論熱電聯產中背壓型機組節能優勢及發展前景

沈 鋼

（天津天保控股有限公司 天津 300301）

隨著各地熱電聯產行業的不斷發展，適時出臺的《國家發展改革委關于修改<產業結構調整指導目錄（2011年本）>有關條款》中將“鼓勵類采用30萬千瓦及以上集中供熱機組的熱電聯產，以及熱、電、冷多聯產”修改為“采用背壓（抽背）型熱電聯產、熱電冷多聯產、30萬千瓦及以上熱電聯產機組”。本次調整的重點是，背壓（抽背）型熱電聯產被列入鼓勵類項目，國家在政策上予以支持、鼓勵。對于關注熱電行業的人們來講，背壓型熱電機組今后的發展方向如何，其優勢在哪里，制約條件主要有哪些，面對這些問題，試與同行做如下探討。

1 以熱定電、熱電聯產，節能優勢明顯

2014年3 月初，經過多年精心籌備的天津港保稅區海港熱電廠2號背壓式汽輪發電機組首次并網一次成功并正式投入發電運行，據了解，這是近年來天津市乃至華北地區唯一獲得審核批準的純背壓式發電機組熱電聯產項目。一般來講，在諸多火電廠的發電運行中，純背壓型熱電聯產機組因為不存在冷凝器的熱損耗，可以實現能源的高效利用，較大幅度提高熱電廠運行效率。背壓型機組是通過熱負荷情況來調整發電負荷的發電機組，氣輪機進多少汽，機組就排出多少汽，實現了真正意義上的“以熱定電”原則，機組的熱效率普遍可高達80%-90%，遠高于目前國內的大型超超臨界機組40%左右的熱效率，是名副其實的節能環保型機組。

以往國內許多的熱電聯產機組以抽汽機組為主，簡單講抽汽機組是在汽輪機上打個洞，以便抽出一部分蒸汽用于對熱用戶提供熱源，而其余剩余的蒸汽可用來發電。這種類型機組優點在于：可以根據外界電負荷和熱負荷的變化進行相應調節，使機組達到經濟運行的目的，但其不足之處在于抽汽機組在凝汽運行時，會有相應的冷源損失，熱效率會有明顯降低。而背壓機組不設冷凝器所以不存在冷源損失，熱效率最高。其不足之處在于機組電負荷完全依賴于外界熱負荷，機組調節能力相對較差，當熱負荷較低時，背壓機組效率會下降，導致經濟效益降低。天津港保稅區經過多年的發展，已經形成了穩定的熱用戶體系，經過多方充分論證，適時開展純背壓機組熱電聯產項目，可以說是實現區域節能減排目標責任的具體體現，事實上，純背壓機組如果沒有穩定的熱用戶體系作支撐，發電工作會受到很大制約，甚至會造成巨大浪費。從相關途徑了解到，國內有些地方為了滿足本地電負荷需求，熱電廠只能在背壓機組上開個口子，將蒸汽對外排空，造成嚴重浪費。從上述分析來看，沒有穩定熱用戶用汽量的支撐，盲目投建背壓機組項目存在很大弊端。

2 目前和未來發展態勢將進一步促進鼓勵政策的深入實施

無論目前和未來，節能和環保工作都將是人類需要不斷去研究、探索和解決的重要課題。當前國家將背壓型熱電聯產列為鼓勵類項目，主要是基于：一是國內外多年的熱電聯產發展經驗的不斷總結和成功實例的表現，使人們對熱電聯產發電機組有了更加充分的了解和認識。二是隨著國內經濟社會的發展，一些省市，尤其是經濟發達地區形成了相對穩定、用汽量較大的熱用戶體系，這為該區域推進實施背壓型機組熱電聯產運行創造了良好的外部條件。

隨著認識的提高，現在一些熱電廠在應用背壓機組的同時，應用抽汽凝汽機組配套使用，具體做法是背壓型機組作為基本負荷運行，抽汽凝汽機承擔負荷調節使用，這對于大型熱電聯產項目是一個很好的取長補短配置。從節能效果來看，目前國內背壓熱電聯產機組在滿負荷運行情況下，發電標煤耗低于200克/千瓦時，而抽汽凝汽機組的發電標煤耗一般在400克/千瓦時左右，但通過兩類機組的合理調配和使用可以實現最佳經濟效益。在具備相關條件的地區，采用純背壓機組實施熱電聯產無疑是最經濟的做法。以天津港保稅區和空港經濟區為例，上述兩區域已經實施運行和正在建設的熱電聯產項目全部是純背壓型機組，其能夠實現全背壓機組運行主要有兩個原因：一是區域已經形成了穩定且規模較大的熱用戶市場，機組熱負荷有足夠的保障；二是提供熱源的設備均為高效節能環保型循環硫化床鍋爐，且鍋爐配置規模按照不同配送汽量配備，實現了熱負荷變化的調節，確保實現環保、節能和經濟運行，熱電企業自身獲得良好發展空間。海港熱電廠此次2臺新型1.5萬千瓦背壓式汽輪發電機組+4臺75噸高溫高壓高效環保型循環流化床鍋爐并網發電后，年均發電煤耗率僅為181 g/k W·h,優于國內火電企業平均發電煤耗率324 g/k W·h的水平，每年可節約標煤約3.5萬噸，減排SO2474.6噸，煙塵60噸，并在國家關于脫硝環保新規出臺之前，應用控制循環流化床燃燒技術和采用選擇性非催化還原（SNCR）方式嚴控氮氧化物生成量，實現達標排放。,同時通過優化鍋爐機組運行管理,如使鍋爐排煙溫度每降低10℃,供電標煤耗可降低1.7 g/k W·h，節能降耗挖掘潛力較大。

不可否認的是，相對于抽凝發電機組來講，純背壓發電機組由于缺少實際運行數據積累等諸多原因，有關部門對背壓機組缺少深入研究，在建設和發電過程中缺乏實質上的經濟支持和鼓勵，但可以相信，在致力于建設資源節約型社會的今天，人們對熱電聯供方式有了更深層次的認識，這對背壓型熱電聯產的發展來講可以說是巨大的機遇。

3 未來面臨大型機組強勢競爭態勢

任何事物的發展都有其雙重性，背壓型機組熱電聯產發展前景也絕非平坦，通常情況下，背壓型機組裝機容量較小，一般在5萬千瓦以下，如目前正在施建中的天津空港經濟區4×75 t/h循環流化床鍋爐+2×7 MW背壓式汽輪發電機組改造項目和已先期通過國家審批的2×240 t/h高溫高壓循環流化床鍋爐+2×25 MW背壓式汽輪發電機組熱電聯產工程均屬此種情況。在目前不少地區追求經濟發展規模的同時，也將發電機組大型化列為發展方向，優先選擇大型機組，60萬千瓦以下的純發電機組項目通過審批的可能很小，而通常情況下，非熱電聯產裝機容量為30萬千瓦及以下機組虧損情況很普遍，由于此類機組在實際運行中很難達到設計效率值，就容易使人片面認為發電規模越小，越不經濟，進而對規模較小的背壓機組發展產生疑慮甚至排斥，由此來看，大型機組在短時期內保持強勁發展態勢的情形不會改變，背壓機組發展面臨很大壓力，小型背壓發電企業面臨被大型機組企業兼并的可能性也日益凸顯，因此背壓發電機組的出路不能靠爭大，而是靠做優、做強。做優就是在整個生產工藝過程中從節能降耗方面下工夫，提高發電廠的熱經濟性，使熱經濟指標保持行業領先，努力降低生產運行成本。天津港保稅區、空港經濟區熱電企業的做法是通過加強管理，優化運行指標，建立完整的生產運行、管理綜合考評體系，使各項經濟指標趨于行業領先，各類污染物排放指標均優于國家和天津市規定標準，生產中充分利用中水和污水再生循環利用，基本實現供熱、發電零污染、零排放。做強就是通過加強技術水平，采用先進工藝，保持行業穩固地位。舉例來講，當前蒸汽供熱管道無論從質量還是保溫技術都已日臻成熟，現實中已從原有的供蒸汽半徑為5公里，擴展到20公里甚至以上的情況并不鮮見，要發展就要有空間，通過利用先進技術手段搶占生存空間，是謀求發展的重要方式，可以說背壓機組發展的前提是要確保擁有穩定的熱用戶體系，實現做強的基礎。

4 結語

利用背壓發電機組實現熱電聯產，是熱電行業未來的發展趨勢，但在這一進程中，需要多層面完善和改進諸多政策和技術上的問題，可以說前途光明、道路曲折。與此同時采用配套的先進鍋爐燃燒設備和智能優化的控制技術，尤其是對一些關鍵邏輯和控制變量實際運行狀況進行不斷修正也至關重要，實現鍋爐機組熱效率的提高、對各類污染物排放進行多變量的動態優化控制，確保污染物排放量達標，以期實現良好的經濟和社會效益。