汽輪機發電機組發出的電功率由熱負荷決定，因而符合“以熱定電”產業政策，一般用于向需要的蒸汽參數單一且常年用量比較穩定的熱用戶提供蒸汽，也可用于承擔工業和采暖熱負荷的基本負荷。抽汽背壓式汽輪機是在背壓式汽輪機基礎上增加可調整抽汽口，從而可提供兩種或兩種以上參數外供蒸汽，滿足不同熱負荷需求。

本工程熱負荷主要為工業生產用蒸汽負荷和冬季采暖熱負荷兩種，工業用汽參數主要為0.8 MPa/180 ℃，只有一個企業生產用蒸汽參數為1.5 MPa，且企業就在本廠區附近，因此本工程推薦選用一臺抽背式汽輪機，抽氣壓力為1.7 MPa專門滿足壓力為1.5 MPa這部分工業熱負荷。其余工業蒸汽熱負荷為全年性連續熱負荷，蒸汽參數單一，冬季采暖熱負荷屬于季節性熱負荷，負荷波動性較小。根據熱負荷特點，本工程推薦選用背壓式汽輪機和抽汽背壓式汽輪機。

3 裝機方案

3.1 汽平衡

本工程正常工況的汽平衡情況見表3。

表3 汽(熱)平衡表

3.2 機組運行方式分析

由汽平衡可知，冬季采暖期最大負荷工況時，投入2×75t/h鍋爐+1×130 t/h鍋爐+1×18 MW抽汽背壓機組+1×12 MW背壓機組運行。此時，汽機進汽量255 t/h，小于鍋爐額定負荷產汽量280 t/h，機組可提供熱負荷為147.37 MW，結合開發區原有調峰鍋爐房供熱能力24.5 MW，系統可提供的供熱能力為171.87 MW，此時，采暖熱負荷為95.3 MW，占系統可供熱能力55.4%，蒸汽熱負荷為68.1 MW，占系統可供熱能力37%，汽機發電功率為30 MW。

冬季采暖期平均負荷工況時，投入2×75 t/h鍋爐+1×130 t/h鍋爐+1×18 MW抽汽背壓機組運行。此時，汽機進汽量173 t/h，小于鍋爐額定負荷產汽量280 t/h，機組可提供熱負荷為147.37 MW，結合開發區原有調峰鍋爐房供熱能力24.5 MW，系統可提供的供熱能力為171.87 MW，此時，采暖熱負荷為64 MW，占系統可供熱能力37.2%，蒸汽熱負荷為46.9 MW，占系統可供熱能力27.3%，汽機發電功率約為20.3 MW。

非采暖期最大工況時，投入1×130 t/h鍋爐+1×75 t/h鍋爐+1×18 MW抽汽背壓機組運行，其它鍋爐與機組檢修維護或備用。此時，汽機進汽量156 t/h，小于鍋爐額定負荷產汽量205 t/h，機組可提供熱負荷為95.61 MW，此時，蒸汽熱負荷為68.1 MW，占機組可供熱能力71.2%，汽機發電功率約為18 MW。

該方案在冬季最大負荷如出現1臺130 t/h鍋爐因故障停運，在滿足工業蒸汽供應的前提下，利用剩余鍋爐蒸汽可向汽機供汽，機組可提供熱負荷為81.2 MW，結合開發區原有的調峰鍋爐供熱能力49 MW，則鍋爐故障時系統可提供的供熱能力為130.2 MW。工業熱負荷為83.7 t/h，最不利工況下先保證工業用汽需要；采暖熱負荷為95.3 MW，采暖供熱事故保證率為68.1%，滿足相關規范要求。通過以上分析在冬季本方案供熱可靠性滿足相關規范要求，因而該方案供熱的可靠性較好。

本方案設一臺35 t減溫減壓器，當1×18 MW抽汽背壓機組故障時，投入1×130 t/h鍋爐+1×12 MW背壓機組運行，同時啟動減溫減壓器滿足1.5 MPa工業負荷的需要，此時，機組可提供熱負荷為57.4 MW，結合開發區原有的調峰鍋爐供熱能力49 MW，則汽機故障時系統可提供的供熱能力為106.4 MW，工業熱負荷為51.7 t/h，最不利工況下先保證工業用汽需要；采暖熱負荷為95.3 MW，最不利工況下的采暖供熱事故保證率為69.3%，滿足相關規范要求。

3.3 熱經濟指標

裝機方案熱經濟指標計算結果列于熱經濟指標表,見表4。

表4 熱經濟指標表

4 結束語

通過以上分析，本工程建設方案可以滿足當地供熱需要，同時具有良好的可靠性和負荷變化適應性。故本工程建設方案是合理的。