大屯發電廠#8、9機低真空循環水供熱改造經濟性分析

陳超

摘 要：文章介紹大屯發電廠#8、9機低真空循環水供熱技改造術，通過對各指標的分析，為電廠帶來了巨大經濟和社會效益，節約了大量的能源，同時減少了環境污染，為企業節能挖潛提供了有效途徑，為當前熱電企業走出困境帶來了希望。

關鍵詞：發電廠；低真空；循環水供暖；經濟性

利用循環水集中供熱，避免了機組大量的冷源損失，又替代了低效率的小鍋爐區域供熱，為國家節省了大量的能源，同時減少了空氣污染。大屯發電廠#8、9機采用循環水供熱將原來散排的熱能用于集中供熱，將使全廠的熱效率由現在的40%左右提高到80%。

1 概況

大屯發電廠8#、9#鍋爐設計蒸發量90t/h，工作壓力5.3MPa，過熱汽溫450℃。#8、9機型號C15-4.9/0.98，額定進汽溫度435℃，額定抽汽壓力0.981MPa，額定抽汽溫度267℃，額定抽汽量50t/h。

大屯發電廠低真空循環水供暖改造前、后的工藝流程圖如圖1、圖2所示：

2 節約燃煤量的計算

采用循環水集中供熱后，將會回收很多熱量。同時關閉小的低效率的供熱鍋爐，電廠鍋爐產汽量也會相應減少，而這些都會節約一定的燃煤。

2.1 循環水回收的熱量節約的燃煤量計算

在凝汽量不變的情況下，由于低真空技術的采用，冷源損失的熱量被回收回來。供暖期單位時間回收的熱量Qhs2可用下式表示：

式中：D2-15MW機組額定排汽量，t/h；hd-汽機低真空排汽焓，kJ/kg；hbh2-75℃飽和水的焓，kJ/kg。

沛縣冬季供暖總天數本設計按120天計取，從每年11月15日至次年3月15日，在供暖期間回收的熱量為：

Q1=46.21×103×120×24×3600÷106=479104.9GJ；

折合標煤為：Bb1=479104.9÷29310×103=1.6346萬t/a。

2.2 單位時間少發電量折合的熱量增加燃煤量計算

由于低真空改造，真空惡化，被壓提高，汽輪機內焓降減少，部分本來用來發電的能量被用來供暖，單位時間少發電折合的熱量有下式：

式中：D2為15MW機組額定排汽量，t/h；hd為汽機低真空排汽焓，kJ/kg；hpq為改造前排汽焓，kJ/kg；

由上式可以求出，

在供暖期間，少發電折合的熱量為：

Q2=2.47×103×120×24×3600÷106=25608.96 GJ；

折合標煤為：Bb2=43338.24÷29310×103=873.7t/a。

2.3 減少鍋爐產汽量節約燃煤量計算

應用循環水供暖后，理論上不在消耗整汽來供暖，汽輪機在同等負荷情況下減少了進汽量。在理論上，當電廠滿足其他生產要求的前提下，減少的進氣量為50t/h。

折合成熱量為：

式中：hc-抽汽焓，kJ/kg；hgs-給水焓，kJ/kg；T-季度供暖時間，s。

由上式，抽汽焓hc為已知量，為2974.8kJ/kg，給水溫度按100℃計算。則，給水焓為419.06kJ/kg，季度供暖時間T為120天。將數據代入上式中，得：

Q3=99.93÷3.6×（2974.8-419.06）×120×24×3600÷106=368026.56GJ；

折合為標煤為：Bb3=368026.56÷29310×103=1.2556萬t/a。

綜上可知，采暖季可節省的標煤為：

B=Bb1-Bb2+Bb3=1.6346-0.08737+1.2556=2.80283萬t/a。

3 低真空運行社會效益

低真空運行后，由于燃煤量會減少，必然會減少SO2、CO2、氮氧化物和粉塵的排放，從而產生很大的社會效益。下面將就幾種主要的污染物的減少量進行了探討。

大屯發電廠采用大屯煤電公司開采的煙煤，具體的參數如下：

表1中節省燃煤量是以標煤為準計算的，為了下面計算的方便性，將標煤轉化為大屯煤電公司實際的煤量，轉換的標準為煤的低位發熱量。可以下面式子轉換：

式中： B-實際煤節省量，萬t/a；Bb-標煤節省量，萬t/a；Qar.net.p-標煤的低位發熱量，kJ/kg。

將數據代入上式得：B=29310×2.80283÷17693=4.6431萬t/a。

3.1 減少煙塵排放量的計算

燃煤在鍋爐內燃燒時，由于燃煤中有灰分，且除塵不能100%除干凈，在排煙中會有飛灰排進大氣中。由于節省燃煤，從而煙塵的排放量也會減少，具體計算可以用下式表示：

式中：B-每年節約的燃煤量，t/a，為86402t/a；Aar-燃料收到基含灰量，%，為24.5965；ηc-除塵器效率，%，旋流板除塵器效率為99%；q4-機械未完全燃燒熱損失，%，取為15%；αfh-鍋爐排煙帶出的飛灰份額，%，取為20%。

將數據代入上式中，可以求得減少煙塵排放量：

3.2 減少SO2排放量的計算

同煙塵排放相似，燃煤的減少會使得排放減少，從而也會產生一定的社會效益。具體的計算可用下式表示：

式中： B-每年節約的燃煤量，t/a，為46431t/a；Sar-燃料收到基含S量，%，為0.5483；ηSO-脫硫率，%，為85%；C-含硫燃料燃燒后生成 的份額，%，為85%。

將數據代入上式計算，由于SO2的分子量是S的2倍，所以SO2得排放量的質量是S的2倍。得：

3.3 減少氮氧化物排放量的計算

燃煤中的氮元素燃燒所產生的NOx主要是NO或是NO2。其中NO質量分數約占90%，而NO2只占10%左右。假設只是燃料中的氮進行轉化，則具體的計算可用下式表示：

式中： B-每年節約的燃煤量，t/a，為46431t/a；Nar-燃料收到基含氮量，%，為1.2024%；

公式中前面的數字代表分子量的不同，將數據代入上式中得：

3.4 減少灰渣排放量的計算

由于灰分會以飛灰和爐渣的形式存在，因此減少燃煤也必然會減少灰渣的排放量，具體計算如下式：

式中：B-每年節約的燃煤量，t/a，為46431t/a；

Aar-燃料收到基含灰量，%，為24.5965%；

q4-機械未完全燃燒熱損失，%，取為15%。

將數據代入上式中，可得：

4 結束語

大屯發電廠#8、9機低真空改造項目實施后，每年的節能減排量如下表2所示：

由此可知，在當前煤價日益上漲和環保要求越來越嚴的形勢下，低真空循環水供熱改造可以為企業帶來很好的經濟效益。

參考文獻

[1]湯延慶.汽輪機低真空循環水供暖改造和調試技術[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2007.

[2]李勇，曹麗華，欒忠興，等.CC12型汽輪機低真空供熱的安全經濟性分析[J].化工機械，2003（5）.