王曉濤，楊 倩，劉進(jìn)海

(陜西榆林能源集團(tuán)楊伙盤煤電有限公司，陜西 榆林 719316)

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市現(xiàn)代化的發(fā)展，大氣污染日趨嚴(yán)重,根據(jù)國(guó)家《節(jié)能減排綜合性工作方案》中“加快淘汰落后生產(chǎn)能力”的要求，各大企業(yè)紛紛改善自身能源結(jié)構(gòu)，減少對(duì)環(huán)境的污染?！案吆哪?、高污染”的產(chǎn)業(yè)找到清潔的可替代能源，是其在全國(guó)性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中生存下去的關(guān)鍵所在。取締“高耗能、高污染”產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要原因就是以煤為直接燃料而造成的成本浪費(fèi)和治理的困難。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)下，使用清潔天然氣作為燃料是大勢(shì)所趨，天然氣素有綠色能源之稱，是清潔高效的優(yōu)質(zhì)燃料。2012年以來，我國(guó)為實(shí)現(xiàn)2030年碳排放達(dá)峰的承諾，解決日益嚴(yán)重的大氣污染問題，大力推進(jìn)“藍(lán)天計(jì)劃”。根據(jù)2020國(guó)家環(huán)保部對(duì)陜西省進(jìn)行專項(xiàng)巡視的反饋意見，該省全面推進(jìn)“治霾專項(xiàng)行動(dòng)”。其中，火力發(fā)電廠作為典型的“高能耗、高污染”企業(yè)，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能降耗的研究，對(duì)于早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)具有重要意義。本文聚焦于火力發(fā)電廠的啟動(dòng)鍋爐，就其建設(shè)形式展開對(duì)比研究，提出綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的最優(yōu)建設(shè)方案。

火力發(fā)電廠中，啟動(dòng)鍋爐的作用是在發(fā)電機(jī)組鍋爐全部停工之后，在再次啟動(dòng)時(shí)提供合格的輔助蒸汽，對(duì)鍋爐的管道、旋風(fēng)分離器等進(jìn)行暖管，使其均勻受熱，達(dá)到起爐的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的啟動(dòng)鍋爐大多采用燃煤鍋爐，但近10年燃油、燃?xì)忮仩t的使用呈上升趨勢(shì)。

1 啟動(dòng)鍋爐建設(shè)方案比選

火力發(fā)電廠的啟動(dòng)鍋爐，根據(jù)其所消耗的能源種類，主要分為燃煤、燃油、燃?xì)馊N。

1.1 啟動(dòng)鍋爐建設(shè)初投資比較

陜西省生態(tài)環(huán)境廳明確要求禁止新建50 t/h以下的燃煤鍋爐，所以本文采用2×50 t/h的燃煤鍋爐與2×35 t/h燃油、燃?xì)忮仩t進(jìn)行比較。燃煤鍋爐2×50 t/h的設(shè)備及建安費(fèi)約為3 940萬元，燃油鍋爐2×35 t/h的設(shè)備及建安費(fèi)約為2 057.6萬元，燃?xì)忮仩t2×35 t/h的設(shè)備及建安費(fèi)約為1 745.6萬元(包括LNG氣站建設(shè)費(fèi))。

1.2 啟動(dòng)鍋爐總的運(yùn)行費(fèi)用比較

總的運(yùn)行費(fèi)用包括燃料費(fèi)、電費(fèi)、水費(fèi)、人工費(fèi)等。燃煤鍋爐約需4 007元/h，燃油鍋爐約需44 000元/h，燃?xì)忮仩t約需11 880元/h。鍋爐煤耗按照標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，燃油發(fā)熱量按照41.87 MJ/kg、LNG發(fā)熱量以38.17 MJ/kg計(jì)算。燃料單價(jià)參考當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)。

1.3 啟動(dòng)鍋爐建設(shè)總投資比較

啟動(dòng)鍋爐作為鍋爐吹管、首次啟動(dòng)、整套啟動(dòng)使用，按共計(jì)約288小時(shí)使用時(shí)間計(jì)算，在建設(shè)總投資上，燃煤鍋爐為4 055萬元，燃油鍋爐為3 324萬元，燃?xì)忮仩t為2 087萬元。

1.4 其他方面比較

(1)從運(yùn)維方面來看，燃煤鍋爐設(shè)備較多，附屬設(shè)備主要以輸煤、灰、渣為主，故障頻率高，維護(hù)保養(yǎng)比較頻繁，需專門安排檢修班組定期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，因此后期運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用燃煤鍋爐比燃?xì)狻⑷加湾仩t高。相比之下燃油燃?xì)忮仩t設(shè)備較少，自動(dòng)化程度較高，鍋爐啟停、維護(hù)保養(yǎng)只需2人即可完成。

(2)從占地面積來看，燃?xì)忮仩t和燃油鍋爐占地面積較小，且不需要專門設(shè)置煤場(chǎng)和渣場(chǎng)，比較節(jié)省場(chǎng)地。

(3)從環(huán)保方面來看，燃油、燃?xì)忮仩t排放符合國(guó)家環(huán)保政策，可短期使用，也可長(zhǎng)期使用。

通過上述比較可知，燃煤鍋爐總費(fèi)用最高，燃油鍋爐次之，燃?xì)忮仩t最低，且燃油、燃?xì)忮仩t占地面積小還節(jié)能環(huán)保。綜合考慮選用燃?xì)忮仩t形式。

2 LNG與管道天然氣方案比選

對(duì)于燃?xì)忮仩t，有液化天然氣(liquefied natural gas，LNG)和管道天然氣兩種供氣方式，下面對(duì)這兩種方式進(jìn)行比較。

2.1 LNG

2.1.1 工程規(guī)模

LNG氣站內(nèi)設(shè)置2個(gè)全容積50 m3低溫立式儲(chǔ)罐，卸車位2個(gè)，卸車增壓器1臺(tái)，儲(chǔ)罐增壓器1臺(tái)，7 000 Nm3/h的空溫式氣化器2臺(tái)，6 000 Nm3/h的電加熱器1臺(tái)，6 000 Nm3/h的調(diào)壓計(jì)量加臭系統(tǒng)1套，500 m3/h 安全放散氣體(escape air gas，EAG)、閃蒸汽(boil off gas，BOG)各1臺(tái)等。

2.1.2 投資費(fèi)用

采用EPC模式，建設(shè)1個(gè)LNG氣站的費(fèi)用(包含設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝等)約為340萬。

2.1.3 LNG優(yōu)缺點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)：①投資低，節(jié)省了天然氣管道建設(shè)費(fèi)用，滿足管道天然氣不能到達(dá)的地方，不受地方、區(qū)域限制；②運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低。

(2)缺點(diǎn)：①遇到不可抗力因素影響時(shí)，存在運(yùn)輸中斷的風(fēng)險(xiǎn)，若在冬季供暖期間運(yùn)輸中斷則將直接影響生產(chǎn)或電廠機(jī)組啟動(dòng)；②液化天然氣價(jià)格不穩(wěn)定，全年氣價(jià)變化幅度大(約3 000～9 000元/噸)且高于管道天然氣，冬季用氣高峰期氣價(jià)高達(dá)9 000元以上，且遇冬季氣荒時(shí)則可能面臨停供，2016年就曾發(fā)生過全國(guó)性的LNG斷供；③LNG布置在廠區(qū)內(nèi)存在一定的安全隱患，對(duì)設(shè)備質(zhì)量和操作人員要求較高，一旦發(fā)生泄漏，可能引起火災(zāi)，LNG屬于-162℃低溫液體，一旦發(fā)生泄漏，處理不當(dāng)極易造成人員低溫灼傷事故；④LNG氣站占地面積較大，約50 m×50 m，對(duì)位置選擇、安全間距、消防等都有較高要求。

2.2 管道天然氣

2.2.1 工程范圍

管道天然氣項(xiàng)目的建設(shè)包括設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝(室內(nèi)外中、低壓管道安裝，流量計(jì)、調(diào)壓柜等設(shè)備及各種配套管件、11.5 km城區(qū)中壓供氣管線及其土建工程等)及驗(yàn)收。

2.2.2 投資費(fèi)用

采取城區(qū)中壓、庭院低壓模式，綜合費(fèi)用約為1 020萬。

2.2.3 管道天然氣優(yōu)缺點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)：①工藝成熟，氣源穩(wěn)定可靠，安全生產(chǎn)可靠、操作方便；②安全距離小(地下管道及設(shè)施安全間距為1.5 m，調(diào)壓柜距廠房規(guī)定水平距離為4 m)，廠內(nèi)只設(shè)置調(diào)壓柜，占地面積約6 m2；③天然氣價(jià)格較穩(wěn)定，且不受氣源緊張所波動(dòng)，夏季約為1.95元/m2，冬季約為2.55元/m2；④無須車輛運(yùn)輸，消除了運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)；⑤運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低。

(2)缺點(diǎn)：較LNG液化天然氣站投資高，施工難度較大，與政府及相關(guān)村民協(xié)調(diào)工作量大，維護(hù)范圍及難度較大。

通過上述對(duì)比，綜合考慮，確定燃?xì)忮仩t與LNG氣站相結(jié)合為最優(yōu)技術(shù)方案。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，燃?xì)忮仩t與LNG氣站相結(jié)合技術(shù)方案的總費(fèi)用較低，燃?xì)忮仩t較之燃煤鍋爐，初投資不足燃煤鍋爐一半，占地面積小適合建在廠區(qū)內(nèi)，不需要建設(shè)配套環(huán)保設(shè)施，建設(shè)周期短只要3～4個(gè)月，且操作簡(jiǎn)單，運(yùn)維人員只需2人即可，故障率低，自動(dòng)化程度高；而且采用LNG氣站，取消電廠柴油庫(kù)，消除了重大危險(xiǎn)源，而2臺(tái)50 m3LNG儲(chǔ)罐不屬于重大危險(xiǎn)源。此外，天然氣為清潔能源，可減少大氣污染物排放，為打贏保衛(wèi)藍(lán)天工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。