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      熱電聯(lián)產(chǎn)機組對外供熱系統(tǒng)抽汽方式優(yōu)化

      2016-06-22 08:20:06于俊紅
      中國高新技術(shù)企業(yè) 2016年16期
      關(guān)鍵詞:冷段汽量工業(yè)用

      于俊紅

      摘要:文章針對某熱電聯(lián)產(chǎn)工程的對外供熱系統(tǒng)抽汽方式的選擇問題,通過對三個抽汽方案的綜合經(jīng)濟比較,提出該工程最優(yōu)化的對外供熱抽汽方式:引風機背壓式汽輪機排汽供對外工業(yè)用汽,少量不足部分由二次再熱冷段抽汽減溫減壓后提供。

      關(guān)鍵詞:熱電聯(lián)產(chǎn);對外供熱;抽汽方式;引風機;背壓式汽輪機;工業(yè)供汽 文獻標識碼:A

      中圖分類號:TK269 文章編號:1009-2374(2016)16-0037-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.017某熱電聯(lián)產(chǎn)工程位于電力和供熱需求較大的江蘇省,是2×660MW超超臨界二次再熱機組[31MPa(a)/

      600℃/620℃/620℃]。

      1 對外供熱系統(tǒng)抽汽方式

      本工程對外工業(yè)供汽參數(shù)為1.5MPa、350℃,每臺機組工業(yè)供汽量為156t/h(額定)、312t/h(最大)。根據(jù)660MW二次再熱機組熱平衡圖,汽輪機二次再熱冷段和汽輪機四級抽汽作為對外工業(yè)供汽的汽源較合適。

      引風機擬采用背壓式汽輪機驅(qū)動,其背壓排汽可作為對外工業(yè)供汽的汽源。經(jīng)咨詢引風機小機廠,二次再熱熱段的溫度過高,用于引風機小機進汽不經(jīng)濟;二次再熱冷段壓力和溫度能滿足引風機小機進汽要求,故本工程選擇二次再熱冷段的蒸汽作為引風機背壓式汽輪機的汽源。額定抽汽工況引風機小汽機單臺用汽量約為65t/h,每臺機組引風機用汽量共130t/h。

      本工程對外供熱系統(tǒng)抽汽方式有如下方案:

      方案一:對外工業(yè)供汽的汽源為二次再熱冷段,引風機采用電機驅(qū)動。汽輪機二次再熱冷段參數(shù)為3.32MPa、442℃,減溫減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽。額定抽汽工況下,二次再熱冷段抽汽為148t/h,另加8t/h減溫水,單臺機組對外供工業(yè)蒸汽量共計156t/h。

      方案二:對外工業(yè)供汽的汽源為四級抽汽,引風機采用電機驅(qū)動。汽輪機四級抽汽參數(shù)為1.5MPa、500℃,減溫至350℃后對外供工業(yè)用汽。額定抽汽工況下,四抽抽汽141t/h,另加15t/h減溫水,單臺機組對外供工業(yè)汽量共計156t/h。

      方案三:引風機汽驅(qū),汽源為二次再熱冷段,參數(shù)約為3.319MPa、442℃。采用背壓式引風機汽輪機,排汽參數(shù)為1.5MPa、350℃,排汽至工業(yè)用汽系統(tǒng)。額定抽汽工況下,引風機汽輪機背壓排汽130t/h,另外需從二次再熱冷段抽汽24t/h減溫減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽,減溫水量為2t/h,單臺機組對外供工業(yè)蒸汽量共計156t/h。

      2 經(jīng)濟效益比較

      2.1 初投資比較

      相對于電機驅(qū)動的引風機系統(tǒng),汽機驅(qū)動引風機系統(tǒng)復雜、設(shè)備較多,需增加相應(yīng)的汽水管道,由于與主汽輪機的熱力系統(tǒng)關(guān)系較緊密,對控制系統(tǒng)要求也

      較高。

      由于引風機的轉(zhuǎn)速較低,驅(qū)動引風機的小汽機轉(zhuǎn)速較高,汽動引風機需通過齒輪箱減速后與引風機相連,引風機與小汽機之間存在較大的轉(zhuǎn)速比(一般約為6~7),所配置的減速齒輪箱需同時滿足大功率、高轉(zhuǎn)速(輸入端)、大速比的要求,為保證性能,目前一般采用進口的、可靠性較高的行星齒輪,成本也相應(yīng)提高。

      當給水泵采用汽輪機驅(qū)動時,引風機就成為最大的廠用電用戶,如果采用汽輪機驅(qū)動引風機,將大幅度減少電氣高廠變?nèi)萘?、高壓電纜及開關(guān)柜的用量,最終達到降低廠用電率、增加上網(wǎng)電量的目的。

      上述三個對外供熱系統(tǒng)抽汽方案的初投資比較(按兩臺機組)見表1:

      2.2 機組運行經(jīng)濟性計算

      以下技術(shù)經(jīng)濟分析計算的前提條件為:

      經(jīng)濟比較以帶額定工業(yè)負荷;機組的發(fā)電利用小時數(shù)為5500小時;三個方案年發(fā)電量(對應(yīng)發(fā)電利用小時數(shù)為5500h)相同;鍋爐保證效率為95%;管道效率99%;標準煤價為750元/噸。標桿電價為0.431元/kWh。廠用電率按引風機軸功率6740kW計算,電動驅(qū)動時廠用電率為3.44%,汽動驅(qū)動時廠用電率為2.63%。三個方案的運行經(jīng)濟指標對比見表2(按兩臺機組):

      2.3 綜合經(jīng)濟性比較

      2.3.1 動態(tài)投資回收期比較。根據(jù)三種方案的年增收費用及投資差異的比較,采用動態(tài)投資回收法計算投資回收年限,從而分析各方案的經(jīng)濟性。

      投資回收年限:n=log(1+i){1/[1-ΔU×i/(ΔB×Cc)]}

      式中:ΔU為工程投資增加的費用(萬元);ΔB為節(jié)約標煤量(萬噸/年);Cc為燃料價格(元/噸),本工程標煤價按750元/噸;i為年利率(%),本工程i=5.4%。

      計算結(jié)果如下(按兩臺機組):

      初投資費用差別:方案二比方案一多5萬元,方案三比方案一多2990萬元。

      年增收費用:方案二比方案一少65萬元,方案三比方案一多2311萬元。

      經(jīng)動態(tài)投資回收期計算得:方案二相比方案一投資無法回收,方案三相比方案一動態(tài)投資回收期為1.38年。

      2.3.2 費用現(xiàn)值法比較。采用費用現(xiàn)值法,在經(jīng)濟運行年限內(nèi),將方案二、方案三相對方案一每年節(jié)省的費用進行折現(xiàn),同時與方案二、方案三的初投資相對方案一多投資的費用相減,可測算出各方案的相對收益。公式如下:

      相對收益=相對年運行費用節(jié)省值×折現(xiàn)系數(shù)-初投資相對增加值

      折現(xiàn)系數(shù)=[(1+i)n-1]/[i×(1+i)n]

      式中:i是貸款利率;n是經(jīng)濟年限。

      取i=5.40%,n=20求得20年的折現(xiàn)系數(shù)為12.05。

      根據(jù)前面三種方案的運行費用及投資差異的比較,采用費用現(xiàn)值法將運行費用折算到電廠經(jīng)濟壽命周期內(nèi)機組的相對收益比較如下(按兩臺機組):

      初投資相對增加值:方案二比方案一多5萬元,方案三比方案一多2990萬元。

      相對年運行費用節(jié)省值;方案二比方案一少65萬元,方案三比方案一多2311萬元。

      20年總收益:方案二比方案一少-788萬元,方案三比方案一多24858萬元。

      2.3.3 綜合經(jīng)濟性比較結(jié)論。通過動態(tài)投資回收年限比較和費用現(xiàn)值法比較,方案三均為最優(yōu)。

      方案一:電動機驅(qū)動引風機是成熟方案,啟停和運行中調(diào)節(jié)靈活平穩(wěn),可滿足運行中變負荷工況的需要。電氣、熱工控制系統(tǒng)簡單可靠,運行人員操作方便。工業(yè)供汽汽源為四抽,汽機熱耗在三個方案中是最低的。但相對于方案三廠用電率明顯增加,供電收益低。

      方案二:采用電動機驅(qū)動引風機,工業(yè)供汽汽源為二次再熱冷段,汽機熱耗比方案一稍高,但用電率明顯增加,在三個方案中收益最低。

      方案三:引風機采用背壓式汽輪機驅(qū)動,背壓機排汽用于對外供熱,充分利用排汽的汽化潛熱,減少汽輪機冷端損失。雖然初投資增大、汽機熱耗稍高,但廠用電率低,在三個方案中收益最高。

      因此,方案三最經(jīng)濟,方案一次之,方案二最差。本工程推薦采用方案三,即引風機背壓式汽輪機排汽供工業(yè)用汽。

      3 工業(yè)用汽可靠性分析

      本工程推薦采用方案三,即引風機背壓式汽輪機排汽作為對外工業(yè)用汽的汽源,少量不足部分由二次再熱冷段抽汽減溫減壓后提供。

      3.1 2×660MW機組滿負荷運行

      3.1.1 工業(yè)供汽量為2×156t/h時,引風機汽輪機背壓排汽2×130t/h,需從二次再熱冷段抽汽2×24t/h減溫

      減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽,減溫水量為2×2t/h。

      3.1.2 工業(yè)供汽量為2×(130~156)t/h時,引風機汽輪機背壓排汽為2×130t/h,需從二次再熱冷段抽汽2×(0~24)t/h減溫減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽,減溫水量為2×(0~2)t/h。

      3.1.3 工業(yè)供汽量為2×(78~130)t/h時,引風機汽輪機背壓排汽為2×130t/h,多余排汽排至汽輪機四級抽汽。

      3.1.4 工業(yè)供汽量為2×(0~78)t/h時,引風機電驅(qū),對外工業(yè)供汽由二次再熱冷段抽汽減溫減壓提供。

      3.2 1×660MW機組滿負荷運行,另一臺機故障

      3.2.1 工業(yè)供汽量為312t/h時,引風機汽輪機背壓排汽為130t/h,需從二次再熱冷段抽汽168t/h減溫減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽,減溫水量為14t/h。

      3.2.2 工業(yè)供汽量為(130~312)t/h時,引風機汽輪機背壓排汽為130t/h,需從二次再熱冷段抽汽2×(0~168)t/h減溫減壓至1.5MPa、350℃對外供工業(yè)用汽,減溫水量為2×(0~14)t/h。

      3.2.3 工業(yè)供汽量為2×(78~130)t/h時,引風機汽輪機背壓排汽為130t/h,多余排汽排至汽輪機四級抽汽。

      3.2.4 工業(yè)供汽量為2×(0~78)t/h時,引風機電驅(qū),對外工業(yè)供汽由二次再熱冷段抽汽減溫減壓提供。

      3.3 2×660MW機組低負荷運行

      根據(jù)外部工業(yè)熱負荷的具體情況,實時切換引風機備用電機或再熱冷段抽汽減溫減壓器,滿足對外工業(yè)供汽需求。

      綜上所述,本工程推薦采用方案三,滿足對外工業(yè)用汽可靠性要求。

      4 結(jié)語

      通過對外供熱系統(tǒng)抽汽方式綜合經(jīng)濟性比較得出:方案三雖然初投資比方案一高2990萬元、比方案二高2985萬元,但供電煤耗最低、對外供電收益最高,20年總收益比方案一、方案二分別高24858萬元、25646萬元,經(jīng)濟效益顯著。因此本工程供熱系統(tǒng)抽汽方式推薦采用方案三,即引風機背壓式汽輪機排汽供工業(yè)用汽,少量不足部分由二次再熱冷段抽汽減溫減壓后提供。

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