范敏1 朱海新2
1中核新能核工业工程有限责任公司 山西太原 030012 2山西泰祥宏源科技有限公司 山西太原 030002
摘要：电能是国民经济发展中的基础保障型能源，火力发电是我国重要的发电形式之一。但是，火电机组发展目前受到了三大束缚，煤炭消耗的束缚，要求在2020年一次消费比重由目前的62%下降到58%；水资源的束缚，水制约着火电机组的发展；生态环境的束缚。“十三五”控制温室气体的方案要求各发电集团火电机组单位供电的二氧化碳排放控制在550克，因此火电机组碳排放的压力非常巨大。为提高火电机组的发电效率、降低煤耗、降低二氧化碳排放强度，火电厂在燃料侧方面，进行了灵活性改造。在燃料灵活性改造方面，燃煤耦合生物质发电是主要的方向。燃煤耦合发电既能促成煤炭能源的替代，增加生物质能源的供给，促进了火电机组低碳排放技术的发展，又破解了农林废弃物的直接焚烧，污泥、垃圾无序堆放等的环保整治难题。燃煤耦合发电已经被列为我国重要的支持性发展产业，为了实现火电机组的转型发展以及充分利用生物质，规模化发展耦合发电成为了必然。
关键词：生物质机组；热电联产；经济性
引言
目前我国正在大力发展可再生能源，国家发改委可再生能源发展“十三五”规划中提出的指标是：到2020年，全部可再生能源发电装机6.8×108kW，发电量1.9×1012kW?h，占全部发电量的27％。其中生物质资源是可再生能源的重要组成部分，利用生物质发电可以实现二氧化碳的零排放，同时可减少田间地头散烧所带来的环境和空气质量问题。国家在鼓励生物质直燃发电的同时，也大力支持燃煤机组与生物质耦合发电的新型生产模法。充分利用我国现有清洁高效煤电机组技术优势，依托现役煤电高效发电系统和污染物集中治理设施，实现生物质的高效清洁利用。为此国家能源局和环保部于2017年11月联合下发了国能发电力[2017]75号文《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》。
1生物质机组热电联产经济性分析
1.1生物质直接燃烧发电与热电联产经济性分析
以某企业30MW生物质机组为研究对象，以其热、电负荷为计算基础。生物质机组纯凝发电热平衡如图1所示，生物质机组热电联产热平衡如图2所示。
图2生物质机组热电联产热平衡
图1与图2两种热平衡工况经济性比较：同样电负荷30000kW，进汽参数压力8.83MPa，温度535℃，焓值3476kJ/kg一样下，图2工况比图1工况多供汽30t，抽汽参数为压力1.27MPa，温度313℃，焓值3072kJ/kg，图2工况比图1工况多进入汽轮机主蒸汽22.8t。根据国家政策，现在生物质机组上网电价为0.75元，以某企业供热价格为190元/t计算：图1工况下总收入30000 kW?h×0.75元/kW?h =22500元；图2工况下收入30000kW?h×0.75元/ kW?h+190元/t×30t=28200元。根据以上分析，图2工况比图1工况多进入汽轮机主蒸汽22.8t，这部分蒸汽转化为供热卖出，按照图1工况，主蒸汽22.8t，汽秏3.67kg/kW?h，折算成发电为6212.5kW?h，收入为4659.4元。通过对比分析，在同样进汽量和进汽参数下纯发电收入为22500元+4659.4元=27159.4元，在抽汽供热30t工况下收入28200元，同样工况下，收入增加1040.6元。综合分析，22.8t主蒸汽采用抽汽供热情况下较纯发电每吨蒸汽附加值增加为1040.6元/22.8t=45.64元/t。
1.2垃圾项目直接燃烧发电与热电联产经济性分析
以某企业400t垃圾焚烧锅炉机组为研究对象，以其热、电负荷为计算基础。垃圾发电机组热平衡如图3所示。
图3垃圾发电机组热平衡
根据国家政策，现在垃圾焚烧发电机组上网电价0.65元，某企业供热价格为190元/t计算。图3工况，在进汽量36.2t，进汽压力3.8MPa，温度395℃，焓值3206kJ/kg下，发电量7270kW?h，发电收入=7270kW?h×0.65元/kW?h =4725.5元。同样在图3工况下，如果采用主蒸汽供热，假如主蒸汽供汽流量1t，采取喷水减温减压装置，喷水压力5.0MPa，温度130℃，焓值549.59kJ/kg，将蒸汽参数降到压力1.27MPa，温度313℃，焓值3072kJ/kg，通过能量守恒定律，减温减压后蒸汽流量变为1.053t。图3工况下进汽量36.2t全部用来供热，则供汽收入=36.2t×1.053×190元/t=7242.5元。根据以上分析每吨蒸汽供热比发电多收入=（7242.5－4725.5）元/36.2t=69.53元/t。
2燃煤耦合发电在国内火电机组技术改造中的方向
2018年6月21日，国家能源局、环保部联合发布国能发电力[2018]53号《关于燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设的通知》确定技改项目试点共覆盖了23个省、自治区及直辖市的84家单位。天津、山西、重庆、四川、贵州、宁夏各1家，甘肃、广西、福建、上海各2家，浙江、陕西各3家，吉林、安徽、河南各4家，山东、湖北、湖南、广东各5家，河北、黑龙江各6家，辽宁7家，江苏13家。84家火电机组耦合生物质技术改造选择的路线按照生物质种类的不同分为以下几种方式：
2.1耦合农林废弃残余物发电
耦合农林废弃残余物采用的技术路线大多数为耦合气化发电，只有2家采用直接掺烧发电，1家采用增设生物质锅炉进行发电。其中辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司2×300MW燃煤机组耦合2×30MW农林废弃物发电技改项目及江苏华美热电有限公司2×350MW燃煤机组耦合2×22MW农林废弃物发电技改项目，采用直接掺烧农林废气残余物进行燃烧、发电；华润电力（菏泽）有限公司2×300MW燃煤机组耦合1×30MW农林废弃残余物发电技改项目，增设生物质锅炉，产生的蒸汽输送至原火电机组蒸汽系统进行耦合发电，除尘、脱硫利用原火电机组除尘、脱硫设施进行脱除，生物质锅炉只增设脱硝设施。
2.2耦合垃圾发电
耦合垃圾发电项目只有2家，技术路线全部采用增设垃圾焚烧炉发电。上海外高桥发电有限责任公司4×320MW燃煤机组耦合6×750t/d垃圾发电及广州华润热电有限公司2×330MW燃煤机组耦合1000t/d垃圾发电技改项目，采用增设垃圾焚烧炉，产生的蒸汽输送至原火电机组蒸汽系统进行耦合发电，烟气输送至原机组的脱硝、除尘、脱硫环保设施系统进行污染物的去除。
2.3耦合污泥发电
全部燃煤耦合污泥项目都采用对污泥先进行干化，干化后的污泥输送至原火电机组锅炉与燃煤混合进行燃烧、发电。
国能发电力[2017]75号文中提出燃煤耦合农林废弃残余物发电技改项目“优先采用便于可再生电量监测计量的气化耦合方案”，从试点的84家单位耦合生物质选择的方案来看，燃煤与农林废气废弃物耦合方案中气化耦合是主要方向；燃煤与污泥耦合采取直接掺烧的技术方案；燃煤与垃圾耦合采用增设焚烧炉的技术方案。
结语
通过以上分析，生物质热电联产机组较纯凝机组具有更优越的经济性，同时国家政策鼓励和支持燃煤耦合生物质发电，对于不同类型的生物质均有可靠的耦合技术方案，有助于消纳生物质能，提高可再生能源利用率，减少环境污染，降低温室气体排放。
参考文献
[1]王刚，曲红建，吕群.我国生物质气化耦合发电技术及应用探讨[J].中国环保产业，2018（1）：16-19.
[2]马盟，赵雅旋.污泥干化耦合燃煤发电技术研究[J].化学工程与装备，2018（11）：325-327.
[3]王一坤，张广才，王晓旭，等.生物质气化耦合发电提升燃煤机组灵活性分析[J].热力发电，2018，47（5）：77-82.
上接第207页
筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制措施。不经常使用的场所，如部分走道、楼梯间等采用节能自熄开关。
（3）房间或场所设有两列或多列灯具的，所控灯列与侧窗平行，跟据日照强弱来进行灯具控制。
（4）公共区域的照明纳入BA系统控制范围智能控制。
结语
在经济快速发展和社会进步的同时，还必须要保证能源安全。作为消防电气设计的审核验收及监管部门，更应该强化意识，不断对消防电气的设计进行研究，推动高层建筑消防电气设计的进步与发展，最大限度的降低电气火灾的损失，提升高层建筑的消防安全节能降耗已成为人类社会十分关注的课题，电气节能技术还有待发展，因此电气工程师在电气设计时要从每一个细小的环节出发，通过不断地探索和实践，采取有效的节能措施。在选用电气产品时也要考虑是否节能，及时更换改造高耗能、低效率的用电设备，将节能理念深入贯彻到建筑电气设计的全过程，从而达到提高效率、节能的目的，供配电系统及用电设备的良性运行。
参考文献
[1]靖辉.魏立明，陈渐春.建筑电气设计中节能措施的探讨[J].吉林建筑大学学报，2013（04）：71-74.
[2]李强.高层民用建筑中电气设计要点解析[J].建材与装饰，2016，（44）：108-109.?
[3]吴友星.浅谈高层民用建筑电气设计的节能[J].福建建材，2016，（01）：22-24.
论文作者:范敏1,朱海新2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/11
标签：机组论文; 生物论文; 工况论文; 燃煤论文; 蒸汽论文; 火电论文; 技改论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;