基于熱電分?jǐn)偟牡蜏囟嘈ШＫ杀痉治?/h1>
2024-12-06 00:00:00謝斌沈磊楊震力
中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2024年13期
摘要：應(yīng)用于熱電廠的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)較好地解決了臨海電廠淡水資源緊缺的問(wèn)題。與商用海淡裝置有明確的用汽、用電價(jià)格不同，熱電廠內(nèi)海淡裝置的用汽、用電價(jià)格取決于電廠的產(chǎn)汽、發(fā)電成本，因此有必要在厘清熱電廠產(chǎn)汽、發(fā)電成本的基礎(chǔ)上，建立海水淡化運(yùn)行成本的核算方法。本文利用熱電分?jǐn)偫碚摚瑯?gòu)建了熱電廠低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的成本模型，分析了影響運(yùn)行成本的主要指標(biāo)因素，提出了提高造水比的技術(shù)措施，達(dá)到了降低成本的目的，對(duì)熱電廠新型耗能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究與應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：熱電分?jǐn)?；低溫多效蒸餾；海水淡化；成本
中圖分類號(hào)：F42""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
海水淡化技術(shù)是淡水資源緊缺的臨海電廠向海洋獲取新鮮淡水的主要方式，目前主要有反滲透膜法和低溫多效蒸餾（MED）等技術(shù)路線。某臨海電廠采用低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，建設(shè)規(guī)模為12000t/d，蒸發(fā)器采用“4+2”效方案，物料海水采用平流進(jìn)料方式，設(shè)計(jì)造水比10∶1。低溫多效蒸餾將汽輪機(jī)的中壓缸排汽作為熱源加熱海水，多級(jí)蒸發(fā)器在真空狀態(tài)下工作，海水最高蒸發(fā)溫度為70℃，蒸汽冷凝后獲得淡化水。海水淡化裝置的用電接自廠用電系統(tǒng)。制水的直接成本包括蒸汽成本、電費(fèi)和藥品費(fèi)用。
與商用海淡裝置有明確的用汽、用電價(jià)格不同，熱電廠內(nèi)海淡裝置的用汽、用電價(jià)格取決于電廠的產(chǎn)汽、發(fā)電成本。因此構(gòu)建一套海水淡化運(yùn)行成本的核算方法十分必要。本文采用熱電分?jǐn)偫碚?，將海水淡化系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，以指導(dǎo)熱電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。
1熱電分?jǐn)偫碚撃Ｐ?/p>
熱電廠是熱、電共同產(chǎn)出的聯(lián)產(chǎn)過(guò)程，其原理是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高品位熱能并用來(lái)發(fā)電，同時(shí)將已在汽輪機(jī)中做了部分功后的低品位熱能進(jìn)行供熱。熱、電產(chǎn)品合理定價(jià)的前提是選取科學(xué)、適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)偡椒ā?/p>
熱電分?jǐn)偫碚撁鞔_了熱電廠總熱耗量在生產(chǎn)電能和生產(chǎn)熱能間的分配，確定了電能和熱能的生產(chǎn)成本[1-2]。熱電分?jǐn)偪蓺w納為3類典型分配方法，即熱量法、實(shí)際焓降法和做功能力法。
熱量法是將總熱耗量按照供熱電廠生產(chǎn)2種能量的數(shù)量比例進(jìn)行分配。熱量法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（1）所示。
（1）
式中：bstp（h）為供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg標(biāo)準(zhǔn)煤/GJ；ηb為鍋爐效率，%；ηp為管道效率，%。
熱量法認(rèn)為，供熱的熱耗量為電廠對(duì)外供熱熱耗加上供熱時(shí)鍋爐和管道中的熱損失。該分配方法將生產(chǎn)電能和熱能的熱量視為等價(jià)，不反映不同參數(shù)供熱蒸汽質(zhì)量方面的不等價(jià)。熱量法又稱為聯(lián)產(chǎn)效果歸電法。
實(shí)際焓降法是把聯(lián)產(chǎn)蒸汽的熱耗量，按照供熱抽汽焓降不足的部分與供熱機(jī)組凝汽發(fā)電時(shí)的實(shí)際焓降之比來(lái)分配供熱方面的耗熱量。實(shí)際焓降法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（2）所示。
（2）
式中：Btp為熱電廠總?cè)剂舷牧?，kg/h；Qh為抽汽熱量，kJ/h；Qnet，p為標(biāo)煤低位發(fā)熱量，kJ/kg；Dh，t為抽汽流量，t/h；為主蒸汽流量，t/h；hh為抽汽焓，kJ/kg；h0為主蒸汽焓，kJ/kg；hc為汽輪機(jī)排汽焓，kJ/kg；i為機(jī)組臺(tái)數(shù)，i=1，2，... ；n為抽汽口數(shù)，n=1，2，...。
實(shí)際焓降法考慮了供熱抽汽的品質(zhì)，供熱參數(shù)越高，供熱方面分?jǐn)偟暮臒崃吭酱蟆５珜?shí)際上該法是把熱電聯(lián)產(chǎn)的好處全部歸功于供熱方面，即將冷源損失都?xì)w到發(fā)電方面[3-4]。
做功能力法是把聯(lián)產(chǎn)蒸汽的耗熱量按照蒸汽的最大做功能力在熱、電產(chǎn)品間進(jìn)行分配。做功能力法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（3）所示。
（3）
做功能力法以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ)，考慮了熱能的數(shù)量和質(zhì)量差別，將熱電聯(lián)產(chǎn)得到的好處較合理地分配給熱、電2個(gè)方面，但因供熱汽輪機(jī)排汽參數(shù)與環(huán)境參數(shù)較接近，供熱方面分?jǐn)偟暮臒崃颗c實(shí)際焓降法算得的值相近，因此該法無(wú)法被生產(chǎn)單位接受[5]。
供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率與供熱量相乘可得供熱熱耗量，那么發(fā)電方面的熱耗量就等于總熱耗量減去供熱熱耗量后的剩余部分，如公式（5）所示。計(jì)算發(fā)電熱耗量、發(fā)電機(jī)輸出電功率、標(biāo)煤低位發(fā)熱量可得發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，分別如公式（4）、公式（5）所示。
（4）
（5）
式中：bstp（e）為發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg標(biāo)準(zhǔn)煤/（kW·h）；Pe為發(fā)電機(jī)輸出電功率，kW·h；Qtp（e）為發(fā)電熱耗量，kJ/h；Qtp為熱電廠總熱耗量，kJ/h；Qtp（h）為供熱熱耗量，kJ/h。
2海水淡化成本核算
低溫多效蒸餾海水淡化的成本是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜問(wèn)題。海水淡化工程單位水量成本費(fèi)用可分解為固定成本和可變成本。固定成本是指成本總額不隨產(chǎn)量變化的各項(xiàng)費(fèi)用，主要包括工資或薪酬、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、長(zhǎng)期借款利息和其他費(fèi)用等。變動(dòng)成本是指成本總額隨產(chǎn)品產(chǎn)量變化而發(fā)生同向變化的各項(xiàng)費(fèi)用，主要包括蒸汽、耗電、化學(xué)藥品、人工以及維修等費(fèi)用[6]。本文重點(diǎn)研究包括蒸汽費(fèi)、耗電費(fèi)用、化學(xué)藥品消耗費(fèi)用在內(nèi)的變動(dòng)成本。
制水耗標(biāo)煤量將蒸汽、耗電成本統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)煤量上來(lái)，便于統(tǒng)計(jì)與分析，是海水淡化成本的綜合指標(biāo)，應(yīng)用了熱電分?jǐn)偣針?biāo)準(zhǔn)煤耗率、發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率模型，如公式（6）所示。
Bdh=bstp（e）Wdh+bstp（h）Qdh（6）
式中：Bdh為制水耗標(biāo)煤量，kg/h；Wdh為制水電耗量，kW·h；Qdh為制水熱耗量kJ/h。
某臨海電廠2臺(tái)300MW等級(jí)海水直流冷卻燃煤機(jī)組配備了低溫多效蒸餾海水淡化裝置，兼顧發(fā)電、供熱和制水的多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程。其中，海水淡化用汽來(lái)自機(jī)組中壓排汽和輔助蒸汽。
根據(jù)機(jī)組發(fā)電、抽汽和海淡的熱力性能數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1～表3），核算d得出海水淡化裝置經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表4。其中，管道效率取99%，鍋爐效率取93%，汽輪機(jī)排汽焓取2673kJ/kg，環(huán)境溫度為16.3℃，海水淡化用藥單位成本取0.46元/t，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)取1079元/t。
海水淡化裝置采用不同的熱電分?jǐn)偡椒?，包括汽、電和藥品在?nèi)的變動(dòng)成本核算結(jié)果如下：熱量法為14.31元/t，實(shí)際焓降法為6.76元/t，做功能力法為9.01元/t。
出于熱電企業(yè)的特殊性考量，選擇不同的熱電分?jǐn)偡椒▽⒂绊懡K端電熱產(chǎn)品的成本，繼而影響企業(yè)決策和行業(yè)政策。
海水淡化成本除了與所采用的核算方法有關(guān)，還與裝置的運(yùn)行績(jī)效相關(guān)，下文將選取熱量法進(jìn)行成本分析。
3成本敏感性分析
將制水耗標(biāo)煤量與淡化水量的比值定義為制水單耗，制水單耗是表征海水淡化制水成本的單耗指標(biāo)，如公式（7）所示。
bdh=bwdh+b（7）
式中：bdh為制水單耗，kg標(biāo)煤/t水；wdh為制水耗電率，指每制1t淡水所消耗的電量，kW·h/t水；qh為單位供熱量，kJ/kg；GOR為造水比，即淡水產(chǎn)量與首效加熱蒸汽消耗量的比值。
公式（7）由2部分組成，前半部分為制水耗電單耗，后半部分為制水耗汽單耗。其中，耗電方面與制水耗電率相關(guān)，耗汽方面與造水比相關(guān)。
選取熱量法海淡成本模型的核算統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。從數(shù)量級(jí)上看，耗電方面占總制水單耗的7.9%，耗汽方面占92. 1%?？梢?jiàn)通過(guò)技術(shù)優(yōu)化降低造水比是降低制水成本的主要方向。
4技術(shù)優(yōu)化
低溫多效蒸餾海水淡化造水比是指系統(tǒng)淡化得到的淡水與加熱蒸汽消耗量之比，是反映系統(tǒng)熱量利用率和整個(gè)海水淡化設(shè)備經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的重要參數(shù)。影響造水比的因素包括首效蒸發(fā)溫度、進(jìn)料流量和傳熱系數(shù)等[7]。
在傳熱系數(shù)方面，物料海水在蒸發(fā)器內(nèi)換熱過(guò)程中需要消耗海水蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽加熱海水，并將其作為熱量補(bǔ)償。當(dāng)物料水溫度較低時(shí)，此部分熱量需要從加熱蒸汽中獲得，導(dǎo)致加熱蒸汽量增加，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)表5的運(yùn)行績(jī)效可知，2023年5月凝汽器入口海水溫度為22.65℃，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值（28.9℃～31. 1℃），造水比為8.03。需要通過(guò)提高凝汽器入口海水溫度的技術(shù)優(yōu)化措施，來(lái)達(dá)到提高造水比的目的。
4.1設(shè)備維護(hù)優(yōu)化（換熱器的防污堵）
低溫多效海水淡化對(duì)進(jìn)口海水水質(zhì)要求不高，預(yù)處理工藝包括簡(jiǎn)單的沉淀處理、粗濾過(guò)濾。換熱器采用板式結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)污堵現(xiàn)象，影響換熱器效果，需要對(duì)換熱器進(jìn)行定期清洗，以提高換熱效率。換熱器清洗可采用離線解體清洗、在線超聲波清洗方式。定期工作安排在每年的夏、冬兩季。
4.2運(yùn)行控制策略優(yōu)化（海水溫度調(diào)節(jié)）
在不同的季節(jié)，海水溫度變化較大。根據(jù)海水溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)凝汽器、海水預(yù)熱器和產(chǎn)品水冷卻器等海水管路調(diào)節(jié)門開(kāi)度來(lái)控制凝汽器入口海水溫度，如圖1、表6所示。根據(jù)冷卻海水進(jìn)入海水淡化系統(tǒng)的溫度，優(yōu)化為3個(gè)控制模式。1）冬季模式。冷卻海水溫度為8℃～15℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)海水預(yù)熱器鹽水旁路調(diào)節(jié)門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。海水預(yù)熱器冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門完全關(guān)閉，所有冷卻海水從海水預(yù)熱器和成品水冷卻器通過(guò)。2）春秋季模式。冷卻海水溫度為15℃～25℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)海水預(yù)熱器鹽水旁路調(diào)節(jié)門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。海水預(yù)熱器冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門部分打開(kāi)，部分冷卻海水經(jīng)由此旁路管道直接流至凝汽器，其余冷卻海水從海水預(yù)熱器和成品水冷卻器通過(guò)。3）夏季模式。冷卻海水溫度為25℃～29℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)成品水冷卻器后冷卻海水排放門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門部分打開(kāi)，大部分冷卻海水經(jīng)由此旁路管道直接流至凝汽器，其余冷卻海水從成品水冷卻器通過(guò)。一部分經(jīng)成品水冷卻器后冷卻海水排放門排放，剩余部分與旁路海水混合流向凝汽器。海水預(yù)熱器冷卻海水出口門關(guān)閉，冷卻海水不從海水預(yù)熱器通過(guò)。
4.3優(yōu)化后效果
海水淡化裝置在2023年6月停備期間進(jìn)行了海水預(yù)熱器、產(chǎn)品水冷卻器清洗。7月份，通過(guò)運(yùn)行控制策略優(yōu)化調(diào)整，凝汽器入口海水溫度由22.65℃提高至30.6℃。造水比從5月份的8.03提高至7月份的9.17，降低了運(yùn)行成本。2023年7月的制水量為45806t，月節(jié)能量為1. 14×45806/1000=52.22t標(biāo)煤，節(jié)約成本5萬(wàn)余元。
5結(jié)論
本文總結(jié)了熱電廠總熱耗量的分配方法和理論模型，厘清了電能和熱能的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)熱電分?jǐn)偫碚撃Ｐ?，推?dǎo)出熱量法、實(shí)際焓降法、做功能力法3種海水淡化裝置運(yùn)行成本核算方法，指導(dǎo)熱電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。海水淡化裝置運(yùn)行成本主要包括2個(gè)方面，一方面是制水耗電率，另一方面是造水比。本文分析了造水比低的主要因素，明確了調(diào)整方向。通過(guò)制定提高凝汽器入口海水溫度的技術(shù)優(yōu)化措施，達(dá)到提升造水比運(yùn)行績(jī)效、降低制水成本的目的。
參考文獻(xiàn)
[1]楊義波. 熱力發(fā)電廠[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005.
[2]鄭體寬. 熱力發(fā)電廠[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2008.
[3]郭聰，田貫三. 熱電聯(lián)產(chǎn)中熱電效益分?jǐn)偟膽?yīng)用分析[J]. 山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（8）：56-61.
[4]石瑞平，楊文娟. 大型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電分?jǐn)偙鹊挠?jì)算[J]. 煤炭技術(shù)，2012，31（7）：61-62.
[5]李培生. 用做功能力法分析熱電冷聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)性[J]. 煤氣與熱力，2000（6）：420-422.
[6]張忠梅. 低溫多效蒸餾海水淡化成本影響因素探討[J]. 給水排水，2015，41（7）：58-61.
[7]陳植強(qiáng). 低溫多效蒸餾海水淡化裝置的傳熱特性[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2018.
猜你喜歡
2021年最新酒駕成本清單河南電力(2021年5期)2021-05-29 02:10:00 溫子仁，你還是適合拍小成本電影(2018年12期)2018-12-23 02:18:48 鄉(xiāng)愁的成本特別健康(2018年2期)2018-06-29 06:13:42 “二孩補(bǔ)貼”難抵養(yǎng)娃成本領(lǐng)導(dǎo)決策信息(2017年10期)2017-05-17 04:49:02 一種海水淡化暨分布式發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考試周刊(2016年102期)2017-01-17 05:23:25 淺析膜式法海水反滲透系統(tǒng)安裝工藝及應(yīng)用科技創(chuàng)新與應(yīng)用(2016年33期)2016-12-17 13:04:43 大型核電海水淡化商業(yè)化可行性分析研究科技視界(2016年14期)2016-06-08 00:38:06 沿海地區(qū)非常規(guī)水資源開(kāi)發(fā)利用方法與策略江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)(2015年4期)2015-06-15 20:48:47 調(diào)節(jié)閥在海水淡化中的應(yīng)用科技與創(chuàng)新(2015年6期)2015-05-04 23:44:52 海水淡化減溫減壓系統(tǒng)介紹科技與創(chuàng)新(2015年6期)2015-05-04 23:34:31
摘要：應(yīng)用于熱電廠的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)較好地解決了臨海電廠淡水資源緊缺的問(wèn)題。與商用海淡裝置有明確的用汽、用電價(jià)格不同，熱電廠內(nèi)海淡裝置的用汽、用電價(jià)格取決于電廠的產(chǎn)汽、發(fā)電成本，因此有必要在厘清熱電廠產(chǎn)汽、發(fā)電成本的基礎(chǔ)上，建立海水淡化運(yùn)行成本的核算方法。本文利用熱電分?jǐn)偫碚摚瑯?gòu)建了熱電廠低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的成本模型，分析了影響運(yùn)行成本的主要指標(biāo)因素，提出了提高造水比的技術(shù)措施，達(dá)到了降低成本的目的，對(duì)熱電廠新型耗能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性研究與應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：熱電分?jǐn)?；低溫多效蒸餾；海水淡化；成本
中圖分類號(hào)：F42""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
海水淡化技術(shù)是淡水資源緊缺的臨海電廠向海洋獲取新鮮淡水的主要方式，目前主要有反滲透膜法和低溫多效蒸餾（MED）等技術(shù)路線。某臨海電廠采用低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，建設(shè)規(guī)模為12000t/d，蒸發(fā)器采用“4+2”效方案，物料海水采用平流進(jìn)料方式，設(shè)計(jì)造水比10∶1。低溫多效蒸餾將汽輪機(jī)的中壓缸排汽作為熱源加熱海水，多級(jí)蒸發(fā)器在真空狀態(tài)下工作，海水最高蒸發(fā)溫度為70℃，蒸汽冷凝后獲得淡化水。海水淡化裝置的用電接自廠用電系統(tǒng)。制水的直接成本包括蒸汽成本、電費(fèi)和藥品費(fèi)用。
與商用海淡裝置有明確的用汽、用電價(jià)格不同，熱電廠內(nèi)海淡裝置的用汽、用電價(jià)格取決于電廠的產(chǎn)汽、發(fā)電成本。因此構(gòu)建一套海水淡化運(yùn)行成本的核算方法十分必要。本文采用熱電分?jǐn)偫碚?，將海水淡化系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究，以指導(dǎo)熱電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。
1熱電分?jǐn)偫碚撃Ｐ?/p>
熱電廠是熱、電共同產(chǎn)出的聯(lián)產(chǎn)過(guò)程，其原理是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高品位熱能并用來(lái)發(fā)電，同時(shí)將已在汽輪機(jī)中做了部分功后的低品位熱能進(jìn)行供熱。熱、電產(chǎn)品合理定價(jià)的前提是選取科學(xué)、適當(dāng)?shù)姆謹(jǐn)偡椒ā?/p>
熱電分?jǐn)偫碚撁鞔_了熱電廠總熱耗量在生產(chǎn)電能和生產(chǎn)熱能間的分配，確定了電能和熱能的生產(chǎn)成本[1-2]。熱電分?jǐn)偪蓺w納為3類典型分配方法，即熱量法、實(shí)際焓降法和做功能力法。
熱量法是將總熱耗量按照供熱電廠生產(chǎn)2種能量的數(shù)量比例進(jìn)行分配。熱量法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（1）所示。
（1）
式中：bstp（h）為供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg標(biāo)準(zhǔn)煤/GJ；ηb為鍋爐效率，%；ηp為管道效率，%。
熱量法認(rèn)為，供熱的熱耗量為電廠對(duì)外供熱熱耗加上供熱時(shí)鍋爐和管道中的熱損失。該分配方法將生產(chǎn)電能和熱能的熱量視為等價(jià)，不反映不同參數(shù)供熱蒸汽質(zhì)量方面的不等價(jià)。熱量法又稱為聯(lián)產(chǎn)效果歸電法。
實(shí)際焓降法是把聯(lián)產(chǎn)蒸汽的熱耗量，按照供熱抽汽焓降不足的部分與供熱機(jī)組凝汽發(fā)電時(shí)的實(shí)際焓降之比來(lái)分配供熱方面的耗熱量。實(shí)際焓降法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（2）所示。
（2）
式中：Btp為熱電廠總?cè)剂舷牧?，kg/h；Qh為抽汽熱量，kJ/h；Qnet，p為標(biāo)煤低位發(fā)熱量，kJ/kg；Dh，t為抽汽流量，t/h；為主蒸汽流量，t/h；hh為抽汽焓，kJ/kg；h0為主蒸汽焓，kJ/kg；hc為汽輪機(jī)排汽焓，kJ/kg；i為機(jī)組臺(tái)數(shù)，i=1，2，... ；n為抽汽口數(shù)，n=1，2，...。
實(shí)際焓降法考慮了供熱抽汽的品質(zhì)，供熱參數(shù)越高，供熱方面分?jǐn)偟暮臒崃吭酱蟆５珜?shí)際上該法是把熱電聯(lián)產(chǎn)的好處全部歸功于供熱方面，即將冷源損失都?xì)w到發(fā)電方面[3-4]。
做功能力法是把聯(lián)產(chǎn)蒸汽的耗熱量按照蒸汽的最大做功能力在熱、電產(chǎn)品間進(jìn)行分配。做功能力法供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率如公式（3）所示。
（3）
做功能力法以熱力學(xué)第一定律和第二定律為基礎(chǔ)，考慮了熱能的數(shù)量和質(zhì)量差別，將熱電聯(lián)產(chǎn)得到的好處較合理地分配給熱、電2個(gè)方面，但因供熱汽輪機(jī)排汽參數(shù)與環(huán)境參數(shù)較接近，供熱方面分?jǐn)偟暮臒崃颗c實(shí)際焓降法算得的值相近，因此該法無(wú)法被生產(chǎn)單位接受[5]。
供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率與供熱量相乘可得供熱熱耗量，那么發(fā)電方面的熱耗量就等于總熱耗量減去供熱熱耗量后的剩余部分，如公式（5）所示。計(jì)算發(fā)電熱耗量、發(fā)電機(jī)輸出電功率、標(biāo)煤低位發(fā)熱量可得發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，分別如公式（4）、公式（5）所示。
（4）
（5）
式中：bstp（e）為發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，kg標(biāo)準(zhǔn)煤/（kW·h）；Pe為發(fā)電機(jī)輸出電功率，kW·h；Qtp（e）為發(fā)電熱耗量，kJ/h；Qtp為熱電廠總熱耗量，kJ/h；Qtp（h）為供熱熱耗量，kJ/h。
2海水淡化成本核算
低溫多效蒸餾海水淡化的成本是一個(gè)受多種因素影響的復(fù)雜問(wèn)題。海水淡化工程單位水量成本費(fèi)用可分解為固定成本和可變成本。固定成本是指成本總額不隨產(chǎn)量變化的各項(xiàng)費(fèi)用，主要包括工資或薪酬、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)、長(zhǎng)期借款利息和其他費(fèi)用等。變動(dòng)成本是指成本總額隨產(chǎn)品產(chǎn)量變化而發(fā)生同向變化的各項(xiàng)費(fèi)用，主要包括蒸汽、耗電、化學(xué)藥品、人工以及維修等費(fèi)用[6]。本文重點(diǎn)研究包括蒸汽費(fèi)、耗電費(fèi)用、化學(xué)藥品消耗費(fèi)用在內(nèi)的變動(dòng)成本。
制水耗標(biāo)煤量將蒸汽、耗電成本統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)煤量上來(lái)，便于統(tǒng)計(jì)與分析，是海水淡化成本的綜合指標(biāo)，應(yīng)用了熱電分?jǐn)偣針?biāo)準(zhǔn)煤耗率、發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率模型，如公式（6）所示。
Bdh=bstp（e）Wdh+bstp（h）Qdh（6）
式中：Bdh為制水耗標(biāo)煤量，kg/h；Wdh為制水電耗量，kW·h；Qdh為制水熱耗量kJ/h。
某臨海電廠2臺(tái)300MW等級(jí)海水直流冷卻燃煤機(jī)組配備了低溫多效蒸餾海水淡化裝置，兼顧發(fā)電、供熱和制水的多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程。其中，海水淡化用汽來(lái)自機(jī)組中壓排汽和輔助蒸汽。
根據(jù)機(jī)組發(fā)電、抽汽和海淡的熱力性能數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1～表3），核算d得出海水淡化裝置經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表4。其中，管道效率取99%，鍋爐效率取93%，汽輪機(jī)排汽焓取2673kJ/kg，環(huán)境溫度為16.3℃，海水淡化用藥單位成本取0.46元/t，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)取1079元/t。
海水淡化裝置采用不同的熱電分?jǐn)偡椒?，包括汽、電和藥品在?nèi)的變動(dòng)成本核算結(jié)果如下：熱量法為14.31元/t，實(shí)際焓降法為6.76元/t，做功能力法為9.01元/t。
出于熱電企業(yè)的特殊性考量，選擇不同的熱電分?jǐn)偡椒▽⒂绊懡K端電熱產(chǎn)品的成本，繼而影響企業(yè)決策和行業(yè)政策。
海水淡化成本除了與所采用的核算方法有關(guān)，還與裝置的運(yùn)行績(jī)效相關(guān)，下文將選取熱量法進(jìn)行成本分析。
3成本敏感性分析
將制水耗標(biāo)煤量與淡化水量的比值定義為制水單耗，制水單耗是表征海水淡化制水成本的單耗指標(biāo)，如公式（7）所示。
bdh=bwdh+b（7）
式中：bdh為制水單耗，kg標(biāo)煤/t水；wdh為制水耗電率，指每制1t淡水所消耗的電量，kW·h/t水；qh為單位供熱量，kJ/kg；GOR為造水比，即淡水產(chǎn)量與首效加熱蒸汽消耗量的比值。
公式（7）由2部分組成，前半部分為制水耗電單耗，后半部分為制水耗汽單耗。其中，耗電方面與制水耗電率相關(guān)，耗汽方面與造水比相關(guān)。
選取熱量法海淡成本模型的核算統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5。從數(shù)量級(jí)上看，耗電方面占總制水單耗的7.9%，耗汽方面占92. 1%?？梢?jiàn)通過(guò)技術(shù)優(yōu)化降低造水比是降低制水成本的主要方向。
4技術(shù)優(yōu)化
低溫多效蒸餾海水淡化造水比是指系統(tǒng)淡化得到的淡水與加熱蒸汽消耗量之比，是反映系統(tǒng)熱量利用率和整個(gè)海水淡化設(shè)備經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的重要參數(shù)。影響造水比的因素包括首效蒸發(fā)溫度、進(jìn)料流量和傳熱系數(shù)等[7]。
在傳熱系數(shù)方面，物料海水在蒸發(fā)器內(nèi)換熱過(guò)程中需要消耗海水蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽加熱海水，并將其作為熱量補(bǔ)償。當(dāng)物料水溫度較低時(shí)，此部分熱量需要從加熱蒸汽中獲得，導(dǎo)致加熱蒸汽量增加，影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)表5的運(yùn)行績(jī)效可知，2023年5月凝汽器入口海水溫度為22.65℃，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值（28.9℃～31. 1℃），造水比為8.03。需要通過(guò)提高凝汽器入口海水溫度的技術(shù)優(yōu)化措施，來(lái)達(dá)到提高造水比的目的。
4.1設(shè)備維護(hù)優(yōu)化（換熱器的防污堵）
低溫多效海水淡化對(duì)進(jìn)口海水水質(zhì)要求不高，預(yù)處理工藝包括簡(jiǎn)單的沉淀處理、粗濾過(guò)濾。換熱器采用板式結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)污堵現(xiàn)象，影響換熱器效果，需要對(duì)換熱器進(jìn)行定期清洗，以提高換熱效率。換熱器清洗可采用離線解體清洗、在線超聲波清洗方式。定期工作安排在每年的夏、冬兩季。
4.2運(yùn)行控制策略優(yōu)化（海水溫度調(diào)節(jié)）
在不同的季節(jié)，海水溫度變化較大。根據(jù)海水溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)凝汽器、海水預(yù)熱器和產(chǎn)品水冷卻器等海水管路調(diào)節(jié)門開(kāi)度來(lái)控制凝汽器入口海水溫度，如圖1、表6所示。根據(jù)冷卻海水進(jìn)入海水淡化系統(tǒng)的溫度，優(yōu)化為3個(gè)控制模式。1）冬季模式。冷卻海水溫度為8℃～15℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)海水預(yù)熱器鹽水旁路調(diào)節(jié)門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。海水預(yù)熱器冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門完全關(guān)閉，所有冷卻海水從海水預(yù)熱器和成品水冷卻器通過(guò)。2）春秋季模式。冷卻海水溫度為15℃～25℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)海水預(yù)熱器鹽水旁路調(diào)節(jié)門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。海水預(yù)熱器冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門部分打開(kāi)，部分冷卻海水經(jīng)由此旁路管道直接流至凝汽器，其余冷卻海水從海水預(yù)熱器和成品水冷卻器通過(guò)。3）夏季模式。冷卻海水溫度為25℃～29℃。凝汽器入口海水溫度通過(guò)成品水冷卻器后冷卻海水排放門控制，閥門開(kāi)度增大，鹽水溫度下降，反之鹽水溫度上升。冷卻海水旁路調(diào)節(jié)門部分打開(kāi)，大部分冷卻海水經(jīng)由此旁路管道直接流至凝汽器，其余冷卻海水從成品水冷卻器通過(guò)。一部分經(jīng)成品水冷卻器后冷卻海水排放門排放，剩余部分與旁路海水混合流向凝汽器。海水預(yù)熱器冷卻海水出口門關(guān)閉，冷卻海水不從海水預(yù)熱器通過(guò)。
4.3優(yōu)化后效果
海水淡化裝置在2023年6月停備期間進(jìn)行了海水預(yù)熱器、產(chǎn)品水冷卻器清洗。7月份，通過(guò)運(yùn)行控制策略優(yōu)化調(diào)整，凝汽器入口海水溫度由22.65℃提高至30.6℃。造水比從5月份的8.03提高至7月份的9.17，降低了運(yùn)行成本。2023年7月的制水量為45806t，月節(jié)能量為1. 14×45806/1000=52.22t標(biāo)煤，節(jié)約成本5萬(wàn)余元。
5結(jié)論
本文總結(jié)了熱電廠總熱耗量的分配方法和理論模型，厘清了電能和熱能的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)熱電分?jǐn)偫碚撃Ｐ?，推?dǎo)出熱量法、實(shí)際焓降法、做功能力法3種海水淡化裝置運(yùn)行成本核算方法，指導(dǎo)熱電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。海水淡化裝置運(yùn)行成本主要包括2個(gè)方面，一方面是制水耗電率，另一方面是造水比。本文分析了造水比低的主要因素，明確了調(diào)整方向。通過(guò)制定提高凝汽器入口海水溫度的技術(shù)優(yōu)化措施，達(dá)到提升造水比運(yùn)行績(jī)效、降低制水成本的目的。
參考文獻(xiàn)
[1]楊義波. 熱力發(fā)電廠[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005.
[2]鄭體寬. 熱力發(fā)電廠[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2008.
[3]郭聰，田貫三. 熱電聯(lián)產(chǎn)中熱電效益分?jǐn)偟膽?yīng)用分析[J]. 山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（8）：56-61.
[4]石瑞平，楊文娟. 大型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電分?jǐn)偙鹊挠?jì)算[J]. 煤炭技術(shù)，2012，31（7）：61-62.
[5]李培生. 用做功能力法分析熱電冷聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)性[J]. 煤氣與熱力，2000（6）：420-422.
[6]張忠梅. 低溫多效蒸餾海水淡化成本影響因素探討[J]. 給水排水，2015，41（7）：58-61.
[7]陳植強(qiáng). 低溫多效蒸餾海水淡化裝置的傳熱特性[D]. 北京：華北電力大學(xué)，2018.
猜你喜歡
河南電力(2021年5期)2021-05-29 02:10:00
電影(2018年12期)2018-12-23 02:18:48
特別健康(2018年2期)2018-06-29 06:13:42
領(lǐng)導(dǎo)決策信息(2017年10期)2017-05-17 04:49:02
考試周刊(2016年102期)2017-01-17 05:23:25
科技創(chuàng)新與應(yīng)用(2016年33期)2016-12-17 13:04:43
科技視界(2016年14期)2016-06-08 00:38:06
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)(2015年4期)2015-06-15 20:48:47
科技與創(chuàng)新(2015年6期)2015-05-04 23:44:52
科技與創(chuàng)新(2015年6期)2015-05-04 23:34:31
