孫軼卿（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

不同抽汽參數(shù)下的供熱機(jī)組節(jié)能分析

孫軼卿
（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

摘 要：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組選址的不同會(huì)導(dǎo)致熱電廠抽汽端參數(shù)變化。本文通過(guò)計(jì)算兩種不同抽汽參數(shù)下某熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)差異，比較了其對(duì)供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的影響。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn)；節(jié)能分析；工業(yè)供熱

熱電聯(lián)產(chǎn)相比較傳統(tǒng)的熱電分產(chǎn)，綜合效率可由50%提高到約80%，因此熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性更好，更符合當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排的方針政策。熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目前期選址論證時(shí)，一般會(huì)有2～3個(gè)備選的擬建廠址方案。而熱電廠選址導(dǎo)致供熱距離發(fā)生變化，將引起熱電廠抽汽參數(shù)相應(yīng)變化，因此需要在可行性研究階段就要考慮抽汽參數(shù)與機(jī)組的匹配情況，以使機(jī)組在投產(chǎn)運(yùn)行后達(dá)到較佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況。

1 項(xiàng)目介紹

根據(jù)《熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定》的要求，區(qū)域熱電廠的蒸汽管網(wǎng)的供熱半徑一般以≤3km～5km為宜。以廣東某熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為例，根據(jù)當(dāng)?shù)氐募泄嵋?guī)劃，該項(xiàng)目將滿足當(dāng)?shù)責(zé)嶝?fù)荷需求，擬承擔(dān)的熱負(fù)荷在考慮同時(shí)系數(shù)之后，熱電廠熱力站出口的蒸汽參數(shù)見(jiàn)表1。

工程擬建設(shè)2臺(tái)350MW超臨界燃煤供熱機(jī)組，主機(jī)選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。鍋爐型式為超臨界一次中間再熱直流煤粉爐。汽輪機(jī)型式為超臨界三缸兩排汽中間再熱抽凝式汽輪機(jī)，過(guò)熱蒸汽蒸發(fā)量1150t/h，過(guò)熱蒸汽壓力24.2MPa，過(guò)熱蒸汽溫度566℃，機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)采用八級(jí)非調(diào)整抽汽。工業(yè)供熱蒸汽由中壓缸某一級(jí)調(diào)整抽汽供應(yīng)，因此單臺(tái)機(jī)組平均熱負(fù)荷為DS=270t/h。

2 系統(tǒng)分析

該項(xiàng)目在初可研報(bào)告中擬定了2個(gè)選址方案，距離熱負(fù)荷中心分別約8km和15km。如果按照常規(guī)的供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，管道壓降約0.06MPa/km～0.1MPa/km，溫降約15℃/km～20℃/km，經(jīng)濟(jì)性較差，因此推薦采用“長(zhǎng)輸熱網(wǎng)專利技術(shù)”，可以將輸送蒸汽的散熱損失與壓力損失分別降低到5℃/km～7℃/km，0.02MPa/km～0.03MPa/km。本次計(jì)算取壓降0.025MPa/km，溫降6℃/km。供熱首站布置在汽機(jī)房?jī)?nèi)，根據(jù)其蒸汽參數(shù)1.35MPa，300℃，同時(shí)結(jié)合7km供熱管道的總壓降約0.175MPa、總溫降約42℃，因此8km供熱管網(wǎng)選址方案的供汽參數(shù)選擇為1.35MPa，300℃，抽汽壓力1.35MPa。而15km長(zhǎng)供熱方案的管道壓降、溫降勢(shì)必更大，因此其供熱首站的蒸汽參數(shù)應(yīng)在8km供熱管網(wǎng)方案的基礎(chǔ)上另外加上7km的壓降、溫降，其參數(shù)可選擇為1.6MPa，342℃。

根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的機(jī)組熱平衡圖，抽汽壓力1.35MPa和1.6MPa對(duì)應(yīng)的抽汽溫度分別為404.7℃、427℃，焓值分別為3268.8 kJ/kg、3313.4 kJ/kg，將不同供熱距離下供汽參數(shù)按焓值折減到抽汽參數(shù)后，相應(yīng)得到不同供熱距離方案下的汽輪機(jī)供熱抽汽流量見(jiàn)表2。

表1 熱電廠熱力站出口的蒸汽參數(shù)

表2 兩種供熱距離對(duì)應(yīng)的工業(yè)抽汽參數(shù)（單臺(tái)機(jī)組）

3 指標(biāo)計(jì)算

由表2可以看出，8km和15km供熱管網(wǎng)方案下，汽輪機(jī)供熱抽汽量略有差別（約1.4%）。根據(jù)機(jī)組的熱平衡圖資料，機(jī)組在供熱距離方案1251.3t/h抽汽量時(shí)的熱耗、功率值分別為q1=6838.3kJ/kWh、N1=297253kW，按熱電聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算得到機(jī)組的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：

可得到供熱距離方案1下的機(jī)組發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率bd1=252.4g/kWh。式（1）中：q1為汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電熱耗率（kJ/kWh），ηgI為鍋爐效率（本工程計(jì)算取鍋爐保證效率93.5%），ηgd為管道效率（一般取0.99），本計(jì)算中擬以額定工況發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率代替年均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率。

根據(jù)機(jī)組在兩種不同供熱距離方案下的抽汽參數(shù)和抽汽量的不同，焓值差Vh=44.6kJ/kg，可以測(cè)算出兩種方案下的做功差為VN=Vh×Dc=3131kW。由于兩種供汽方案下的鍋爐吸熱量Q可認(rèn)為沒(méi)有變化，因此根據(jù)毛熱耗率的簡(jiǎn)潔計(jì)算公式q1×N1=q2×N2，得到

根據(jù)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率公式（1）計(jì)算得到供熱距離方案2時(shí)的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率bd2=255.1g/kWh。兩種不同供熱距離方案下發(fā)電標(biāo)煤耗率差異Vbd=2.7g/kWh，發(fā)電標(biāo)煤耗率變化百分比約1.06%，由此可以看出不同的供熱距離，對(duì)于供熱機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性影響還是比較大的。

根據(jù)年均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率計(jì)算公式：

式（2）中ξd為發(fā)電廠用電率，本工程計(jì)算取為5%，可得供熱距離方案1、2下的機(jī)組年平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率分別為bgp1=265.7 g/kWh 、bgp2=268.5 g/kWh。

根據(jù)年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量計(jì)算公式：

式（3）中Pa、ξr、Qa、brp分別為機(jī)組年發(fā)電量、供熱廠用電率、年供熱量和年均供熱標(biāo)煤耗率，其數(shù)值都可以按照文獻(xiàn)[2]中相應(yīng)的公式計(jì)算得到，本文計(jì)算暫定發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為5500h，年額定供熱小時(shí)數(shù)為7200h，發(fā)電廠用電率為5%。

將計(jì)算結(jié)果代入式（3），得到供熱距離方案1、2下機(jī)組的年標(biāo)準(zhǔn)煤耗量分別為70.4萬(wàn)噸和71.5萬(wàn)噸，按目前標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)800元/噸計(jì)算，一年的標(biāo)煤耗量費(fèi)用差價(jià)就達(dá)880萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)

熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目選址是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程活動(dòng)，本文即從不同供熱距離影響抽汽參數(shù)，進(jìn)而對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響的角度，依據(jù)某一具體工程，進(jìn)行的定性分析和量化計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得到了兩種不同供熱距離方案下標(biāo)準(zhǔn)煤年耗量的差異，以此作為機(jī)組的年運(yùn)行成本增加值，可供有關(guān)人員在熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目初期選址時(shí)考慮，以便于做出更科學(xué)的決策。

參考文獻(xiàn)

[1]李鳳琳.熱電聯(lián)產(chǎn)正迎發(fā)展機(jī)遇期[N].中國(guó)能源報(bào)，2015-05-25.

[2]國(guó)家經(jīng)貿(mào)委，國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委，建設(shè)部.熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定[S].2001.

中圖分類號(hào)：TK269

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A