山東省生物發(fā)電進(jìn)行供熱改造的可行性分析研究

陳訓(xùn)剛++魏秀梅

摘要：山東省的生物發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)展初具規(guī)模，隨著新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，建設(shè)城鎮(zhèn)清潔能源供熱體系的迫切需求，改建或新建生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)供熱，有了推廣實(shí)施的必要。本文從對(duì)生物發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行供熱改造的三個(gè)主要方式進(jìn)行了介紹和比較。

關(guān)鍵詞：生物發(fā)電；熱改造；可行性；分析研究

中圖分類號(hào)：TM619；F426.61 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）024-000-01

一、山東省能源消費(fèi)與城市化進(jìn)程的關(guān)系

山東省是能源消費(fèi)大省，能源消費(fèi)主要以化石能源為主，隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)和消費(fèi)需求不斷增長(zhǎng)，能源資源瓶頸制約日益突出，環(huán)境約束日益加劇。

2006年底，我國(guó)第一個(gè)生物質(zhì)直燃發(fā)電示范項(xiàng)目——國(guó)能單縣生物發(fā)電廠在山東省投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。此后，國(guó)能、國(guó)電、中節(jié)能等多家企業(yè)陸續(xù)在我省開發(fā)建設(shè)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目。截至2015年，全省已投產(chǎn)生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目35個(gè)，總裝機(jī)容量約85萬(wàn)千瓦，已投產(chǎn)垃圾發(fā)電項(xiàng)目20個(gè)，總裝機(jī)容量36.7萬(wàn)千瓦，生物發(fā)電已初具規(guī)模

二、生物發(fā)電供熱改造

對(duì)已投產(chǎn)運(yùn)行的生物發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行供熱改造，主要有低真空循環(huán)水供熱、換熱外供采暖熱水、循環(huán)熱泵供熱三種方案。

1.低真空循環(huán)水供熱

（1）系統(tǒng)介紹

循環(huán)水供熱的基本原理是對(duì)凝汽發(fā)電機(jī)組實(shí)施低真空運(yùn)行，減少汽輪機(jī)凝汽器中的冷源損失（占能量總損失的60%以上）。采用此方案要保證采暖用戶溫度平穩(wěn)，需以熱定電。

（2）工藝改造方案

一般汽輪機(jī)可以承受最高排氣溫度75℃，最高排氣背壓30KPa。因此汽輪機(jī)本體不需要進(jìn)行改造。

由于熱網(wǎng)循環(huán)水壓力較高，需對(duì)凝汽器做加強(qiáng)處理。還需考慮排汽溫度升高容易引起凝汽器銅管的結(jié)垢問(wèn)題。

新增換熱站內(nèi)需要設(shè)置3臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，2臺(tái)2臺(tái)變頻調(diào)速補(bǔ)水泵（變頻控制）、1套熱網(wǎng)過(guò)濾器。

（3）供熱能力

經(jīng)熱平衡計(jì)算對(duì)比，以1X30MW機(jī)組為例（汽機(jī)型號(hào)為N30-8.83），低真空運(yùn)行時(shí)，發(fā)電功率下降為27.4MW。供回水溫度為65℃/50℃時(shí)，對(duì)應(yīng)循環(huán)水量為3990t/h，供熱量為247GJ/h，最大供熱面積達(dá)到約140萬(wàn)m2（人口2～4萬(wàn)人）。

（4）供熱平衡問(wèn)題

為保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，須有循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障時(shí)的補(bǔ)救措施。一種是增加熱源備用鍋爐（兼做啟動(dòng)鍋爐），一種是與其他供熱熱源并網(wǎng)，互為備用。

2.換熱外供采暖熱水

（1）系統(tǒng)介紹

基本原理同現(xiàn)在大型的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱方式。

（2）工藝改造方案

訂貨時(shí)選擇抽凝機(jī)組，或改造純凝發(fā)電機(jī)組（打孔抽汽量約為30 t/h）。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)山東省內(nèi)的大部分生物發(fā)電機(jī)組，已在除氧器抽汽接口預(yù)留了供熱抽汽，抽汽量為45 t/h（抽汽參數(shù)約為0.3MPa/190℃）。

暖通部分新增換熱站，站內(nèi)需要設(shè)置2～3臺(tái)熱網(wǎng)換熱器、3臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，1套軟化水處理裝置、1臺(tái)凝結(jié)水回收裝置和2臺(tái)變頻調(diào)速補(bǔ)水泵（變頻控制）。

（3）供熱能力

經(jīng)熱平衡計(jì)算對(duì)比，目前預(yù)留供熱抽汽口的機(jī)組相對(duì)于純凝工況出力下降為23.1MW，供熱量為110GJ/h，最大供熱面積達(dá)到約65萬(wàn)m2（人口1～2萬(wàn)人）。

（4）供熱平衡問(wèn)題

事故方案有兩種選擇，一種方法是增加熱源備用鍋爐（兼做啟動(dòng)鍋爐），相對(duì)于循環(huán)水供熱方案的啟動(dòng)鍋爐，所需容量小，投資較低。一種方法是與其他供熱熱源并網(wǎng)，互為備用。

3.循環(huán)熱泵供熱

此系統(tǒng)方案可利用部分或全部循環(huán)水作為余熱熱源承擔(dān)熱網(wǎng)基本負(fù)荷，利用少量汽輪機(jī)抽汽作為驅(qū)動(dòng)熱源。與低真空供熱系統(tǒng)相比，供水溫度更高，供熱量大。但是熱泵的初始投資較高，不適用于快速擴(kuò)張的城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程，因此不再詳細(xì)對(duì)比研究。

三、新型城鎮(zhèn)化供熱方式的對(duì)比分析

無(wú)論采用哪一種形式，均存在機(jī)組供熱能力與實(shí)際供熱面積的最佳配比問(wèn)題。換熱外供采暖熱水系統(tǒng)供水溫度較高且調(diào)節(jié)方便，但采暖季機(jī)組發(fā)電受影響大，因此適于供熱負(fù)荷較小的項(xiàng)目。低真空供熱系統(tǒng)可在設(shè)計(jì)時(shí)將熱負(fù)荷分為基本熱負(fù)荷和尖峰熱負(fù)荷，由凝汽器擔(dān)負(fù)基本熱負(fù)荷，增設(shè)尖峰加熱器承擔(dān)尖峰熱負(fù)荷，提高了供熱的安全可靠性。與低真空循環(huán)水供熱相比，吸收式熱泵供熱方式供熱量大，且調(diào)節(jié)性好，但系統(tǒng)復(fù)雜投資較大。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及結(jié)論

1.投資估算

分析兩爐兩機(jī)（2×15MW）和一爐一機(jī)（1×30MW）生物質(zhì)發(fā)電工程低真空供熱改造情況。兩爐兩機(jī)（2×15MW）靜態(tài)投資約為581萬(wàn)元，一爐一機(jī)（1×30MW）靜態(tài)投資約為544萬(wàn)元。

2.資金籌措

本工程資金來(lái)源由自有資金和商業(yè)銀行貸款兩部分組成，自有注冊(cè)資本金占20%，其余資金為項(xiàng)目融資，按申請(qǐng)銀行貸款考慮。貸款利息按6.55%計(jì)算，貸款年限為10年（包括建設(shè)期），還款方式為本金等額。

3.財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)及效益分析

財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)按《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版）編制，采用中國(guó)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：秸稈價(jià)格按260元/噸，水價(jià)按1.5元/噸，熱價(jià)按35元/GJ；兩爐兩機(jī)（2×15MW）工程年供熱量64.6萬(wàn)GJ；一爐一機(jī)（1×30MW）工程年供熱量62萬(wàn)GJ。

項(xiàng)目繳納的稅金包括增值稅、銷售稅金附加、所得稅。該供熱工程項(xiàng)目增值適應(yīng)稅率為13%，銷售稅金附加包括城市維護(hù)建設(shè)稅和教育費(fèi)附加，分別按增值稅的5%和5%計(jì)征，所得稅稅率為25%。

五、結(jié)論

供熱改造后，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)、改善城市環(huán)境，提高了能源利用率。在能促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，擴(kuò)大供熱面積，提高當(dāng)?shù)刎?cái)政收入，調(diào)整地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升當(dāng)?shù)乜稍偕茉蠢帽壤确矫姘l(fā)揮了良好的社會(huì)效益，因此對(duì)生物質(zhì)發(fā)電進(jìn)行供熱改造是可行的，值得推廣的。