摘 要：本文以內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機組為例，提出采用“蒸汽梯級利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)方案，即從機組鍋爐主蒸汽抽汽，為1臺新增背壓式功熱汽輪機供汽，背壓機排汽作為園區(qū)工業(yè)用汽，以替代現(xiàn)有兩臺75t/h蒸汽鍋爐。本文提出的技術(shù)方案達到了淘汰落后產(chǎn)能、提高能源利用率的目的，為發(fā)電廠節(jié)能改造提供了一種參考。
關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn);蒸汽梯級利用;背壓式汽輪機;工業(yè)用汽;熱經(jīng)濟性
1 前言
我國工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70%，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高出30%左右。[1]生產(chǎn)工藝相對落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、熱量利用率低、能量沒有得到充分利用是能耗高的主要原因。
因此，充分挖掘節(jié)能潛力，提高能源利用率，同時又減少燃煤的使用，減少煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，是目前我國節(jié)能減排綠色環(huán)保工作的重要任務(wù)。
2 技術(shù)方案
2.1 技改原因
本文以內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機組為例，提出利用該機組為工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)用汽，以替代園區(qū)內(nèi)兩臺75t/h蒸汽鍋爐。該2×75t/h鍋爐未進行脫硫、脫硝及相應(yīng)的環(huán)保改造，隨時面臨嚴重的政策性關(guān)停風險。該兩臺鍋爐為園區(qū)內(nèi)甲醇廠的唯一汽源，兩臺鍋爐一旦關(guān)停，工廠將面臨全面被迫停產(chǎn)的風險。
因此，為積極響應(yīng)國家節(jié)能減排要求，保障甲醇廠的正常穩(wěn)定生產(chǎn)，擬對該機組進行改造，采用“蒸汽梯級利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能改造技術(shù)”進行合理改造，利用鍋爐主蒸汽作為背壓式功熱汽輪機的進汽，拖動異步發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電量并入廠用電系統(tǒng)，可有效降低機組廠用電率，給企業(yè)帶來相當可觀的節(jié)能和經(jīng)濟效益;同時，背壓式汽輪機的排汽作為工業(yè)供汽，取代2×75t/h鍋爐為工廠生產(chǎn)工藝穩(wěn)定熱源，既能保障工業(yè)生產(chǎn)，又能淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，具有非常重要的環(huán)保和社會效益。
2.2 發(fā)電機組及園區(qū)工業(yè)用汽參數(shù)
發(fā)電廠自投運起，未開展節(jié)能改造工作，存在機組能耗明顯偏高，廠用電率較大等問題。目前發(fā)電廠每臺機組工業(yè)抽汽量可達300 t/h，鍋爐效率87%，汽輪機熱耗8900-9000 kJ/kWh;供電煤耗396 g/kWh，發(fā)電煤耗360 g/kWh，廠用電率11.61%;機組負荷70-75%，年利用小時數(shù)4540 h。
園區(qū)內(nèi)甲醇廠生產(chǎn)過程中空壓機、氧壓機、合壓機均采用小汽輪機拖動運行，所需工業(yè)用汽參數(shù)為3.5 MPa、435 ℃，甲醇廠生產(chǎn)啟動過程中工業(yè)供汽需求為100 t/h，生產(chǎn)運行過程中部分工業(yè)用汽由工藝生產(chǎn)中廢汽供給，外部工業(yè)供汽需求為50-60 t/h左右。
2.3 技改方案
技術(shù)方案如下：
�。�1）在發(fā)電廠1#、2#鍋爐主蒸汽管上分別打孔抽汽，設(shè)置隔離閥，抽汽引至背壓式功熱汽輪發(fā)電機組進汽管道，可實現(xiàn)兩臺機組運行調(diào)整和供熱汽源切換的靈活性;
�。�2）背壓式汽輪機拖動異步發(fā)電機發(fā)電，所發(fā)電量擬并入電廠的廠用電公用段;
（3）汽輪機排汽作為甲醇廠的工業(yè)供汽汽源，考慮日常工業(yè)用汽需求為50-60 t/h，啟動過程需求為100 t/h，故設(shè)計時汽輪機額定進汽量選為60 t/h，并設(shè)置減溫減壓器作為旁路，管路按100 t/h設(shè)計，充分保證在甲醇廠工藝啟動過程中、汽輪發(fā)電機組故障或停機檢修時的工業(yè)供汽的穩(wěn)定性。
3 機組熱經(jīng)濟性分析
�。�1）汽輪發(fā)電機組出口電功率
汽輪機軸功率×機械效率×異步發(fā)電機效率
2280.2×0.99×0.95=2144.5kW
�。�2）功熱汽輪發(fā)電機組全年發(fā)電量
由于甲醇廠工業(yè)供汽需求為全年，保守按8400小時計算，汽輪發(fā)電機組全年發(fā)電量為：
發(fā)電功率×8400
2144.5×8400=1801.4萬kWh
該項目實施后，汽輪發(fā)電機組可新增年發(fā)電量1801.4萬kWh，所發(fā)電量并于廠用電公用段，據(jù)2017年數(shù)據(jù)全廠發(fā)電量170000萬kWh，廠用電量19742 萬kWh，廠用電率11.61%。經(jīng)初步計算，技術(shù)改造后，廠用電率可降至10.55%，廠用電率下降1.06%。
根據(jù)200MW空冷機組小指標對機組效率影響參考，“廠用電率每降低1%，影響煤耗4.05g/kWh”，則技術(shù)改造后，折合影響煤耗約4.29g/kWh。
4 結(jié)論
本文針對內(nèi)蒙某2×200MW超高壓直接空冷機組現(xiàn)狀，提出采用“蒸汽梯級利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)”技術(shù)方案，總結(jié)如下：
�。�1）蒸汽梯級利用 功-熱-電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能改造技術(shù)先進，成熟可靠，前景廣闊，近幾年已成功應(yīng)用于國內(nèi)多個電廠，均取得了良好的效果。
�。�2）本技改方案擬采用2×200MW機組鍋爐主蒸汽作為背壓式汽輪機的汽源，汽輪機額定進汽量60t/h，汽輪機拖動異步發(fā)電機發(fā)電，所發(fā)電量直接并入廠用電系統(tǒng)，汽輪機排汽作為甲醇廠的工業(yè)供汽，初步設(shè)計排汽參數(shù)為6MPa、439℃。同時，新增減溫減壓旁路，管路設(shè)計流量為100t/h，當甲醇廠工藝啟動初期作為補充汽源，或當功熱汽輪發(fā)電機組故障、停機檢修時作為替代汽源，充分保證工業(yè)供汽的可靠性和穩(wěn)定性。
�。�3）本技改方案新增1臺背壓式汽輪發(fā)電機組，機組進汽參數(shù)12.75MPa、535℃、60t/h，排汽參數(shù)6MPa、439℃，發(fā)電功率2144.5kW，年新增發(fā)電量為1801.4萬kWh，可新增發(fā)電收益450.35萬元，降低廠用電率1.06%，折合影響供電煤耗約4.29g/kWh。
�。�4）本方案替代2×75t/h鍋爐為甲醇廠工藝生產(chǎn)提供綠色、穩(wěn)定的熱源，一方面保障甲醇廠的工業(yè)生產(chǎn)，另一方面關(guān)停2×75t/h鍋爐淘汰落后的、能耗高、污染大的落后產(chǎn)能，將實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，具有非常重要的環(huán)保和社會效益。
參考文獻
[1] 李建武，王安建，王高尚. 中國能源效率及節(jié)能潛力分析[J]. 地球?qū)W報，2010，31（5）：733-740.
