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。

參考文獻(xiàn)

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