電廠與LNG聯(lián)合使用海水系統(tǒng)的可行性分析

劉永生　郭興貴

摘要：利用海水循環(huán)水系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。文章針對電廠與LNG生產(chǎn)流程中逆向利用海水作為中間介質(zhì)的特點(diǎn)，分析了電廠與LNG聯(lián)合利用海水系統(tǒng)的可行性，從而達(dá)到節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：電廠；LNG；海水系統(tǒng)；節(jié)能減排；循環(huán)水系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM617 文章編號：1009-2374（2015）24-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.036

渤海灣某開發(fā)區(qū)中電廠與LNG均在可行性研究階段。二者相距約10公里且均以海水作為熱交換中間介質(zhì)。

電廠生產(chǎn)流程中以海水作為冷卻介質(zhì)，通過凝汽器鈦管與汽輪機(jī)排汽進(jìn)行熱交換，流入低溫海水，排出高溫海水。在高溫季節(jié)海水溫度越低，凝汽器真空越高，發(fā)電煤耗越低；在低溫季節(jié)，海水溫度越低，可以通過減少海水用量達(dá)到降低廠用電的節(jié)能效果。

LNG生產(chǎn)流程中以海水作為加熱介質(zhì)，為液化天然氣氣化提供熱源，引入高溫海水，排出低溫海水。在冬季如海水溫度低于5℃時(shí)需對海水進(jìn)行加熱方可使用。

根據(jù)二者海水利用的特點(diǎn)，考慮聯(lián)合利用海水循環(huán)水系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，而且提高了雙方的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)以可研文本為依據(jù)，對其可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析論證。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.1 企業(yè)額定工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

LNG數(shù)據(jù)：

海水總量：25500m3/h，出入口海水溫差：4.3℃。

電廠：冷卻水量（熱/冷季）：81180/20600m3/h，循泵功率（熱/冷季）（共4臺）：3150/900kW，冷卻塔循環(huán)水量（熱/冷季）：43040/25540m3/h，循環(huán)水補(bǔ)水：2400 m3/h，設(shè)計(jì)冷卻水溫度：20℃，供熱煤耗：36.9kg/GJ，發(fā)電煤耗：249.7g/kWh。

1.2 溫度、周期數(shù)據(jù)

渤海灣表層海水溫度、周期數(shù)據(jù)取自海洋局相關(guān)

資料。

2 循環(huán)水系統(tǒng)方案設(shè)想

（1）海水系統(tǒng)運(yùn)行分為春夏秋季和冬季兩種方式，以海水溫度為5℃時(shí)作為分界線。（2）在春夏秋季時(shí)，LNG海水用量與電廠補(bǔ)水量接近，可以利用LNG低溫排水作為電廠海水補(bǔ)水源。電廠循環(huán)水溫度降低，可以獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。對其系統(tǒng)運(yùn)行方式為：開啟鋼閘門1、3，關(guān)閉鋼閘門2；關(guān)閉聯(lián)絡(luò)門2，電廠排水直接排海。（3）在冬季，利用電廠的高溫排水（冬季電廠循環(huán)水出入口端差一般為10℃～14℃，因此最低排水溫度高于5℃）作為LNG的水源， LNG因不必再對海水進(jìn)行加熱而取得經(jīng)濟(jì)效益。其系統(tǒng)運(yùn)行方式為關(guān)閉鋼閘門1、3，開啟聯(lián)絡(luò)門2。（4）由于電廠海水溫升（10℃～14℃）高于LNG海水溫降（4.3℃），因此根據(jù)海水溫度的增幅情況，需要引入部分海水以保證電廠海水入口溫度。

3 投資增減情況

（1）需增加海水回水管，估計(jì)投資2億元。（2）引水渠部分需要增加部分工程量。（3）需增加部分鋼閘門，大型閥門等設(shè)備。（4）總價(jià)增加量估計(jì)在3億元左右。（5）電廠與LNG共用循環(huán)水系統(tǒng)，同時(shí)可以共用一套循環(huán)水加藥系統(tǒng)，在LNG入口前池進(jìn)行加藥，在電廠就不必再設(shè)置加藥系統(tǒng)，可節(jié)約投資約1000萬元，并節(jié)約運(yùn)行投資若干。

4 在以上系統(tǒng)設(shè)想前提下電廠的經(jīng)濟(jì)效益估算

4.1 循環(huán)水系統(tǒng)與電廠經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

循環(huán)水溫度對電廠經(jīng)濟(jì)性的影響包括對凝汽器真空的影響和對廠用電的影響兩個(gè)方面。（1）當(dāng)凝汽器真空沒有達(dá)到設(shè)計(jì)真空值的情況下，循環(huán)水溫度的降低可以提高凝汽器真空從而達(dá)到降低煤耗的效果。（2）當(dāng)凝汽器真空接近或達(dá)到設(shè)計(jì)真空值的情況下，循環(huán)水溫度的降低可以減少循環(huán)水量，從而達(dá)到降低廠用電的效果。因此針對以上兩種情況進(jìn)行分析。以上循環(huán)水系統(tǒng)在春夏秋季對電廠的經(jīng)濟(jì)性有利，冬季對電廠不影響或影響較小，不作考慮。

4.2 循環(huán)水系統(tǒng)在春夏秋季對電廠的經(jīng)濟(jì)性分析

按照電廠可研數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)循環(huán)水溫度為20℃，因此以此循環(huán)水溫度為界，在海水溫度高于20℃時(shí)，在循環(huán)水量不變的情況下，分析循環(huán)水溫度降低對經(jīng)濟(jì)性的影響；在海水溫度低于20℃且高于5℃時(shí)，在凝汽器真空不變的情況下，海水流量的變化對廠用電的影響。

4.2.1 估算假設(shè)。（1）電廠、LNG均在額定工況運(yùn)行。（2）循泵變頻，循環(huán)水變化量與循泵電流變化量成比例關(guān)系。（3）凝汽器真空僅與循環(huán)水量相關(guān)，其他參數(shù)不變。

4.2.2 在海水溫度高于20℃時(shí)，海水溫度降低對經(jīng)濟(jì)性的影響分析。

（1）海水溫度降低值。

電廠海水量81180m3/h，LNG海水量為25500m3/h，排水溫降4.3℃。

假定LNG排水全部用于電廠海水補(bǔ)水，電廠海水溫降為：

4.3×（25500/81180）=1.35℃。

（2）根據(jù)渤海灣近海年水溫變化圖可知，海水溫度超過20℃的時(shí)間段是6～10月4個(gè)月時(shí)間。

（3）根據(jù)可研，電廠年發(fā)電量5.4×109kWh，發(fā)電煤耗242.3g/kWh，年供熱量5.48×107GJ。供熱標(biāo)煤耗36.9kg/GJ。參照超臨界機(jī)組經(jīng)驗(yàn)1℃海水溫度變化約影響0.35～0.4kPa真空，降低1%～1.5%煤耗來計(jì)算，可得出如下結(jié)論：

電廠6～10月期間利用LNG的低溫海水作為循環(huán)水在發(fā)電量方面：

5.4×109×（4/12）×242.3×（1～1.5%）×10-6

=（4.36～6.54）×103噸

在供熱方面可以節(jié)約標(biāo)煤：

5.48×107×（4/12）×36.9×10-3×（1～1.5%）=6.7～10×103噸

合計(jì)4.36～6.54×103+6.7～10×103=（11～16）×103噸

按照目前標(biāo)煤價(jià)格720元/噸計(jì)，電廠年節(jié)約成本800～1200萬元。

4.2.3 在海水溫度低于20℃且高于5℃時(shí)，海水溫度降低對廠用電的影響分析。

（1）根據(jù)渤海灣近海年水溫變化圖可知，海水溫度在5℃～20℃的時(shí)間段是3、4、5、11、12月5個(gè)月時(shí)間。

（2）機(jī)組負(fù)荷不變，排汽量及溫度不變，凝結(jié)水量及溫度不變，則循環(huán)水通過凝汽器海水焓增不變。查焓熵圖可知，水溫度在5℃～20℃之間，水溫降低1.35℃海水焓值變化占比為8%～20%，則循環(huán)水總焓值不變的情況下，海水總量可以減少8%～20%（平均值14%），即循泵出力平均約減少14%的循泵電量。

（3）循泵功率3150/900kW，5個(gè)月節(jié)電量為：

[（3150+900）/2]×4×24×150=29160MWh

按標(biāo)桿電價(jià)404.9元/MWh計(jì)，電廠年節(jié)約成本1180萬元。

5 結(jié)論

電廠與LNG共用海水系統(tǒng)，需增加投資約為2.5～3億元，按雙方投資均攤計(jì)，電廠方需多投資1.2～1.5億元。電廠方每年可節(jié)約成本2000～2500萬元。靜態(tài)投資回收期為6年左右，投資收益率大于15%。由此得出結(jié)論，方案是可行的。

作者簡介：劉永生（1971-），男，河北唐山人，天津大唐國際南港公用工程島開發(fā)有限公司籌備處工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）