徐繼明,楊慶利

(1.東北電力設(shè)計(jì)院,長(zhǎng)春 130021;2.哈爾濱電氣國(guó)際工程公司,哈爾濱 150040)

推廣熱、電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供,集中供熱,提高熱電機(jī)組的利用率;發(fā)展熱能梯級(jí)利用技術(shù),熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù),提高熱能綜合利用率,符合國(guó)家分布式能源冷熱電三聯(lián)供產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策。本文以 S106FA配置為例,闡述了區(qū)域性分布式能源站的裝機(jī)方案選擇,以及冷、熱、電三連供的可靠性和機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。

1 熱負(fù)荷初步分析

江蘇某分布式能源站工程熱負(fù)荷為工業(yè)蒸汽及制冷熱負(fù)荷。工業(yè)蒸汽參數(shù):壓力為0.6～0.8 MPa,溫度為 165～175℃。蒸汽需求量見(jiàn)表1。采暖季供暖負(fù)荷參數(shù)(電廠端):供水溫度 95℃,回水溫度 60℃。非采暖季制冷熱負(fù)荷參數(shù)(電廠端):供水溫度150℃,回水溫度 65℃。

表1 工業(yè)用戶(hù)分期蒸汽需求量 t/h

本工程工業(yè)蒸汽擬由新建一臺(tái)背壓機(jī)組排汽經(jīng)管道接入廠外供熱管道供出,排汽參數(shù)暫定為壓力p=1.2 MPa,溫度 t=250℃,背壓機(jī)組供汽能力為120 t/h,全廠最大供汽能力為 134 t/h(包括余熱鍋爐產(chǎn)低壓補(bǔ)汽直供及噴水量),余熱鍋爐出口設(shè)有減溫減壓器,作為工業(yè)用汽備用汽源。

2 裝機(jī)方案研究

2.1 燃?xì)廨啓C(jī)選型

采用天然氣作為燃料的冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)的核心設(shè)備是燃?xì)獍l(fā)電裝置,目前在分布式能源站選用的主設(shè)備有內(nèi)燃機(jī)、輕型燃?xì)廨啓C(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)。其中功率小的內(nèi)燃機(jī),輕型燃?xì)廨啓C(jī)適應(yīng)于樓宇式分布式能源站,而中小功率的重型燃?xì)廨啓C(jī)和中型航改機(jī)(輕型燃?xì)廨啓C(jī))可用于區(qū)域性分布式能源站。結(jié)合區(qū)域性分布式能源站的特點(diǎn),可以看出:

a.區(qū)域性分布式能源站與樓宇式分布式能源站不同,冷、熱聯(lián)供范圍較大,半徑為 3～5 km,因此單機(jī)容量相對(duì)較大為宜,有利于實(shí)現(xiàn)分布式能源站的規(guī)模效率,并可成為未來(lái)城市能源供應(yīng)中心。

b.以冷、熱聯(lián)供為第一目的的城市區(qū)域性分布式能源站,雖然聯(lián)供參數(shù)高、低不一,系統(tǒng)復(fù)雜,但有利于能源的梯級(jí)利用,其技術(shù)比較先進(jìn)。

c.城市區(qū)域性分布式能源站,具有工業(yè)與民用冷熱聯(lián)供相結(jié)合、聯(lián)供范圍廣和多媒供應(yīng)等特點(diǎn),能源站運(yùn)行安全、可靠性非常重要,因此能源站主機(jī)選擇時(shí)除優(yōu)先考慮單機(jī)容量適中、技術(shù)比較先進(jìn)外,還須考慮天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的通用性、主機(jī)運(yùn)行的可靠性、大中修的方便性、環(huán)保要求的適應(yīng)性。

適應(yīng)于我國(guó)區(qū)域性分布式能源站的中型燃機(jī)(代表性的)有 2類(lèi)4種:一類(lèi)是重型燃?xì)廨啓C(jī),如:法國(guó) GE生產(chǎn)的 PG6111FA燃?xì)廨啓C(jī)(本世紀(jì)新產(chǎn)品)和南汽生產(chǎn)的PG6501B燃?xì)廨啓C(jī)(上世紀(jì)80年代產(chǎn)品);另一類(lèi)是輕型燃?xì)廨啓C(jī),如:LM6000、LM2500(本世紀(jì)新產(chǎn)品)。這4種燃?xì)廨啓C(jī)中,PG6501B燃?xì)廨啓C(jī)為 GE公司 80年代產(chǎn)品,效率較低,而 LM6000、LM2500燃?xì)廨啓C(jī)容量較小,而且,輕型燃?xì)廨啓C(jī)要求燃料參數(shù)較高,需要設(shè)置天然氣增壓站,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和工程投資。

法國(guó)GE生產(chǎn)的 PG6111FA燃?xì)廨啓C(jī)具有單機(jī)容量適中、技術(shù)比較先進(jìn)外,燃機(jī)天然氣進(jìn)氣壓力通用性、主機(jī)運(yùn)行的可靠性、大修方便性、環(huán)保性能和對(duì)噪音治理的適應(yīng)性也很好。其技術(shù)性能與長(zhǎng)三角、株三角已建的一批 9F機(jī)組基本相近。

表2 PG 6111 FA燃?xì)廨啓C(jī)性能指標(biāo)

2.2 余熱鍋爐選型

本工程余熱鍋爐采用雙壓、無(wú)補(bǔ)燃、臥式自然循環(huán)余熱鍋爐。額定工況下的性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 余熱鍋爐特性指標(biāo)

2.3 蒸汽輪機(jī)選型

根據(jù)熱負(fù)荷及輸送熱媒的初步分析,本工程采用背壓機(jī)排汽直供工業(yè)蒸汽和排汽加熱高溫?zé)崴绞较嘟Y(jié)合方式,背壓機(jī)組的排汽參數(shù)壓力為1.2 M Pa,溫度為 250℃,背壓式汽輪機(jī)型式為單壓、單缸、背壓式,技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)

3 關(guān)于能源站供熱系統(tǒng)的可靠性分析

本工程采暖期最大熱負(fù)荷為 134 t/h,平均熱負(fù)荷為89 t/h,非采暖期平均熱負(fù)荷為30 t/h。6FA燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)應(yīng)的余熱鍋爐高壓主蒸汽產(chǎn)量為 113.4 t/h,合并余熱鍋爐產(chǎn)生的補(bǔ)汽量及噴水量,則背壓機(jī)實(shí)際產(chǎn)汽量在 134 t/h左右;采暖季全廠產(chǎn)蒸汽量134 t/h,平均工業(yè)熱負(fù)荷為 89 t/h,剩余 45 t/h蒸汽用于熱網(wǎng)加熱器,將余熱鍋爐尾部換熱器出口85℃熱水加熱至95℃用于采暖負(fù)荷;非采暖季全廠產(chǎn)蒸汽量 134 t/h,平均工業(yè)熱負(fù)荷為 30 t/h,剩余104 t/h蒸汽用于熱網(wǎng)加熱器,與余熱鍋爐尾部換熱器共同提供150℃高溫?zé)崴?滿(mǎn)足制冷負(fù)荷的要求。蒸汽用量分配情況見(jiàn)表5。從表5可看出:采用1臺(tái)背壓機(jī)組(12 MW)配置方式是合理的,供熱可靠性是有保證的,既可以滿(mǎn)足熱負(fù)荷要求,同時(shí)又可以兼顧季節(jié)性的制冷負(fù)荷要求。

4 能源站主要性能指標(biāo)

本期工程的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)見(jiàn)表6。隨著能源站周邊熱負(fù)荷的不斷增加,考慮再擴(kuò)建1套 S106FA,配套 1臺(tái)抽凝機(jī)也是合理的,規(guī)劃建成后全廠年平均熱效率可達(dá)到 79%,即提高了機(jī)組的靈活性及供熱可靠性,同時(shí)也符合國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。

總之,分布式能源站應(yīng)根據(jù)能源需求,對(duì)能源實(shí)現(xiàn)“分配得當(dāng)、各得所需、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則擬定的。

5 結(jié)束語(yǔ)

以 6FA型燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)成的區(qū)域性分布式能源站與樓宇式分布式能源站不同,冷、熱聯(lián)供半徑可達(dá)35 km。而且,其單機(jī)容量適中,有利于實(shí)現(xiàn)分布式能源站的規(guī)模效率。并可成為未來(lái)城市能源供應(yīng)中心。通過(guò)冷熱電三聯(lián)供等方式實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用,綜合能源利用效率達(dá)到75%以上,符合國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。在國(guó)家政策的支持下,區(qū)域性分布式能源站具有良好的發(fā)展前景,6FA型燃?xì)廨啓C(jī)將會(huì)有較大的發(fā)展空間。

表6 工程的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)