电厂供热改造节能分析

电厂供热改造节能分析

蔡宗霖

（京能山西漳山发电有限责任公司山西长治046021）

摘要：大型电站热电联产化是未来大型火电站发展的一种趋势。本文分别从漳山发电供热改造建设必要性和可靠性、建设技术方案、节能与环境评估、经济与社会影响等诸方面对漳山2×300MW+1×600MW供热改造进行方案研究及效果分析，最终可实现，全年回收乏汽余热供热量151.9×104GJ，年节约5.65×104吨标煤，即相当于减少SO2排放量2970吨，减少CO2排放量25.1×104吨，减少NOx排放量1407.8吨，减少烟尘排放量235.6吨，减排灰渣6.5×104吨。

关键词：漳山电厂；供热改造；节能减排；热电联产

1、引言：

漳山电厂位于山西省长治市郊区，目前总装机容量为1800MW直接空冷机组。一期2×300MW直接空冷、脱硫、燃煤发电机组和二期2×600MW直接空冷、脱硫、脱硝、燃煤发电机组。是山西电网省调装机容量最大的发电企业之一。本次供热改造将一期#1、#2以及二期#3直接空冷机组改造为供热抽汽机组，主要为长治市供热。工程施工后，可以缓解长治市供热需求，替代落后燃煤供热设备，对节约资源、降低能耗、改善环境具有良好的经济效益和社会效益。

2、供热介绍

按现有热源点，尚不能满足长治市的供热需要，依据长治市政府意见，山西漳山发电有限责任公司的2×300MW+1×600MW空冷供热机组作为新的热源点，供热范围为长治市主城区，近期供热1000万平米，远期供热面积可达1400万平米。

2.1热力站规模

根据地理位置和自然道路划分的供热分区，其供热面积和供热负荷各不相同，依据各分区的供热位置、供热面积，合理规划热力站的数量和规模。单座热力站规模控制在2～15MW之间，供热面积为3～25万㎡，单座热力站占地面积，单台机组为120～160㎡，两台机组为200～260㎡。

2.2供热能力

漳山电厂2×300MW+1×600MW机组2015年供热改造后，供热面积可达1400×104m2，即供热负荷770MW。

（1）供热负荷

a、近期采暖建筑设计热负荷为：

Qn=qf×F×10-3(kw)=1000×104m2×55W/m2=550（MW）

b、远期采暖建筑设计热负荷为：

Qn=qf×F×10-3(kw)=1400×104m2×55W/m2=770（MW）

（2）全年供热量

a、近期电厂全年供热量计算如下：

Qna=0.0864×550000×(18+2.3)/(18+11)×137=454.0×104(GJ/a)

b、远期电厂全年供热量计算如下：

Qna=0.0864×770000×(18+2.3)/(18+11)×137=635.6×104(GJ/a)

3.方案选择

通过对目前主流利用余热供热的技术分析，并根据漳山电厂现有机组、场地、改造条件、投资和余热供热的经济性出发，推荐两种方案：方案一是抬高#2机组的发电背压，利用汽轮机低真空排汽直接加热热网循环水供热；方案二是在#1、#2两台机组分别设置吸收式热泵，利用蒸汽驱动回收汽轮机排汽一并加热热网水供热。

方案一：

方案一是采用低真空（不改造汽轮机前提下，抬高单台机组背压运行）回收乏汽的热电联产集中供热技术，回收#2机组直接空冷抽汽凝气式汽轮机的凝汽余热，提高热电厂供热能力以及能源利用效率。远期供热负荷770MW，电厂抽汽供热能力642MW；成功#2机组回收汽轮机乏汽128MW，实现年回收乏汽余热供热量151.9×104GJ/a。

管网循环水量为：770×1000/4.186/60×3.6=11036.8t/h

可回收余热量为：11036.8×4.186×(70-60)/3600=128.3MW

本项目运行期间最低热负荷为345MW，即乏汽余热为基础热负荷，则年回收的余热量为：128×24×137×3.6/10000=151.9万GJ/a。

在整个采暖季的运行中，乏汽余热供热带最基本负荷，漳山电厂供热系统总供热量约为635.6×104GJ/a，其中，电厂年回收乏汽余热供热151.9×104GJ，占23.9%。

方案二：

方案二采用吸收式热泵回收乏汽的热电联产集中供热技术。回收漳山电厂2台300MW直接空冷抽汽凝气式汽轮机的凝汽余热，同样可以提高热电厂供热能力以及能源利用效率。供热负荷770MW工况下，吸收式热泵出口温度为90℃，则吸收式热泵供热负荷为：770×（90-60）/(120-60)=385MW

吸收式热泵按COP=1.7计算，则除了热泵驱动蒸汽外，回收的乏汽量为：

385×(1.7-1)/1.7=158.6MW

则年回收余热量为158.6×24×137×3.6/10000=187.7万GJ/a。

综合方案一和方案二余热利用数据，方案二回收余热量大于方案一，但采用吸收式热泵系统比低真空方案复杂，投资也相对较多，占地面积大，考虑改造余热利用项目，厂区条件限制，采用方案一更适合，即低真空回收乏汽的热电联产集中供热技术。

4.节能减排效果

以电厂近期供热面积1000万m2计。

1）余热回收节能

漳山电厂2×300MW机组通过本供热改造，成功回收2号机组汽轮机乏汽226t/h，回收乏汽功率158.6MW，实现乏汽供热量151.9×104GJ/a。每年可节约标煤为:

151.9×104GJ/a×34.12kg/GJ=5.2×104t。

2）采用集中锅炉供热耗标煤量

集中锅炉效率按80%计算,供热煤耗按41.1kg/GJ,年耗标煤量为:

123.8×104GJ×(41.1-37.45)kg/GJ=0.45×104t/a。

3）总节能效果

总计节约标煤为：

5.2×104t+0.45×104t/a=5.65×104t/a。

4）节水、节电

（1）节电计算

1000×(16.15-6.32)=9830万(kwh/年)

本项目达产后近期每年可节约电量9830万（kwh/年）

（2）节水计算

1000×(589-218.5)×10-3=370.5万(吨/年)

本项目达产后近期每年可节水370.5万(吨/年)

本项目综合能源消费量标煤当量值8991.66吨/年，等价值9453.82吨/年。“十二五”期间山西省能源消费增量额度约为11351.88万吨标准煤，对山西省能源消费增量影响很小。本项目单位工业增加值能耗为0.67tce/万元，项目增加值能耗影响山西省GDP能耗的比例n=0.002%，对山西省和集中市单位GDP能耗影响很小。

5）减排效果

按每节约1t标准煤的燃烧，便可排放灰渣：660kg、烟尘：2.38kg、SO2∶30kg、NOX∶14.22kg、CO2∶2540kg，统计结果为可减少灰渣：6.5万吨/年、烟尘：235.6吨/年、SO2∶2970吨/年、NOX∶1407.8吨/年、CO2∶25.1万吨/年。本项目实施后，可大幅提高电厂供热能力，同时可以收到显著的环保效益。

5.总结

漳山发电2×300MW+1×600MW机组供热改造工程建成投产后，机组按年利用5500小时计，年发电量30.65×108kwh，年供电量为28.2×108kwh，近期年供热量454×104GJ/a，远期年供热量635.6×104GJ/a。

供热改造一方面提高了能源利用率，符合国家的节能减排政策，另一方面，给长治市供热，可替代现有的多台小锅炉，不但对改善当地大气环境有好处，也减少了运煤、运灰渣车辆，提升文明水平，提高了居民的生活质量。该项目建成发电后，经济效益指标理想，符合国家规定，具有较强的财务盈利能力，促进当地经济发展，该项目的经济效益显著。