柴青
摘 要:熱電聯(lián)產(chǎn)的重要作用很多,如由于熱能供應(yīng)方式的改變帶來的充分利用。為滿足大同市不斷增長的熱負(fù)荷需要,大同發(fā)電廠不僅將一期的6臺(tái)國產(chǎn)20萬kW機(jī)組改造成供熱機(jī)組,并將二期工程2臺(tái)600MW空冷發(fā)電機(jī)組和三期新建的2×660 MW超臨界直接空冷機(jī)組改成供熱機(jī)組。
關(guān)鍵詞:熱電聯(lián)產(chǎn) 裝機(jī)容量 供熱機(jī)組 經(jīng)濟(jì)性能
中圖分類號(hào):TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)03(c)-0218-02
1 概述
1.1 課題的提出
當(dāng)前,由于中國各省市經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡,各地區(qū)氣候和自然條件與基礎(chǔ)設(shè)施也有很大的不同,客觀條件確定了熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展一定要依據(jù)每個(gè)工程的具體情況,因地制宜地建設(shè)大、中、小型并舉,區(qū)域熱電廠改造等按具體情況發(fā)展。目前我國熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)逐步進(jìn)入發(fā)展階段,在技術(shù)水平、系統(tǒng)設(shè)備等方面,已經(jīng)取得了良好的效果。熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)逐步地走進(jìn)電力企業(yè),這不僅能夠?yàn)槠鋷砹己玫慕?jīng)濟(jì)前景,也能為優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)起到重要作用。
大同發(fā)電廠隨國電電力發(fā)展股份有限公司統(tǒng)一納入五大發(fā)電集團(tuán)之一——中國國電集團(tuán)公司管理范疇,屬于國電電力股份有限公司的直屬企業(yè),是國電電力發(fā)展股份有限公司全資擁有的特大型發(fā)電企業(yè),是國家“六五”期間為發(fā)揮山西的能源優(yōu)勢、充分利用大同地區(qū)豐富的煤炭資源,緩解北京地區(qū)用電緊張局面而興建的重點(diǎn)建設(shè)工程項(xiàng)目。1984年6月30日1號(hào)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,到1988年11月25日工程全部完工,共安裝6臺(tái)國產(chǎn)20萬kW發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量120萬kW。
國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司,是大同發(fā)電廠二期及三期改建工程,是國電電力發(fā)展股份有限公司(出資比例60%)和北京京能國際股份有限公司(出資比例40%)共同投資組建的項(xiàng)目法人公司。其中,二期工程是2臺(tái)600 MW空冷發(fā)電機(jī)組系統(tǒng),是我國國內(nèi)首家600 MW機(jī)組采用直接空冷技術(shù)的電廠,三期改建工程于2007年4月18日獲國家發(fā)展和改革委員會(huì)核準(zhǔn),建設(shè)規(guī)模為2臺(tái)660 MW超臨界直接空冷機(jī)組。二、三期工程機(jī)組全部采用直接空冷技術(shù)和利用城市中水作為生產(chǎn)用水,100%全煙氣脫硫,綠色環(huán)保特色明顯,對在北方缺水地區(qū)建設(shè)大容量發(fā)電機(jī)組、提高城市污水綜合利用水平、實(shí)現(xiàn)大型燃煤機(jī)組煙氣脫硫具有良好的示范作用。
由于熱電聯(lián)產(chǎn)的重要作用很多,如由于熱能供應(yīng)方式的改變帶來能量的充分利用。與分散供熱的供熱鍋爐相比,出于熱電廠的鍋爐效率遠(yuǎn)高于供熱鍋爐,所以集中供熱比分散供熱的煤耗低得多。因此,為實(shí)現(xiàn)更好的供熱條件,大同發(fā)電廠實(shí)施了三期改建項(xiàng)目,第一期工程建設(shè)2*220 MW燃煤發(fā)電機(jī)組的供熱,于2007年完成;二期改建工程2*660 MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,于2009年完成;三期改建工程2*660 MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,于2011年完成。
此論文根據(jù)各影響因素對該供熱機(jī)組的改建項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響大小,決策者可以對其采取相應(yīng)的措施以有效地改建項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效果。通過實(shí)證分析,將分層次綜合評價(jià)經(jīng)濟(jì)性,不僅能把生產(chǎn)因素、設(shè)備因素、人員因素和環(huán)境因素等有機(jī)地結(jié)合起來,還能科學(xué)、客觀地反映出該改建項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。
2 大同市熱負(fù)荷分析
2.1 大同市供熱現(xiàn)狀
大同市系我國重要的煤炭產(chǎn)區(qū),煤炭資源蘊(yùn)藏豐富,是我國重要的能源基地。建國以來興建了大型火電廠主要是為了保證向首都供電。大同市地處雁北高寒地帶,冬季嚴(yán)寒采暖期長達(dá)5個(gè)月,且市區(qū)東西方向?qū)挾媳狈较蛘?,現(xiàn)有幾個(gè)中小型熱電廠都偏于西側(cè)。從熱力網(wǎng)建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用考慮,不能經(jīng)濟(jì)有效地向市區(qū)中部、南部和東部供熱。因此至今大同市的采暖熱源還有相當(dāng)部分是靠小型集中鍋爐房分散供給,單純發(fā)電的大型火電廠和大量的采暖鍋爐房排放的煙氣導(dǎo)致城市大氣污染相當(dāng)嚴(yán)重。
從1994年起,大同市開始建設(shè)采暖熱力網(wǎng),由華北市政工程設(shè)計(jì)院承擔(dān)設(shè)計(jì),1997年熱網(wǎng)投產(chǎn),隨著采暖熱用戶需求增加,熱源又不能滿足要求。供熱缺口達(dá)1000萬m2以上。
2.2 改建大同市供熱項(xiàng)目的必要性
大同發(fā)電廠位于大同市南側(cè),地處大同市城市邊緣,距市中心4 km,靠近大同市城南及城東供熱負(fù)荷中心,具有得天獨(dú)厚的地緣優(yōu)勢,是理想的熱源廠位置。利用大同發(fā)電廠的熱源對市區(qū)內(nèi)實(shí)施集中供熱有明顯的有利因素:一是有利于大同市大氣環(huán)境的改善,盡快改善大同市大氣環(huán)境質(zhì)量,大同發(fā)電廠實(shí)施熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱可增加1000萬m2熱源,可拆除市區(qū)燃煤小鍋爐500多臺(tái),從而減少有害氣體排放。二是有利于大同市棚戶區(qū)改造、城中村改造,促進(jìn)城市建設(shè)。隨著大同城市建設(shè)、棚戶區(qū)改造、城鄉(xiāng)結(jié)合部改造的發(fā)展,城市集中供熱需求改大與現(xiàn)有集中供熱熱源不足及布局不合理的矛盾也越來越突出,特別是對于一些棚戶區(qū)、城中村熱源難以覆蓋。三是有利于發(fā)展大同市集中供熱事業(yè)。四是有利于企業(yè)今后的進(jìn)一步的生存和發(fā)展。同時(shí)還具有鋪設(shè)供熱管網(wǎng)距離短,管網(wǎng)投資相對較低,供暖熱負(fù)荷穩(wěn)定、均勻,熱效率高的優(yōu)勢。2007年大同市改大集中供熱盡快改善市區(qū)大氣質(zhì)量,推進(jìn)省、市“藍(lán)天碧水”工程,因此,大同發(fā)電廠供熱改造便成為其中一項(xiàng)重要措施。
3 大同發(fā)電廠供熱機(jī)組改建項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評價(jià)
3.1 供熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能
大同發(fā)電廠裝有6×DG670—140—540/540型東方鍋爐廠生產(chǎn)的超高壓鍋爐,配套6×N200—12.7/535/535型東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超高壓中間再熱三缸三排汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,近年來各臺(tái)機(jī)組都進(jìn)行了包括主機(jī)、輔機(jī)在內(nèi)的現(xiàn)代化改造,如:各臺(tái)汽輪機(jī)通流部分現(xiàn)代化改造,#1~#6鍋爐脫氮燃燒器改造、鍋爐預(yù)熱器、省煤器改造、鍋爐低再增容改造、鍋爐吸風(fēng)機(jī)由單吸改為雙吸風(fēng)機(jī);#1~#6爐電除塵器改造后,其除塵效率高于98%;投資1.65億元安裝的#2和#3爐煙氣脫硫裝置已于2007年2月投運(yùn),其脫硫效率可達(dá)99%;#6爐煙氣脫硫裝置已于2005年10月投運(yùn),其脫硫效率可達(dá)98.6%;#1~#4機(jī)組凝汽器改造和水塔大修改造;#1~#6機(jī)組熱控系統(tǒng)自動(dòng)化DCS改造;#1機(jī)組給水泵進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)優(yōu)化改造,#2、#3、#4機(jī)組進(jìn)行了汽動(dòng)泵改造;2002年投資新建了生產(chǎn)、生活廢水處理廠等。近幾年來全廠6臺(tái)機(jī)組投運(yùn)安全可靠,未發(fā)生一般設(shè)備事故,現(xiàn)已連續(xù)安全運(yùn)行1446天。全廠6臺(tái)機(jī)組平均等效可用系數(shù)分別為:2004年93.57、2005年93.26、2006年89.89(有兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行大修)。2006年#1~#4濕冷機(jī)組供電煤耗357.8g/kWh,比同型機(jī)組全國平均水平367.8 g/kWh低了10 g/kWh。廠用電率6.37%,較同型機(jī)組全國平均水平7.92%低1.55%。全廠生產(chǎn)生活用水原來全部由市供水公司供給的每天60000 t自來水或地下水,在2003年生產(chǎn)、生活廢水處理廠建成后已開始充分利用中水,目前生產(chǎn)及生活用水已全部回用(除鍋爐除灰水外),每天7600~8000 t中水回用替換了自來水或地下水,工業(yè)用水重復(fù)利用率達(dá)97%,通過設(shè)備整治和節(jié)水改造等工作,現(xiàn)每天全廠每天用水50000~52000 t,比過去每天節(jié)水10000~8000 t,發(fā)電綜合水耗為2.42 kg/kWh。全廠各設(shè)備改造成效卓著并安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性在同類型機(jī)組中居中上水平,節(jié)能環(huán)排水平居全國同類型機(jī)組先進(jìn)水平,這些為大同發(fā)電廠機(jī)組進(jìn)行供熱改造并進(jìn)一步為大同市節(jié)能減排打下了牢固基礎(chǔ)。endprint
3.2 熱源和首站工程原理
(1)汽輪機(jī)本體更換兩根予制的∮920 mm中低缸連通管,在至雙流低缸入口側(cè)兩管上各安裝一個(gè)調(diào)節(jié)碟閥和通低缸的安全閥。兩根連通管間有短管相連通。
(2)在連通管靠A列側(cè)開孔引出一根∮1100 mm的供熱抽汽管,該管上裝有手動(dòng)隔離閥、逆止快關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥,以及膨脹節(jié)和支架等。
(3)DCS和DEH補(bǔ)充熱控和保護(hù)功能。
(4)采用單元制首站。在汽輪機(jī)組與A列墻(兩臺(tái)循環(huán)泵)之間的井口處架設(shè)標(biāo)高約6.5~12 m2的熱網(wǎng)加熱器平臺(tái)。安裝2臺(tái)換熱面積達(dá)1250 m2的臥式熱網(wǎng)加熱器。3臺(tái)熱網(wǎng)泵及疏水泵安裝在機(jī)房零米。A列墻外與機(jī)組軸線平行裝設(shè)∮1200 mm的一對熱網(wǎng)供水與回水干管。
3.3 計(jì)算條件
3.3.1 每年采暖期從11月初至次年3月底共計(jì)5個(gè)月,3624 h。
3.3.2 考慮到采暖期內(nèi)平均氣溫與嚴(yán)寒氣溫的差別,供熱平均負(fù)荷率以0.72計(jì),即在5個(gè)月采暖期內(nèi),供熱量利用小時(shí)=3624 h×0.72=2609 h。
3.3.3 機(jī)組在純凝工況時(shí),主汽流量=610 t/h ,發(fā)電出力=210 MW;
機(jī)組在供熱工況時(shí),主汽流量=670 t/h發(fā)電出力以熱定電節(jié)能增利經(jīng)濟(jì)效益即以610 t/h純凝工況和670 t/h條件下以熱定電工況相比。
3.4 在電力尖峰時(shí),熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度有以下兩種方法
(1)平均熱負(fù)荷法
將爐出力增至最大(670 t/h),調(diào)整供熱抽汽量使電出力達(dá)到210 MW 使總供熱抽汽量由各機(jī)平均分擔(dān)。
(2)熱電錯(cuò)峰法
由于電力尖峰時(shí)間不長,而熱水網(wǎng)的熱容量很大,可以在電力尖峰時(shí)降低抽汽量以保證最高發(fā)電出力,由于水網(wǎng)的熱慣性,短時(shí)間內(nèi)不會(huì)影響熱用戶,在電網(wǎng)調(diào)度允許下逐漸降低發(fā)電出力同時(shí)逐步補(bǔ)足供熱抽汽量。
3.5 供熱機(jī)組抽汽量越大,電廠節(jié)煤節(jié)水效益越大
目前設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想應(yīng)是機(jī)組充分發(fā)揮其本身固有的供熱潛力,同時(shí)又要在70%負(fù)荷低谷工況下盡量增加供熱量并提高供水溫度,這是加強(qiáng)大二供熱機(jī)組在華北電網(wǎng)以及大同熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中競爭力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
可以看出,設(shè)備的自身?xiàng)l件即設(shè)備的先進(jìn)性、檢修率等,都或多或少地影響著機(jī)組的運(yùn)行,提高機(jī)組的先進(jìn)性必然是熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的一大趨勢,同時(shí),加強(qiáng)機(jī)組建設(shè)的配套設(shè)施也不容忽視,同時(shí),在生產(chǎn)運(yùn)行上,要嚴(yán)格的服從國家的各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策,環(huán)境保護(hù)政策,在內(nèi)外部經(jīng)濟(jì)性的條件下,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的良性循環(huán)發(fā)展。
4 結(jié)語
通過以上分析,實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著,在相應(yīng)的基礎(chǔ)條件基本確定的情況下,可以通過采取提高機(jī)組設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性,即采用改建項(xiàng)目,不僅改大了機(jī)組的容量,而且可以彌補(bǔ)日益增長的電力增長需求和供熱需求,說明該改建項(xiàng)目具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性,此項(xiàng)目不僅能夠滿足內(nèi)部的要求,同時(shí)也可以帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為大容量熱電聯(lián)產(chǎn)提供參考,有助于電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和穩(wěn)定??梢哉f,熱電聯(lián)產(chǎn)是電力工業(yè)發(fā)展的重要組成部分,發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是節(jié)約能源的需要,是環(huán)境保護(hù)的要求。
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