中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 湖北武汉 430071
摘要：本文以某工业园区附近已建成的660MW超超临界凝汽式机组为分析对象，对压力匹配器供热改造方案和低温再热蒸汽减温减压供热改造方案进行了技术经济对比。计算结果表明，在机组拟定的运行模式和现有热负荷情况下，压力匹配器供热方案相比减温减压供热方案年平均发电标煤耗可降低0.033g/kWh，每年可节省标煤约195t，折合运行费用19.4万元，运行一年即可回收压力匹配器与减温减压装置之间的差价，因此推荐采用压力匹配器供热改造方案。
关键词：超超超临界机组 供热改造 技术经济比较 年平均发电标煤耗
城市集中供热是城市重要基础设施之一，是节约能源、减少环境污染的重要措施。热电联产集中供热具有能源综合利用效率高、节能环保等优势，是典型的资源节约、环境友好型的能源生产方式和消费模式，近年来一直备受青睐。与分散型供热相比，热电联产集中供热优势显著，不仅热效率高、供热成本低、经济效益明显，而且配备完善的烟气后处理系统，污染物排放浓度低，有利于改善大气环境质量。
1某电厂供热改造背景
某电厂位于某工业园区附近，已建成2台660MW超超临界凝汽式汽轮发电机组，汽轮机为超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式机组；锅炉为超超临界参数变压直流炉、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型锅炉。该工业园区热用户有较稳定的热负荷，目前均采用自备燃煤或燃生物质锅炉供热。为满足节能减排及当地环保要求，拟通过对该660MW机组进行供热改造，以实现对工业园区热用户集中供热的目标。
根据工业园区热负荷实际调查情况，工业园区热用户近期工业热负荷约23.75万吨/年，热负荷折算到电厂侧蒸汽参数为1.2MPa.a、270℃，年供热小时数为7920h。
2供热方案分析
2.1供热方案
根据该电厂机组热平衡图，本工程机组各工况下蒸汽参数如表2.1-1所示：
表2.1-1某电厂660MW超超临界机组蒸汽参数
由上表中机组各工况下蒸汽参数及热负荷需求，本次供热改造可采用如下两个方案：方案一：采用低温再热蒸汽引射四段抽汽的压力匹配器供汽；方案二：采用低温再热蒸汽减温减压后供汽[1]。对于方案一，采用低温再热蒸汽和四段抽汽进行压力匹配，利用高参数蒸汽提升低参数蒸汽达到中间参数，可以利用一部分低压抽汽，减少低温再热蒸汽的消耗量，实现能源的梯级利用，提高机组运行的经济性。本方案消耗的低温再热蒸汽较方案二少，受机组最大抽汽能力的限制也小于方案二，供热可靠性较高；其缺点在于系统和控制相对复杂，需要增加压力匹配器设备，投资较方案二略高；另外在低负荷（50%THA及以下）时，受压力匹配器引射能力限值，经济性不太明显。
2.2运行模式
根据项目所在省发改委发布的2017年全省电力运行情况，同时结合当地2018年至2022年电量平衡计算结果，本项目机组发电年利用小时数暂按4500h左右考虑。
根据现场调研及与业主沟通，本工程两台机组在白天基本运行在~75%THA负荷，而在夜间基本在~50%THA负荷。结合现场实际负荷情况及供热改造方案适用性，方案一压力匹配器供热可按如下方式运行：65%THA工况及以上采用压力匹配器供热，65%THA以下受压力匹配器引射能力限制，压力匹配器作为减温减压装置运行；方案二低温再热蒸汽减温减压供热从40%THA及以上负荷均采用减温减压直接供热。基于上述运行模式，本工程机组热经济性按照75%THA和50%THA运行方案进行组合计算[2]。
2.3供热改造方案经济性比较
基于机组年利用小时数4500h和供热小时数7920h，结合现场实际负荷情况及拟定的运行模式，按照上述两个方案计算得到的电厂技术经济指标见表2.3-1：
表2.3-1改造方案技术经济性指标
从上表可以看出，按照目前拟定的运行模式计算，方案一供热改造后发电标煤耗相比供热改造前可降低1.708g/kWh，每年可节省标煤10145t；方案二供热改造后发电标煤耗相比供热改造前可降低1.675g/kWh，每年可节省标煤9950t。按照电厂近期购入标煤价格994.5元/t计算，方案一可节省运行费用1009.0万元/年，方案二可节省运行费用989.5万元/年。因方案一采用压力匹配器供热，利用了部分低品位蒸汽（四段抽汽），高品位蒸汽（低温再热蒸汽）耗量相比方案二减少，因此方案一相比方案二发电标煤耗降低0.033g/kWh，每年可节省标煤195t，可节省运行费用19.5万元/年。按方案一改造后，机组运行一年即可回收压力匹配器与减温减压装置之间的差价。
3结论及建议
1）现有纯凝机组进行供热改造，可提高机组运行经济性，提高年利用小时数，降低污染物排放，符合《热电联产管理办法》相关规定；
2）根据机组热平衡图和热负荷情况，该电厂可采用压力匹配器供热或低温再热蒸汽减温减压供热两个改造方案，两个方案改造后年平均发电标煤耗相比供热改造前可降低1.708g/kWh和1.675g/kWh，每年可节省运行费用1009.0万元和989.5万元，经济效益明显；
3）方案一压力匹配器供热方案相比方案二减温减压供热方案，可利用部分低品位蒸汽，年平均发电标煤耗相比方案二降低0.033g/kWh，每年可节省运行费用19.5万元，运行一年即可回收压力匹配器与减温减压装置之间的设备差价，因此对于该电厂，推荐采用方案一低温再热蒸汽与四段抽汽进行压力匹配的方案供热。
参考文献
[1]董远景.纯凝汽机组改造为供热机组的可行性探讨[J].河北电力技术，2002.
[2]刘卫平，沙威，刘新利，等.评价热电联产机组经济性的节能比分析方法[J].中国电力，2010（9）：41-44.
论文作者:韩亮,崔浩,王澎,陈琪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/16
标签：方案论文; 机组论文; 蒸汽论文; 压力论文; 负荷论文; 煤耗论文; 低温论文; 《基层建设》2018年第24期论文;