大型火力發(fā)電廠熱網(wǎng)系統(tǒng)方式優(yōu)化及改造

奚奇峰

【摘? 要】據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止至2016年年底，全國新增煤電裝機(jī)規(guī)模加上已經(jīng)拿到“路條”的項(xiàng)目達(dá)11.3億千瓦，已超過“十三五”控制線11億千瓦。2017年能源發(fā)展的八大任務(wù)中去產(chǎn)能居于首位，除了煤炭以外，重點(diǎn)解決的就是煤電產(chǎn)能過剩的問題。在目前需求增長(zhǎng)放緩、電源建設(shè)嚴(yán)重過剩、發(fā)電小時(shí)數(shù)逐年減少、市場(chǎng)改革深化的外部環(huán)境下，煤電行業(yè)實(shí)施“兩低一高”（即低能耗、低排放、高效益）、挖掘自身潛力已勢(shì)在必行。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠;熱網(wǎng)系統(tǒng);優(yōu)化

概況

某大型火力發(fā)電廠 2×660MW 機(jī)組采用再熱冷段抽汽經(jīng)減溫減壓器減壓后（減溫器未接通減溫水）進(jìn)行工業(yè)供汽，再熱冷段蒸汽最高參數(shù)為：壓力 4.36MPa，溫度 337℃。單臺(tái)機(jī)組 THA 負(fù)荷冷段最大允許抽汽量為 102t/h;75%THA 負(fù)荷最大允許抽汽量為 76t/h;50%THA 負(fù)荷最大允許抽汽量為 51t/h。經(jīng)對(duì)再熱冷段母管管道流速（流速 35～60m/s）進(jìn)行核算，THA 工況下再熱冷段最大抽汽量為 85t/h。

1、熱源分析

在無集中供熱地區(qū)，企業(yè)熱用戶生產(chǎn)用汽均采用自備小鍋爐，由于部分企業(yè)自備鍋爐不符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)已關(guān)停，或采用燃?xì)忮仩t、生物質(zhì)小鍋爐，企業(yè)面臨用汽困難和生產(chǎn)成本高等情況。火力發(fā)電廠作為集中供熱的熱源點(diǎn)，周邊用熱企業(yè)均在其供熱半徑范圍內(nèi)，完全滿足實(shí)施集中供熱的要求，電廠集中供熱不但可降低熱電煤耗，而且可以為用汽生產(chǎn)企業(yè)降低生產(chǎn)成本，同時(shí)減少污染，創(chuàng)造美好人居社會(huì)環(huán)境。

2、供汽平衡分析

該大型火力發(fā)電企業(yè)，工業(yè)供汽系統(tǒng)設(shè)置有南、北分支，南線熱用戶現(xiàn)狀平均供汽量為7t/h，近期最大供汽量為21.25t/h，加上老北線供汽18t/h，目前該火力發(fā)電企業(yè)目前實(shí)際供汽量合計(jì)為25t/h，新建北線產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)工業(yè)供汽管網(wǎng)暫未投運(yùn)，設(shè)計(jì)供熱能力為50t/h，現(xiàn)與該發(fā)電企業(yè)簽訂供汽意向的生產(chǎn)企業(yè)熱需求約30t/h左右，按現(xiàn)有供熱系統(tǒng)能力核算，在THA負(fù)荷下可滿足近期向集聚區(qū)供汽需求。

由于火力發(fā)電廠受省電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷影響，該大型發(fā)電企業(yè)#3、#4機(jī)組去年以來長(zhǎng)期運(yùn)行在64%的發(fā)電負(fù)荷下，因此單臺(tái)機(jī)組供汽量約為65t/h，除提供南線7t/h的供汽量尚剩余58t/h蒸汽供應(yīng)北線熱用戶。除去向油脂廠供汽量18t/h，僅剩余40t/h供汽量。因此單臺(tái)機(jī)組只能滿足集聚區(qū)的現(xiàn)狀最大用汽需求，不能滿足近期最大用汽需求。

當(dāng)集聚區(qū)的用汽量達(dá)到近期最大熱負(fù)荷時(shí)，需要調(diào)整機(jī)組供汽運(yùn)行方式：

①兩臺(tái)機(jī)組的減溫減壓系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行方能滿足熱用戶需求。

②適當(dāng)增加機(jī)組電負(fù)荷以滿足工業(yè)供汽量。

當(dāng)660MW供熱機(jī)組在進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，當(dāng)機(jī)組電負(fù)荷降至50%負(fù)荷率以下時(shí)，可考慮將火力發(fā)電廠四臺(tái)機(jī)組（2×660MW、2×320MW）的輔助蒸汽減壓閥前的相連接管道同時(shí)對(duì)外抽出供工業(yè)汽。

3、對(duì)主機(jī)的影響

根據(jù)主機(jī)廠對(duì)本工程再熱冷段抽汽量的核算，汽輪機(jī)和鍋爐本體不需改造。機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，抽汽量較大，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)高壓缸排汽壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及對(duì)再熱器壁溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算

注：①供熱年平均煤耗僅考慮了電廠內(nèi)的熱損失，未考慮廠區(qū)外熱用戶管道及用戶的熱損失。

②本表改造后計(jì)算數(shù)據(jù)取自汽輪機(jī)廠提供的熱平衡圖：非采暖季50%負(fù)荷率工況抽汽44.2t/h、采暖季60%負(fù)荷率抽汽53.7t/h。

③機(jī)組對(duì)外供汽方式為單臺(tái)機(jī)組供汽，因此本表按單臺(tái)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性做對(duì)比。

經(jīng)計(jì)算，新建產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)工業(yè)供汽管網(wǎng)投運(yùn)后，再熱冷段抽汽至熱用戶，年均新增供熱量994725.6GJ，在全年發(fā)電量保持與2015年相同的情況下，年均發(fā)電標(biāo)煤耗、供電標(biāo)煤耗相比改造前50%純凝工況下降3.3g/kWh、3.4g/kWh，符合國家[2014]2093號(hào)、發(fā)改能源要求指標(biāo)。

3.2、熱網(wǎng)形式

熱網(wǎng)形式分為單管制與多管制，單管制造價(jià)低但安全性差，適用于工業(yè)性質(zhì)較為相近、所需蒸汽參數(shù)較為接近、無分期實(shí)施的條件。多管制造價(jià)高，安全性好，適用于工業(yè)用汽參數(shù)相差較大，可以分期實(shí)施的情況。該發(fā)電企業(yè)現(xiàn)有蒸汽用戶用汽參數(shù)及用量符合單管制條件，因此其工業(yè)供汽系統(tǒng)采用單管制。

3.3、凝結(jié)水系統(tǒng)

由于本項(xiàng)目各工業(yè)企業(yè)所需蒸汽主要用于加熱、化工，部分工藝流程中會(huì)直接接觸產(chǎn)品凝結(jié)水會(huì)受到污染，在各企業(yè)實(shí)際運(yùn)行中也未對(duì)凝結(jié)水全部進(jìn)行回收，因此從運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)角度考慮本項(xiàng)目凝結(jié)水不做統(tǒng)一回收，各企業(yè)可采用就地回收利用，另外，發(fā)電企業(yè)回收管網(wǎng)較長(zhǎng)，回收成本高，因此不設(shè)凝結(jié)水回收系統(tǒng)及管道。

3.4、節(jié)能效益

從熱源設(shè)備比較，電廠鍋爐熱效率為92%左右，而社會(huì)中小型工業(yè)鍋爐熱效率一般只能達(dá)到55～75%，僅從鍋爐熱源設(shè)備的設(shè)計(jì)效率，運(yùn)行效率兩種形式的鍋爐相比，利用電廠鍋爐進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)對(duì)社會(huì)供熱，熱效率就提高了30～35%。大容量熱電聯(lián)產(chǎn)熱經(jīng)濟(jì)效益高，從節(jié)能減排，提高電廠的能源利用效率和綜合經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)熱用戶的能源利用率和經(jīng)濟(jì)效率均是一項(xiàng)利好的舉措。此舉措完全符合國家發(fā)展改革委、國家能源局、財(cái)政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部和環(huán)境保護(hù)部頒布的《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》。

4、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)影響分析

集中供熱是環(huán)保型的城市基礎(chǔ)設(shè)施，是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，在建設(shè)綠色城市進(jìn)程中起到至關(guān)重要的作用。集中供熱對(duì)社會(huì)環(huán)境、城市環(huán)境的清潔以及集中供熱提供給企業(yè)的高效生產(chǎn)力也被越來越多的企業(yè)所認(rèn)識(shí)。集中供熱通過專業(yè)人員對(duì)供熱設(shè)備精心調(diào)節(jié)，可以大面積地、安全穩(wěn)定地把熱送到用戶。做為城市文明標(biāo)志之一的集中供熱事業(yè)，伴隨著日新月異的城市建設(shè)在快速發(fā)展。集中供熱管網(wǎng)工程，將大大降低粉塵排放量，改善城區(qū)環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具有戰(zhàn)略意義。

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（作者單位：大唐信陽發(fā)電有限責(zé)任公司）