摘要：本文結(jié)合保定市熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃和區(qū)域內(nèi)熱用戶的現(xiàn)狀，以及河北南網(wǎng)電負(fù)荷情況，對大唐保定熱電廠2×350MW熱電機(jī)組項(xiàng)目裝機(jī)方案進(jìn)行論證，提出三種裝機(jī)方案，并對350MW超臨界抽汽供熱機(jī)組、高背壓供熱機(jī)組和NCB供熱機(jī)組方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析比較。

關(guān)鍵詞：抽汽供熱機(jī)組；高背壓供熱機(jī)組；NCB供熱機(jī)組；裝機(jī)方案；經(jīng)濟(jì)性分析

引言

由于熱電聯(lián)產(chǎn)的模式具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益[1]，根據(jù)國家《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》（1268號(hào)文件）的能源政策和保定市對熱電聯(lián)產(chǎn)的迫切需求，大唐保定熱電廠擬建設(shè)2×350MW超臨界供熱機(jī)組。本文在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性兩方面開展論述，結(jié)合地域特點(diǎn)，對裝機(jī)方案進(jìn)行分析優(yōu)化。

1 裝機(jī)方案

常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，配置為2×350MW超臨界抽汽式供熱機(jī)組，供熱能力540MW/h，可供采暖供熱面積約1200萬m2，面對城市熱負(fù)荷增長的趨勢，仍顯不足。為此，列舉三個(gè)增強(qiáng)供熱能力的機(jī)型配置方案進(jìn)行對比分析。

1.1 方案一：1臺(tái)抽汽供熱機(jī)組+1臺(tái)高背壓供熱機(jī)組。高背壓供熱機(jī)組采暖季更換供熱專用低壓轉(zhuǎn)子，以機(jī)組做功后的低壓缸排汽將熱網(wǎng)循環(huán)水加熱至80℃，抽汽機(jī)組通過熱網(wǎng)加熱器對熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行二次加熱至110℃對外供熱。

1.2 方案二：2臺(tái)高背壓供熱機(jī)組。2臺(tái)高背壓供熱機(jī)組均在采暖季開始前更換供熱專用低壓轉(zhuǎn)子。考慮到采暖季熱負(fù)荷是緩慢上升至額定負(fù)荷的，高背壓機(jī)組的運(yùn)行受熱網(wǎng)循環(huán)水量、背壓排汽量制約，兩臺(tái)機(jī)全部采用高背壓供熱形式，很長一段時(shí)間運(yùn)行在低負(fù)荷工況下。

1.3 方案三：1臺(tái)高背壓供熱機(jī)組+1臺(tái)NCB供熱機(jī)組。一臺(tái)機(jī)組采暖季更換供熱專用轉(zhuǎn)子；另一臺(tái)帶3S離合器的NCB供熱機(jī)組，采暖季低壓缸解列，將中壓缸排汽全部引至熱網(wǎng)加熱器二次加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。

2 裝機(jī)方案對比

2.1 技術(shù)特性對比

2.1.1方案一：采暖季開始前，高背壓機(jī)組更換供熱專用低壓轉(zhuǎn)子，水塔停運(yùn)，以低壓缸最大排汽量直接加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，帶額定采暖方式運(yùn)行，抽汽機(jī)組視熱負(fù)荷增長情況，將熱網(wǎng)循環(huán)水二次加熱至需要溫度，供熱質(zhì)調(diào)節(jié)比較靈活。

2.1.2方案二：采用兩臺(tái)高背壓供熱機(jī)組，不足之處：一是高背壓機(jī)型決定，熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度不得超過60℃，否則機(jī)組排汽熱量無法帶走，將因低壓缸超溫被迫停機(jī)。一臺(tái)高背壓機(jī)組將50℃的熱網(wǎng)循環(huán)水加熱至78℃，另一臺(tái)機(jī)組無法繼續(xù)以高背壓型式對熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行二次加熱，勢必造成第二臺(tái)高背壓機(jī)組無法正常運(yùn)行。

2.1.3方案三：350MW超臨界NCB供熱機(jī)組，是以常規(guī)350MW超臨界汽輪機(jī)為母型，將低壓缸通過3S離合器與高中壓缸連接，使低壓缸可在線解列和并列，具備凝汽、抽汽、背壓三種運(yùn)行功能，根據(jù)供熱負(fù)荷的變化進(jìn)行切換，在供熱負(fù)荷超過抽汽模式的供出量時(shí)，切除低壓缸，按背壓方式單獨(dú)運(yùn)行。本方案可以獲得最大的采暖供熱量，但如果采用同軸布置，發(fā)電機(jī)需要布置在高壓缸機(jī)頭側(cè)，此方案需要重新計(jì)算機(jī)組軸系力矩，目前在350MW超臨界機(jī)組還沒有應(yīng)用案例，無可借鑒，存在較大未知風(fēng)險(xiǎn)；如采用分軸布置，低壓缸布置在中壓缸旁邊，低壓缸和中壓缸分別配置一臺(tái)發(fā)電機(jī)。此方案會(huì)增加主廠房占地面積，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)會(huì)使機(jī)組更加復(fù)雜，投資更高[2]。

2.2 供熱能力對比

方案二的額定采暖能力最大，方案三的最大采暖能力第一。

2.3 發(fā)電能力對比

三個(gè)方案均配置一臺(tái)超臨界高背壓供熱機(jī)組，因此只比較第二臺(tái)機(jī)組發(fā)電功率；且因三種機(jī)型在非采暖季均恢復(fù)為抽凝方式，發(fā)電能力基本一致，因此僅比較采暖季的發(fā)電功率。

高背壓機(jī)組在供熱的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率最大；抽汽機(jī)組次之，NCB由于低壓缸解列運(yùn)行，低壓缸不做功，發(fā)電功率最小[3]。

3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

3.1 初投資對比

以單臺(tái)抽汽機(jī)組費(fèi)用為基準(zhǔn)，對比三個(gè)方案的設(shè)備初投資。

單臺(tái)高背壓機(jī)組較抽汽機(jī)組增加投資1400萬元，NCB機(jī)組較抽汽機(jī)組增加2220萬元。

3.2 供熱收益對比

在采暖季，三種方案的機(jī)型均帶額定采暖熱負(fù)荷，比較采暖供熱能力收益。按保定市冬季供熱運(yùn)行小時(shí)數(shù)2880小時(shí)、采暖售熱費(fèi)用28元/GJ計(jì)算：

一個(gè)供熱季，高背壓機(jī)組較抽汽機(jī)組增加供熱收入4003萬元。NCB機(jī)組較抽汽機(jī)組增加供熱收入2085萬元、較高背壓機(jī)組減少供熱收入1918萬元。

3.3 采暖季發(fā)電收益對比

非采暖季，三種方案的機(jī)型發(fā)電能力一致。采暖季，三種方案的機(jī)型均帶額定基本熱負(fù)荷滿發(fā)，比較三種機(jī)型在供熱同時(shí)的發(fā)電能力收益。按冬季供熱運(yùn)行小時(shí)數(shù)2880小時(shí)、上網(wǎng)電價(jià)0.41元/KWh計(jì)算：

采暖工況下，NCB機(jī)組發(fā)電收益最低，高背壓機(jī)組發(fā)電收益最大。

2011年6月30日，國家發(fā)改委令第10號(hào)對《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》要求：熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃必須按照“以熱定電”的原則進(jìn)行……地區(qū)電力管理部門在制定熱電廠電力調(diào)度曲線時(shí)，不得以電量指標(biāo)限制熱電廠對外供熱。根據(jù)“以熱定電”原則，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在供熱的同時(shí)具備多發(fā)電功率的能力，可以最大化的實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的《2017年底分省火電裝機(jī)和利用小時(shí)排名》顯示：河北省火電全年利用小時(shí)數(shù)為4135小時(shí)，排名全國第一。位于河北南部電網(wǎng)的大唐河北發(fā)電有限公司2017年全年火電利用小時(shí)數(shù)為5729小時(shí)，遠(yuǎn)高于河北省以及全國指標(biāo)，機(jī)組的發(fā)電指標(biāo)充裕，因此，方案三在“以熱定電”原則下不占優(yōu)勢。

4 結(jié)論

4.1 在提高供熱能力方面：高背壓和NCB機(jī)型均可在抽汽機(jī)型基礎(chǔ)上增大供熱能力。

4.2 在經(jīng)濟(jì)性方面：單臺(tái)機(jī)組采用高背壓機(jī)型增加投資1400萬元，采用NCB機(jī)型增加投資2220萬元。一個(gè)采暖季，高背壓機(jī)組較抽汽機(jī)組增加電、熱收入合計(jì)7177萬元，較NCB機(jī)組增加11718萬元；NCB機(jī)組較抽汽機(jī)組減少4541萬元。

4.3 NCB技術(shù)目前較多應(yīng)用在燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中，汽輪機(jī)利用燃機(jī)的乏汽加熱余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽運(yùn)行，屬于燃?xì)庥酂崂茫酂崞啓C(jī)參數(shù)等級(jí)不高，屬于高壓、超高壓汽輪機(jī)組等級(jí)。雖然供熱能力較抽汽機(jī)型大，但供熱收益無法抵消電量損失，尤其在冬季“以熱定電”供熱同時(shí)多發(fā)電量的盈利期，無法體現(xiàn)其整體經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。抽汽機(jī)組和NCB機(jī)組運(yùn)行方式靈活。高背壓機(jī)組則需要在采暖期前、后進(jìn)行兩次揭缸更換低壓轉(zhuǎn)子，停機(jī)檢修時(shí)間較其它兩種機(jī)型長，會(huì)損失一部分電量。但在非采暖期利用小時(shí)數(shù)低、機(jī)組停備時(shí)間長的地區(qū)可以忽略。

綜合考慮適用性、經(jīng)濟(jì)性，在供熱負(fù)荷穩(wěn)定、機(jī)組利用小時(shí)數(shù)高的保定地區(qū)，推薦1×350MW超臨界抽汽供熱機(jī)組+1×350MW超臨界高背壓供熱機(jī)組方案。

參考文獻(xiàn)

[1]翟幾中，蔡覺先，遲毅超.熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的經(jīng)濟(jì)性分析[J] .中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（10），52-53.

[2]張波，邢培杰.NCB供熱機(jī)組的應(yīng)用前景分析[J].吉林電力，2014，（2），25-27.

[3]葉東平.哈汽新型350MW超臨界高背壓供熱汽輪機(jī)熱力特性[R].哈爾濱汽輪機(jī)廠有限公司，2018.

作者簡介：王義（1977-），男，本科，河北 保定，電力中級(jí)工程師，研究方向?yàn)椋夯痣姀S基建及供熱管理。

（作者單位：大唐保定熱電廠）