火電廠供給工業(yè)蒸汽項目可行性研究

山西省長治市山西潞光發(fā)電有限公司 武 江

1 項目提出的背景及技改項目的調(diào)研情況

山西潞光發(fā)電有限公司承擔(dān)建設(shè)和運營山西長子高河2×660MW低熱值煤發(fā)電項目，2021年6月兩臺機(jī)組均投產(chǎn)發(fā)電。宋村產(chǎn)業(yè)園區(qū)2021年底最小供汽總量為64t/h，近期最大用汽量總計126t/h、遠(yuǎn)期最大用汽量總計186t/h，蒸汽供給方式為蒸汽供給、熱量交換、疏水回收。潞光電廠發(fā)展集中供汽，可為園區(qū)提供環(huán)保、經(jīng)濟(jì)及可靠的工業(yè)蒸汽。項目實施后將取代園區(qū)內(nèi)分散的工業(yè)鍋爐，節(jié)約大量燃煤、燃?xì)猓瑴p少大量煙塵、二氧化硫、氮氧化物和灰渣排放量，改善長子縣區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量。園區(qū)內(nèi)新建的石膏廠全部用潞光電廠石膏為原料進(jìn)行生產(chǎn)，工業(yè)蒸汽做為生產(chǎn)介質(zhì)。目前工業(yè)園區(qū)蒸汽需求量約15t/h（間斷用汽）。正在籌建的石膏廠、建材廠用汽量35t/h（連續(xù)用汽）。

由于園區(qū)內(nèi)各用汽企業(yè)所需蒸汽參數(shù)及生產(chǎn)工藝都不一樣，電廠抽出的過熱蒸汽（高溫高壓）通過架空蒸汽管網(wǎng)統(tǒng)一輸送至各用汽企業(yè)后，企業(yè)設(shè)置減溫減壓及換熱裝置，調(diào)整到所需的壓力和溫度后進(jìn)行利用。企業(yè)工藝?yán)煤蠼?jīng)換熱器和疏水器后轉(zhuǎn)化為冷凝水，回收至潞光電廠利用。目前宋村工業(yè)園區(qū)已開展實施工業(yè)蒸汽管道的安裝工程。

針對工業(yè)蒸汽供給事宜，潞光公司分別向東方鍋爐廠、東方汽機(jī)廠、西北電力設(shè)計院等單位發(fā)函咨詢。東方鍋爐廠回復(fù)：單臺機(jī)組滿負(fù)荷工況冷段抽汽量最大允許75t/h，50%負(fù)荷工況冷段抽汽量最大允許38t/h；東方汽機(jī)廠回復(fù)：單臺機(jī)組滿負(fù)荷工況冷段抽汽量最大允許100t/h，單臺機(jī)組50%負(fù)荷工況冷段抽汽量最大允許100t/h；西北電力設(shè)計院回復(fù)：在現(xiàn)有條件下可實施蒸汽供給項目。

2 可行性方案

宋村工業(yè)園區(qū)供汽參數(shù)1.20MPa、溫度250～380℃，博可思（長子）石膏有限責(zé)任公司（石膏廠）工業(yè)蒸汽需求參數(shù)1.30MPa、溫度280℃，潞光電廠對外供蒸氣參數(shù)1.50MPa、溫度300℃。

2.1 工業(yè)蒸汽的選擇

依據(jù)東方汽輪廠提供的660MW超超臨界發(fā)電機(jī)組熱平衡圖，可用于工業(yè)供汽的抽汽參數(shù)為汽輪機(jī)一段、二段、三段、四段抽汽，其中冷段抽汽做為工業(yè)用汽汽源經(jīng)濟(jì)性可靠性最優(yōu)。設(shè)計院設(shè)計冷段供臨機(jī)加熱管管徑Ф219×12，蒸汽蒸汽流量198t/h（50%負(fù)荷蒸汽流量：62.8t/h蒸汽流速按照50m/s計算）。

為滿足宋村工業(yè)園區(qū)及石膏廠、建材廠的工業(yè)蒸汽參數(shù)需求，計劃將汽機(jī)系統(tǒng)冷段供臨機(jī)加熱管道進(jìn)行改造，利用鄰機(jī)加熱蒸汽管道氣動調(diào)節(jié)閥將冷段蒸汽減壓至1.5MPa，增加減溫器，將溫度控制在300℃后對外提供工業(yè)蒸汽，蒸汽流量120t/h(單臺機(jī)組60t/h)，用于滿足近期工業(yè)用戶的蒸汽需求。依據(jù)機(jī)組負(fù)荷，確保機(jī)組安全運行情況下調(diào)整對外供汽量。工業(yè)蒸汽系統(tǒng)如下。

系統(tǒng)流程：正常運行期間#1、#2機(jī)組鄰機(jī)加熱管道調(diào)節(jié)閥后隔離閥關(guān)閉，工業(yè)蒸汽供汽隔離閥打開，系統(tǒng)壓力設(shè)定值為1.50MPa，通過調(diào)節(jié)閥控制壓力，工業(yè)蒸汽管道設(shè)置安全閥；凝結(jié)水做為減溫器減溫水，控制蒸汽溫度為300℃。機(jī)組啟動階段工業(yè)蒸汽供汽隔離閥關(guān)閉；項目界限劃分：山西潞光發(fā)電有限公司負(fù)責(zé)潞光電廠內(nèi)部工業(yè)蒸汽管道的改造建設(shè)，以廠區(qū)圍墻為界，廠外部分由用汽方投資建設(shè)。

2.2 實施方案

向長子縣宋村園區(qū)供工業(yè)蒸汽方案：在確保機(jī)組穩(wěn)定運行條件下，利用汽輪機(jī)冷段抽汽做為汽源，經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥、減溫器后，依據(jù)蒸汽用戶需求將蒸汽參數(shù)控制在1.50MPa、溫度300℃后，做為宋村園區(qū)工業(yè)蒸汽汽源。回水系統(tǒng)：工業(yè)蒸汽用戶冷凝后的回水，經(jīng)過各企業(yè)的疏水回收泵分別接至回水母管，回水經(jīng)水質(zhì)檢測合格后分為兩路進(jìn)入兩臺鍋爐的疏水?dāng)U容器，疏水回收率98%。

向博可思（長子）石膏有限責(zé)任公司供工業(yè)蒸汽方案：潞光公司脫硫石膏產(chǎn)量30萬t/年，生產(chǎn)1t石膏需要蒸汽量0.5t，蒸汽用量約15萬t/年(25t/h)。考慮今后規(guī)劃的建材廠的蒸汽用量（8～10t/h)，按照35t/h計算。石膏廠、建材廠工業(yè)蒸汽管道Ф377×9，材質(zhì)為20#鋼。蒸汽參數(shù)1.3MPa、溫度280℃，比容0.209m3/kg，用汽量35t/h，管徑DN350，流速21.1m/s。供汽期間需加強對汽輪機(jī)運行參數(shù)的監(jiān)視；冷段蒸汽的減少也會對鍋爐運行造成影響，需加強鍋爐參數(shù)觀測調(diào)整。回水系統(tǒng)：石膏廠蒸汽經(jīng)過疏水?dāng)U容器冷凝后，由疏水泵回收接至回水母管，經(jīng)水質(zhì)檢測合格后分為兩路進(jìn)入兩臺鍋爐的疏水?dāng)U容器。疏水回收率約70%。建材廠蒸汽全部消耗，疏水不回收。

2.3 廠外工業(yè)蒸汽管道路由情況

宋村工業(yè)園區(qū)位于潞光電廠東南側(cè)2.2公里，工業(yè)蒸汽管道供宋村工業(yè)園區(qū)蒸汽管網(wǎng)路：工業(yè)蒸汽管道從潞光電廠圍墻外沿張下線東側(cè)、創(chuàng)業(yè)街、689縣道、頂管敷設(shè)過326省道敷設(shè)過熱蒸汽管線，管道全長約6.2km，沿途預(yù)留分支接口分別至山西長子縣軒陽物流有限公司、山西華夏丹朱紅酒業(yè)有限公司、長治市浩潤食品有限公司（園區(qū)最末端蒸汽用戶管線長度4.3公里）、山西省長治市潞酒有限公司。

博可思（長子）石膏有限責(zé)任公司及建材廠位于潞光電廠西側(cè)擴(kuò)建端0.8公里，正在規(guī)劃籌建。工業(yè)蒸汽供石膏廠、建材廠管網(wǎng)路：工業(yè)蒸汽管道從#1鍋爐西側(cè)綜合管架工業(yè)蒸汽母管接出，沿著輸灰管線向西敷設(shè)，經(jīng)擴(kuò)建端預(yù)留場地接至用戶接口。

表1 蒸汽成本計算表

表2 工業(yè)蒸汽二氧化碳減排量計算（近期）

3 工程規(guī)模和主要內(nèi)容

潞光電廠向長子縣宋村園區(qū)供工業(yè)蒸汽項目蒸汽供應(yīng)按照50萬噸/年設(shè)計。敷設(shè)工業(yè)蒸汽供汽管道一根600米（管徑DN600），敷設(shè)工業(yè)蒸汽供石膏廠蒸汽管道一根800米（管徑DN350），敷設(shè)蒸汽疏水回用水管道一根1000米（管徑DN250）。

潞光電廠向長子縣宋村園區(qū)供工業(yè)蒸汽管道安裝工程管道長度約600米；蒸汽管道從鄰機(jī)加熱管道經(jīng)減壓減溫引出，與蒸汽母管匯合經(jīng)鍋爐房、汽機(jī)房C排外側(cè)柱、集控樓外側(cè)柱后引至土建爐側(cè)綜合管架下方，在啟動鍋爐房附近下管架，后經(jīng)廠區(qū)部分建筑后接至廠區(qū)圍墻邊分界線處。在潞光電廠東側(cè)圍墻內(nèi)1米與廠外工業(yè)蒸汽主管網(wǎng)對接。工業(yè)蒸汽管道主管管徑DN600（Φ630×15）、支管管徑DN350（Φ377×10），設(shè)計壓力2.0MPa、350℃。

潞光電廠向石膏廠、建材廠供工業(yè)蒸汽管道長度800米，管道從工業(yè)蒸汽管道從#1鍋爐西側(cè)綜合管架工業(yè)蒸汽母管接出，沿著輸灰管線向西敷設(shè)，經(jīng)擴(kuò)建端預(yù)留場地接至用戶接口。工業(yè)蒸汽管道管徑DN350（Φ377×10），設(shè)計壓力2.0MPa、350℃；工業(yè)蒸汽回水管道安裝工程管道長度約1000米，回水管道母管從廠區(qū)圍墻分界線處引接，沿著蒸汽管道路由逆向敷設(shè)，分別接至兩臺鍋爐的

疏水?dāng)U容器備用接口。回收水管道主管管徑DN250（Φ273×6）、支管管徑DN200（Φ219×5），設(shè)計壓力0.7MPa(a)、80℃。含蒸汽系統(tǒng)配套的閥門、測量儀表及相關(guān)支吊架、保溫油漆、土建工程及相關(guān)配套設(shè)施的安裝工程。本項目投資800萬元。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

依據(jù)對宋村產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，項目投產(chǎn)初期2022年蒸汽量用量約1.5萬噸。隨著宋村工業(yè)園區(qū)在建項目的投產(chǎn)，工業(yè)蒸汽消耗量將會逐漸增加。潞光電廠向長子縣宋村園區(qū)供工業(yè)蒸汽項目，躉售工業(yè)蒸汽含稅熱價為120元/t（110.09元/t不含稅），蒸汽冷凝水部分回收，疏水回水保證在98%以上。如回收率低于98%，損失的冷凝水量按照50元/t加收費用。經(jīng)過核算，工業(yè)蒸汽供熱成本94.93元/噸（不含稅價）。工業(yè)蒸汽供熱利潤15.16元（不含稅價）。項目實施后2022年工業(yè)園區(qū)可供汽1.5萬噸。隨著園區(qū)企業(yè)的建成蒸汽用量會逐漸增加，利潤額隨之增長，預(yù)計6年內(nèi)可回收投資。

3.2 環(huán)保效益

2022年度預(yù)計兩臺機(jī)組年發(fā)電量56.1億kWh，按85%負(fù)荷率計算運行小時約5000h，平均供汽流量約15000÷5000=3噸/小時，煤耗降低約0.3g/kWh，全年節(jié)約標(biāo)煤約56.1億×0.3g/kWh=1683噸，減排二氧化碳38847t/年，關(guān)閉5t/h小鍋爐1座。隨著園區(qū)企業(yè)的建成，蒸汽用量的逐漸增加，煤耗進(jìn)一步降低。