北方某熱電聯(lián)產(chǎn)項目擴(kuò)建方案研析

(黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院，哈爾濱 150000)

1 熱負(fù)荷

此熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)近期主要為經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)提供工業(yè)蒸汽和采暖熱水，同時還為城區(qū)部分地區(qū)供熱。

1.1 采暖熱負(fù)荷

規(guī)劃近期采暖綜合熱指標(biāo)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(fù)荷數(shù)值。

熱負(fù)荷計算公式：

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

式中，q為采暖熱指標(biāo)：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(nèi)設(shè)計溫度：18 ℃；采暖期天數(shù)：184天。

經(jīng)計算確定采暖設(shè)計熱負(fù)荷見表1。

表1 采暖最大、平均、最小設(shè)計熱負(fù)荷

1.2 工業(yè)熱負(fù)荷

規(guī)劃工業(yè)熱負(fù)荷近期最大為105.8 t/h，平均負(fù)荷為71.6 t/h，企業(yè)為全年生產(chǎn)型。

1.3 設(shè)計熱負(fù)荷

設(shè)計熱負(fù)荷，見表2。

表2 設(shè)計熱負(fù)荷匯總表

2 機(jī)爐選型

2.1 鍋爐爐型選擇

目前國內(nèi)各規(guī)模電站蒸汽鍋爐主要為循環(huán)流化床鍋爐與煤粉鍋爐。

循環(huán)流化床相比于煤粉鍋爐具有燃料適應(yīng)性好，燃燒系統(tǒng)簡單，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)性能好，污染物排放低等優(yōu)點，煤粉鍋爐在運行的可靠性優(yōu)于循環(huán)流化床鍋爐，在輕工、化工行業(yè)選型中，如果燃料煤質(zhì)供應(yīng)可靠，燃料含硫量低可考慮煤粉鍋爐，它具有燃燒穩(wěn)定，輔機(jī)技術(shù)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(yōu)點，適合輕工與化工系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行的特點。反之，若立足于燃燒劣質(zhì)煤，供煤質(zhì)量不穩(wěn)定，且煤質(zhì)含硫量高，環(huán)境排放要求苛刻，屬于供熱、調(diào)峰、熱電聯(lián)產(chǎn)類的供熱形式，良好的脫硫成本，對各種煤質(zhì)良好的適應(yīng)性，考慮循環(huán)流化床鍋爐是好選擇。根據(jù)本工程特點，本工程推薦采用循環(huán)流化床蒸汽鍋爐。

2.2 汽輪機(jī)選型

目前常用的熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)型式主要為抽汽凝汽式、背壓式、抽汽背壓式等，其中根據(jù)目前產(chǎn)業(yè)政策要求，熱電聯(lián)產(chǎn)項目僅可采用背壓式、抽汽背壓式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機(jī)稱為為背壓汽輪機(jī)，其排汽用于供熱。背壓式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電功率由熱負(fù)荷決定，因而符合“以熱定電”產(chǎn)業(yè)政策，一般用于向需要的蒸汽參數(shù)單一且常年用量比較穩(wěn)定的熱用戶提供蒸汽，也可用于承擔(dān)工業(yè)和采暖熱負(fù)荷的基本負(fù)荷。抽汽背壓式汽輪機(jī)是在背壓式汽輪機(jī)基礎(chǔ)上增加可調(diào)整抽汽口，從而可提供兩種或兩種以上參數(shù)外供蒸汽，滿足不同熱負(fù)荷需求。

本工程熱負(fù)荷主要為工業(yè)生產(chǎn)用蒸汽負(fù)荷和冬季采暖熱負(fù)荷兩種，工業(yè)用汽參數(shù)主要為0.8 MPa/180 ℃，只有一個企業(yè)生產(chǎn)用蒸汽參數(shù)為1.5 MPa，且企業(yè)就在本廠區(qū)附近，因此本工程推薦選用一臺抽背式汽輪機(jī)，抽氣壓力為1.7 MPa專門滿足壓力為1.5 MPa這部分工業(yè)熱負(fù)荷。其余工業(yè)蒸汽熱負(fù)荷為全年性連續(xù)熱負(fù)荷，蒸汽參數(shù)單一，冬季采暖熱負(fù)荷屬于季節(jié)性熱負(fù)荷，負(fù)荷波動性較小。根據(jù)熱負(fù)荷特點，本工程推薦選用背壓式汽輪機(jī)和抽汽背壓式汽輪機(jī)。

3 裝機(jī)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(jī)組運行方式分析

由汽平衡可知，冬季采暖期最大負(fù)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(jī)組+1×12 MW背壓機(jī)組運行。此時，汽機(jī)進(jìn)汽量255 t/h，小于鍋爐額定負(fù)荷產(chǎn)汽量280 t/h，機(jī)組可提供熱負(fù)荷為147.37 MW，結(jié)合開發(fā)區(qū)原有調(diào)峰鍋爐房供熱能力24.5 MW，系統(tǒng)可提供的供熱能力為171.87 MW，此時，采暖熱負(fù)荷為95.3 MW，占系統(tǒng)可供熱能力55.4%，蒸汽熱負(fù)荷為68.1 MW，占系統(tǒng)可供熱能力37%，汽機(jī)發(fā)電功率為30 MW。

冬季采暖期平均負(fù)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(jī)組運行。此時，汽機(jī)進(jìn)汽量173 t/h，小于鍋爐額定負(fù)荷產(chǎn)汽量280 t/h，機(jī)組可提供熱負(fù)荷為147.37 MW，結(jié)合開發(fā)區(qū)原有調(diào)峰鍋爐房供熱能力24.5 MW，系統(tǒng)可提供的供熱能力為171.87 MW，此時，采暖熱負(fù)荷為64 MW，占系統(tǒng)可供熱能力37.2%，蒸汽熱負(fù)荷為46.9 MW，占系統(tǒng)可供熱能力27.3%，汽機(jī)發(fā)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(jī)組運行，其它鍋爐與機(jī)組檢修維護(hù)或備用。此時，汽機(jī)進(jìn)汽量156 t/h，小于鍋爐額定負(fù)荷產(chǎn)汽量205 t/h，機(jī)組可提供熱負(fù)荷為95.61 MW，此時，蒸汽熱負(fù)荷為68.1 MW，占機(jī)組可供熱能力71.2%，汽機(jī)發(fā)電功率約為18 MW。

該方案在冬季最大負(fù)荷如出現(xiàn)1臺130 t/h鍋爐因故障停運，在滿足工業(yè)蒸汽供應(yīng)的前提下，利用剩余鍋爐蒸汽可向汽機(jī)供汽，機(jī)組可提供熱負(fù)荷為81.2 MW，結(jié)合開發(fā)區(qū)原有的調(diào)峰鍋爐供熱能力49 MW，則鍋爐故障時系統(tǒng)可提供的供熱能力為130.2 MW。工業(yè)熱負(fù)荷為83.7 t/h，最不利工況下先保證工業(yè)用汽需要；采暖熱負(fù)荷為95.3 MW，采暖供熱事故保證率為68.1%，滿足相關(guān)規(guī)范要求。通過以上分析在冬季本方案供熱可靠性滿足相關(guān)規(guī)范要求，因而該方案供熱的可靠性較好。

本方案設(shè)一臺35 t減溫減壓器，當(dāng)1×18 MW抽汽背壓機(jī)組故障時，投入1×130 t/h鍋爐+1×12 MW背壓機(jī)組運行，同時啟動減溫減壓器滿足1.5 MPa工業(yè)負(fù)荷的需要，此時，機(jī)組可提供熱負(fù)荷為57.4 MW，結(jié)合開發(fā)區(qū)原有的調(diào)峰鍋爐供熱能力49 MW，則汽機(jī)故障時系統(tǒng)可提供的供熱能力為106.4 MW，工業(yè)熱負(fù)荷為51.7 t/h，最不利工況下先保證工業(yè)用汽需要；采暖熱負(fù)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(guān)規(guī)范要求。

3.3 熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

裝機(jī)方案熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計算結(jié)果列于熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表,見表4。

表4 熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

4 結(jié)束語

通過以上分析，本工程建設(shè)方案可以滿足當(dāng)?shù)毓嵝枰?，同時具有良好的可靠性和負(fù)荷變化適應(yīng)性。故本工程建設(shè)方案是合理的。