熱電廠運(yùn)行調(diào)優(yōu)及熱聯(lián)合節(jié)能的實(shí)現(xiàn)

郜堯昌

摘要：對熱電廠調(diào)優(yōu)運(yùn)行以及熱聯(lián)合節(jié)能效果，是在經(jīng)過長期的熱電廠的運(yùn)行調(diào)優(yōu)工程的實(shí)踐之后，得到的運(yùn)行模式的優(yōu)化結(jié)果。本文結(jié)合某燃?xì)廨啓C(jī)熱電廠的熱電聯(lián)供應(yīng)系統(tǒng)，運(yùn)行優(yōu)化以及熱聯(lián)合節(jié)能實(shí)現(xiàn)的模式進(jìn)行分析。對于熱電廠中各種環(huán)節(jié)和設(shè)備的節(jié)能改造，提出了各個(gè)環(huán)節(jié)的措施。對于進(jìn)行熱聯(lián)合節(jié)能梯級(jí)利用，經(jīng)過系統(tǒng)改造后，將天然氣的耗費(fèi)量大大降低的效果進(jìn)行論證，提出了節(jié)能減排的熱電廠運(yùn)行優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：熱電廠；運(yùn)行調(diào)優(yōu)；熱聯(lián)合節(jié)能

某燃?xì)廨啓C(jī)熱電廠位置較為偏遠(yuǎn)，位于邊疆地區(qū)，作為企業(yè)的自備電站，該熱電廠主要應(yīng)用在石化煉油化肥等生產(chǎn)，用電蒸汽需要其所屬的電廠常年運(yùn)行的是傳統(tǒng)的運(yùn)行生產(chǎn)模式，也叫孤網(wǎng)運(yùn)行模式。但是這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式系統(tǒng)穩(wěn)定性差，運(yùn)行成本高。為了保證下游企業(yè)和電廠的生活生產(chǎn)用電，達(dá)到資源能耗的節(jié)約，降低生產(chǎn)成本。因此，對于該熱電廠進(jìn)行熱電器聯(lián)合運(yùn)行模式的改造，希望能夠達(dá)到節(jié)能減排的效果。實(shí)踐證明，經(jīng)過熱聯(lián)合節(jié)能優(yōu)化改造，各方面的熱能動(dòng)力系統(tǒng)均得到了調(diào)優(yōu)和改造，資源得到了節(jié)約，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高[1]。

一、熱動(dòng)系統(tǒng)組成

熱動(dòng)系統(tǒng)指的是熱電生產(chǎn)設(shè)備中的各個(gè)設(shè)備，包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置熱鍋爐等等。該熱電廠的熱電生產(chǎn)設(shè)備包含了七臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置，還有七臺(tái)余熱鍋爐，經(jīng)過對燃?xì)鉁囟鹊姆旨?jí)利用，在余熱鍋爐中改造了熱電聯(lián)產(chǎn)方式，將原有的燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，利用其工作原理進(jìn)行了熱能梯級(jí)的改造。

對于常規(guī)裝置中的電產(chǎn)品效率偏低的情況予以規(guī)避。使用天然氣作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，將低溫腐蝕的問題進(jìn)行了解決。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)該余熱鍋爐排煙溫度經(jīng)過挖掘系統(tǒng)的潛力挖掘之后，可以達(dá)到120℃。而單臺(tái)燃機(jī)熱電系統(tǒng)應(yīng)用的效率可以提高到90%以上。

從這些參數(shù)可以看到系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，充分利用系統(tǒng)中的燃?xì)鉁囟龋梢酝貙捙艢鉁囟?，甚至可以達(dá)到余熱鍋爐中的近千溫差，充分利用系統(tǒng)中的熱效率，可以將系統(tǒng)節(jié)能潛力挖掘到最大。對于燃?xì)鈾C(jī)設(shè)備配套中的余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)進(jìn)行了分析。例如七臺(tái)中的燃機(jī)配套余熱鍋爐中的三臺(tái)，是1.6mp A275攝氏度。而經(jīng)過改造之后，實(shí)現(xiàn)了雙壓余熱鍋爐，蒸汽溫度達(dá)到420度，生產(chǎn)達(dá)到4.0mpa[2]。

由于熱電廠在企業(yè)中使用了自備電站，因此與當(dāng)?shù)氐膰译娋W(wǎng)進(jìn)行了硬件連接。在短期聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中，除了為煉油廠石化廠化肥廠等單位提供了工業(yè)蒸汽和生產(chǎn)用電，還為家屬區(qū)提供了冬季供熱生活用電和熱源，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)運(yùn)行效益，減少了二氧化碳排放，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

二、改造前后的對比。

1、在改造前發(fā)電廠實(shí)行孤網(wǎng)運(yùn)行

由于當(dāng)?shù)氐靥庍吔貐^(qū)，因此海拔和溫度條件都較為惡劣，給燃機(jī)機(jī)組負(fù)荷能力帶來壓力。當(dāng)熱電廠的海拔高度達(dá)到1200米的時(shí)候，積電發(fā)電負(fù)荷為11.3MW此時(shí)受到大氣溫度影響，燃?xì)廨啓C(jī)的效率是非常大的。機(jī)組額定出力為12.1MW按照熱電廠機(jī)組年均負(fù)荷水平來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。夏季中午前后氣溫可以達(dá)到38℃以上。大部分時(shí)間機(jī)組的帶負(fù)荷能力是非常大的，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置，運(yùn)行一般都能達(dá)到8.5MW因此在這種條件和環(huán)境下，相同工況下燃料的單位耗費(fèi)是非常高的。電力系統(tǒng)往往在大機(jī)組切換的時(shí)候，機(jī)組帶負(fù)荷能力較差，即便是使用了備用機(jī)組，依然是出現(xiàn)容量不足的情況，無法滿足大機(jī)組的要求。在啟動(dòng)了燃機(jī)之后，造成的后果使機(jī)組投放方式不合理。每臺(tái)機(jī)組平均負(fù)荷在6.5MW之間，因此提供了蒸汽鍋爐[3]。

這部分參數(shù)的蒸汽開始在能源消耗上發(fā)揮作用。每臺(tái)蒸汽可以消耗80NM左右的天然氣，使用燃機(jī)配備的余熱鍋爐，將熱電廠中的設(shè)備的生產(chǎn)蒸汽加以利用，可以補(bǔ)充燃料4.0mpA蒸汽，消耗的天然氣，能耗降低了許多，使用天然氣的鍋爐以及余熱鍋爐相互結(jié)合的方法。可以對燃?xì)庹羝南挠枰匝a(bǔ)充[4]。

2、在聯(lián)網(wǎng)前，機(jī)組負(fù)荷臺(tái)灣溫度都與企業(yè)的電力和蒸汽需求不匹配，排煙溫度較低，聯(lián)網(wǎng)前燃機(jī)負(fù)荷較大，蒸汽的供應(yīng)往往與電力的供應(yīng)不相匹配，無法滿足于了鍋爐的蒸汽熱力參數(shù)，要求，因此必須投入煙道，不然才能提高煙溫。但是這種方式在冬季運(yùn)行的時(shí)候，表現(xiàn)出較大的問題。由于孤網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組時(shí)常發(fā)生跳機(jī)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性變得較差，企業(yè)為企業(yè)生產(chǎn)和職工生活供應(yīng)穩(wěn)定的電力，就容易由于負(fù)荷被甩的情況。

在改造之后，對于熱電廠的燃機(jī)機(jī)組，在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下的熱力性能進(jìn)行了摸底，對比了燃機(jī)運(yùn)行的參數(shù)和數(shù)據(jù)，按照當(dāng)?shù)氐拇髿鉁囟仍诜€(wěn)定運(yùn)行若干個(gè)小時(shí)之后，對于兩臺(tái)機(jī)組發(fā)電耗費(fèi)的天然氣量進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)通過對現(xiàn)有機(jī)組機(jī)組負(fù)荷的提高，可以降低單位耗費(fèi)，提高燃機(jī)機(jī)組負(fù)荷之后，單位電能的天然氣耗費(fèi)量降低是非常顯著的。同時(shí)由于化肥廠是石油基地的重要保障。

因此利用燃機(jī)輪機(jī)排氣余熱，加大了系統(tǒng)中補(bǔ)燃量，滿足了生產(chǎn)用蒸汽的要求，擺脫了燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)型限制的問題。對于實(shí)際測得的燃機(jī)排煙溫度，發(fā)現(xiàn)有了明顯的提升，在保證相同蒸發(fā)量的條件下，負(fù)荷提高了EMW節(jié)約不然用天然氣200NM降低了生產(chǎn)成本。正常運(yùn)行之后，熱電廠的余熱鍋爐能夠滿足石化廠1.6mpA蒸汽的用量，每臺(tái)鍋爐產(chǎn)量為20T每小時(shí)，節(jié)能優(yōu)化改造收益。經(jīng)過改造，優(yōu)化了系統(tǒng)的燃機(jī)運(yùn)行模式和系統(tǒng)用能負(fù)荷，在經(jīng)濟(jì)效益上取得了顯著的結(jié)果，天然氣單位耗費(fèi)量降低了15%以上，機(jī)組發(fā)電負(fù)荷大大提高，發(fā)電量明顯提升，機(jī)組也減少了啟停的次數(shù)。

結(jié)語：

經(jīng)過電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的合理配置，燃?xì)馀艢鉁囟扔兴岣?，相?yīng)品質(zhì)的和數(shù)量的蒸汽量大大增多。采取優(yōu)化后的運(yùn)行方式，解決了機(jī)組檢修間隔的確定問題，實(shí)現(xiàn)了燃機(jī)設(shè)備運(yùn)行制度中安排的檢修周期維護(hù)和檢查。在額定運(yùn)行工況下，實(shí)現(xiàn)定期的目標(biāo)，動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也大大提高。而且由于石化企業(yè)熱能動(dòng)力系統(tǒng)相對復(fù)雜，在企業(yè)中運(yùn)用調(diào)優(yōu)運(yùn)行方式，能夠充分挖掘系統(tǒng)的節(jié)能潛力，將行業(yè)的系統(tǒng)界限予以打破，大大提升了企業(yè)的節(jié)能效果，并且對單元設(shè)備的熱效率，以及電廠機(jī)組的容量，都能夠進(jìn)行提高，提升了機(jī)組的運(yùn)行效率。而且采用熱烈和方式，能夠充分挖掘電熱聯(lián)產(chǎn)的綜合性能，使用梯級(jí)用熱，還提高了全系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減排。

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