摘  要:本文以内蒙某2×200MW超高压直接空冷机组为例,提出采用“蒸汽梯级利用 功-热-电联产”技术方案,即从机组锅炉主蒸汽抽汽,为1台新增背压式功热汽轮机供汽,背压机排汽作为园区工业用汽,以替代现有两台75t/h蒸汽锅炉。本文提出的技术方案达到了淘汰落后产能、提高能源利用率的目的,為发电厂节能改造提供了一种参考。 

  关键词:热电联产;蒸汽梯级利用;背压式汽轮机;工业用汽;热经济性 

  1 前言 

  我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70%,主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30%左右。[1]生产工艺相对落后、产业结构不合理、热量利用率低、能量没有得到充分利用是能耗高的主要原因。 

  因此,充分挖掘节能潜力,提高能源利用率,同时又减少燃煤的使用,减少烟尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放,是目前我国节能减排绿色环保工作的重要任务。 

  2 技术方案 

  2.1 技改原因 

  本文以内蒙某2×200MW超高压直接空冷机组为例,提出利用该机组为工业园区提供工业用汽,以替代园区内两台75t/h蒸汽锅炉。该2×75t/h锅炉未进行脱硫、脱硝及相应的环保改造,随时面临严重的政策性关停风险。该两台锅炉为园区内甲醇厂的唯一汽源,两台锅炉一旦关停,工厂将面临全面被迫停产的风险。 

  因此,为积极响应国家节能减排要求,保障甲醇厂的正常稳定生产,拟对该机组进行改造,采用“蒸汽梯级利用 功-热-电联产节能改造技术”进行合理改造,利用锅炉主蒸汽作为背压式功热汽轮机的进汽,拖动异步发电机发电,发电量并入厂用电系统,可有效降低机组厂用电率,给企业带来相当可观的节能和经济效益;同时,背压式汽轮机的排汽作为工业供汽,取代2×75t/h锅炉为工厂生产工艺稳定热源,既能保障工业生产,又能淘汰落后产能,实现能源结构调整和升级,具有非常重要的环保和社会效益。 

  2.2 发电机组及园区工业用汽参数 

  发电厂自投运起,未开展节能改造工作,存在机组能耗明显偏高,厂用电率较大等问题。目前发电厂每台机组工业抽汽量可达300 t/h,锅炉效率87%,汽轮机热耗8900-9000 kJ/kWh;供电煤耗396 g/kWh,发电煤耗360 g/kWh,厂用电率11.61%;机组负荷70-75%,年利用小时数4540 h。 

  园区内甲醇厂生产过程中空压机、氧压机、合压机均采用小汽轮机拖动运行,所需工业用汽参数为3.5 MPa、435 ℃,甲醇厂生产启动过程中工业供汽需求为100 t/h,生产运行过程中部分工业用汽由工艺生产中废汽供给,外部工业供汽需求为50-60 t/h左右。 

  2.3 技改方案 

  技术方案如下: 

  (1)在发电厂1#、2#锅炉主蒸汽管上分别打孔抽汽,设置隔离阀,抽汽引至背压式功热汽轮发电机组进汽管道,可实现两台机组运行调整和供热汽源切换的灵活性; 

  (2)背压式汽轮机拖动异步发电机发电,所发电量拟并入电厂的厂用电公用段; 

  (3)汽轮机排汽作为甲醇厂的工业供汽汽源,考虑日常工业用汽需求为50-60 t/h,启动过程需求为100 t/h,故设计时汽轮机额定进汽量选为60 t/h,并设置减温减压器作为旁路,管路按100 t/h设计,充分保证在甲醇厂工艺启动过程中、汽轮发电机组故障或停机检修时的工业供汽的稳定性。 

  3 机组热经济性分析 

  (1)汽轮发电机组出口电功率 

  汽轮机轴功率×机械效率×异步发电机效率 

  2280.2×0.99×0.95=2144.5kW 

  (2)功热汽轮发电机组全年发电量 

  由于甲醇厂工业供汽需求为全年,保守按8400小时计算,汽轮发电机组全年发电量为: 

  发电功率×8400 

  2144.5×8400=1801.4万kWh 

  该项目实施后,汽轮发电机组可新增年发电量1801.4万kWh,所发电量并于厂用电公用段,据2017年数据全厂发电量170000万kWh,厂用电量19742 万kWh,厂用电率11.61%。经初步计算,技术改造后,厂用电率可降至10.55%,厂用电率下降1.06%。 

  根据200MW空冷机组小指标对机组效率影响参考,“厂用电率每降低1%,影响煤耗4.05g/kWh”,则技术改造后,折合影响煤耗约4.29g/kWh。 

  4 结论 

  本文针对内蒙某2×200MW超高压直接空冷机组现状,提出采用“蒸汽梯级利用 功-热-电联产”技术方案,总结如下: 

  (1)蒸汽梯级利用 功-热-电联产节能改造技术先进,成熟可靠,前景广阔,近几年已成功应用于国内多个电厂,均取得了良好的效果。 

  (2)本技改方案拟采用2×200MW机组锅炉主蒸汽作为背压式汽轮机的汽源,汽轮机额定进汽量60t/h,汽轮机拖动异步发电机发电,所发电量直接并入厂用电系统,汽轮机排汽作为甲醇厂的工业供汽,初步设计排汽参数为6MPa、439℃。同时,新增减温减压旁路,管路设计流量为100t/h,当甲醇厂工艺启动初期作为补充汽源,或当功热汽轮发电机组故障、停机检修时作为替代汽源,充分保证工业供汽的可靠性和稳定性。 

  (3)本技改方案新增1台背压式汽轮发电机组,机组进汽参数12.75MPa、535℃、60t/h,排汽参数6MPa、439℃,发电功率2144.5kW,年新增发电量为1801.4万kWh,可新增发电收益450.35万元,降低厂用电率1.06%,折合影响供电煤耗约4.29g/kWh。 

  (4)本方案替代2×75t/h锅炉为甲醇厂工艺生产提供绿色、稳定的热源,一方面保障甲醇厂的工业生产,另一方面关停2×75t/h锅炉淘汰落后的、能耗高、污染大的落后产能,将实现能源结构调整和升级,具有非常重要的环保和社会效益。 

  参考文献 

  [1]  李建武,王安建,王高尚. 中国能源效率及节能潜力分析[J]. 地球学报,2010,31(5):733-740.