管曉軍

摘要：針對(duì)近年霧霾天氣趨于嚴(yán)重，環(huán)保要求越來(lái)越高，使用更高效能源取締或者替代北方冬季取暖的燃煤小鍋爐是一個(gè)必然趨勢(shì)。所以對(duì)大型火電機(jī)組進(jìn)行供熱技術(shù)進(jìn)行改造，利用余熱供暖是未來(lái)的一種主要趨勢(shì)，本文以銀川靈武電廠2×1060MW機(jī)組供熱改造為例對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)環(huán)?！八{(lán)天計(jì)劃”逐年取締并關(guān)停中小型燃煤鍋爐的緊迫要求，至2020年自治區(qū)將關(guān)停中小型燃煤鍋爐供熱面積2753 萬(wàn) m2，供熱缺口將達(dá) 9353 萬(wàn) m2，靈武電廠采取現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組發(fā)電余熱二次利用原則，新增建設(shè)銀川供熱首站及其配套設(shè)施向銀川市集中供熱，本項(xiàng)目建成后年可節(jié)省標(biāo)煤約 52.4萬(wàn) t，節(jié)能減排效果顯著，本文對(duì)其具體方案展開(kāi)研究。

Abstract： In view of the fact that smog weather has become more serious in recent years and environmental protection requirements are getting higher and higher， it is an inevitable trend to use more efficient energy to ban or replace small coal-fired boilers that are heated in winter in the north. Therefore， the reform of the heating technology of large thermal power units and the use of waste heat heating is a major trend in the future. This paper analyzes the heating of 2×1060MW units in Yinchuan Lingwu Power Plant. According to the urgent need for to ban and shut down small and medium-sized coal-fired boilers of the environmental protection "Blue Sky Plan"，? it will reduce the heating area of small and medium-sized coal-fired boilers to 27.53 million m2 by 2020， and the heating gap will reach 93.53 million m2. Lingwu Power Plant will use the principle of secondary utilization of waste heat of the existing generator sets and newly add Yinchuan heating station and its supporting facilities for central heating in Yinchuan City. The project can save about 524，000 tons of standard coal after the completion of the project， and the energy saving and emission reduction effect is remarkable. This paper studies its specific program.

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組;供熱技術(shù);改造

Key words： thermal power unit;heating technology;transformation

中圖分類號(hào)：TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）35-0188-02

0? 引言

寧夏靈武電廠位于寧夏回族自治區(qū)銀川市所轄的靈武市境內(nèi)，廠址位于靈武市正北方向6km。電廠一期工程裝有2×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，已于2007年建成投產(chǎn)。電廠二期工程為擴(kuò)建2×1000MW超超臨界直接空冷機(jī)組，已分別于2010年12月和2011年4月建成投產(chǎn)。電廠總裝機(jī)規(guī)模為3200MW。2015年10月20日，靈武電廠通過(guò)技術(shù)改造，完成向靈武市“集中供熱”項(xiàng)目，項(xiàng)目規(guī)劃供熱面積600萬(wàn)m2，供熱品質(zhì)、改善環(huán)境效果顯著。

2018年9月靈武電廠通過(guò)技術(shù)改造，完成了面向銀川供熱的一期工程。根據(jù)實(shí)際熱負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，本文針對(duì)銀川供熱二期技改工程進(jìn)行分析研究，并重點(diǎn)針對(duì)二期工程的供熱方案進(jìn)行補(bǔ)充和論證。

1? 大型火電機(jī)組的熱負(fù)荷與供熱存在的問(wèn)題分析

1.1 熱負(fù)荷現(xiàn)狀

全市供熱面積由2005年3645萬(wàn)平方米發(fā)展到2012年5397萬(wàn)平方米，供熱面積增長(zhǎng)了48%，供熱能源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，熱電聯(lián)產(chǎn)在供熱系統(tǒng)中所占比例由2005年的11%增長(zhǎng)到了20%。2012年燃?xì)忮仩t房及壁掛爐供熱面積承擔(dān)供熱面積1412萬(wàn)平方米，占總供熱面積的26%。建筑節(jié)能改造工作得到深入開(kāi)展。同時(shí)對(duì)新建建筑的節(jié)能規(guī)范及現(xiàn)有建筑的節(jié)能改造工作在全市穩(wěn)步推進(jìn)，有效降低了建筑采暖能耗[1]。

銀川熱電廠未配有調(diào)峰熱源，機(jī)組供熱能力不能充分發(fā)揮，既造成現(xiàn)有管網(wǎng)資源不能有效利用，從而無(wú)法整合其周邊小型燃煤鍋爐房，而機(jī)組長(zhǎng)期低效運(yùn)行，能耗巨大。全市燃?xì)夤嵴既泄崦娣e約27%，隨著以及燃?xì)鉄犭姀S建設(shè)和“煤改氣”工程推進(jìn)，銀川市燃?xì)夤崴急壤龑⒌玫酱蠓嵘壳叭細(xì)馇鍧嵞茉从糜诠崦媾R著挑戰(zhàn)。從銀川能源價(jià)格來(lái)看，相同熱值天然氣的價(jià)格是煤炭的4～5倍，燃?xì)庥糜诠岢杀靖?，且燃?xì)庵苯尤紵环夏茉刺菁?jí)利用原理，造成能源浪費(fèi)[2]。

1.2 供熱問(wèn)題

1.2.1 供熱熱源缺口問(wèn)題

根據(jù)歷年建筑建成面積及銀川市城市總體規(guī)劃，到2020年銀川市三區(qū)及賀蘭縣等區(qū)域的供熱面積約達(dá)到1億m2，隨著燃煤鍋爐的取締，現(xiàn)有熱源建設(shè)仍將無(wú)法滿足未來(lái)城市發(fā)展的需要。

1.2.2 供熱污染嚴(yán)重問(wèn)題

按照銀川現(xiàn)狀供熱結(jié)構(gòu)，銀川市采暖季供熱標(biāo)煤耗33.8kgce/（m2a），遠(yuǎn)高于全國(guó)集中供熱能耗平均水平20kgce/（m2a），因此造成銀川市目前的大氣污染主要集中在采暖季，污染類型為煤煙型污染，采暖季燃煤供熱造成的TSP 及SO2全面超標(biāo)，進(jìn)入采暖季后，銀川市全市二氧化硫的均值平均上升16.7%。供熱能耗高主要表現(xiàn)為：

能源利用效率高的熱電聯(lián)產(chǎn)比例低，供熱能力沒(méi)得到充分利用，燃煤鍋爐仍然是銀川市的供熱主體，燃煤鍋爐供熱能效偏低，尤其是中小型燃煤鍋爐，供熱效率低、供熱成本高、污染嚴(yán)重，且管網(wǎng)老舊、安全性差，這些中小型鍋爐房已為銀川市供熱系統(tǒng)帶來(lái)安全隱患，堅(jiān)決取締小型燃煤鍋爐已經(jīng)形成共識(shí)，且具有巨大的節(jié)能減排潛力[3]。

1.2.3 節(jié)能改造緩慢

在現(xiàn)有技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用條件下，電廠循環(huán)冷卻水或乏汽中有大量可利用的低溫余熱，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，充分挖掘熱源資源的潛力，為銀川市供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排打造新思路和發(fā)展方向。同時(shí)建筑節(jié)能改造需進(jìn)一步推進(jìn)，仍有老舊建筑未進(jìn)行節(jié)能改造，建筑熱耗量大，供熱成本高。

1.2.4 供熱系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

針對(duì)銀川市供熱現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，急需對(duì)銀川市供熱系統(tǒng)進(jìn)行資源整合，統(tǒng)一規(guī)劃，主要體現(xiàn)以下方面：燃?xì)狻⑷济簝煞N能源方式的供熱資源整合方向，燃?xì)鉄犭姀S與燃煤熱電廠、燃?xì)忮仩t與燃煤鍋爐、余熱資源供應(yīng)之間實(shí)現(xiàn)互為補(bǔ)充、統(tǒng)一協(xié)調(diào)，制定適宜銀川市的供熱系統(tǒng)發(fā)展的科學(xué)方向。城市集中供熱管網(wǎng)需統(tǒng)一規(guī)劃：目前銀川市城市集中熱網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀嚴(yán)重滯后于城市的發(fā)展，城市熱網(wǎng)建設(shè)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃;老舊管網(wǎng)漏水損失、散熱損失和水力不均勻損失較大。

基于以上分析，銀川市需要新建大負(fù)荷熱源點(diǎn)是很有必要的。同時(shí)由于離銀川較近的電廠污染物排放會(huì)影響銀川市區(qū)環(huán)境，將熱源點(diǎn)選擇在靈武電廠將為銀川市的藍(lán)天計(jì)劃增添一份貢獻(xiàn)。

2? 大型火電機(jī)組供熱技術(shù)改造方案分析

2.1 改造方案

以供回水溫度130/30℃，循環(huán)水量2×15000t/h，全廠機(jī)組不換轉(zhuǎn)子為前提，增加設(shè)置三、四號(hào)機(jī)高背壓凝汽器，正常運(yùn)行時(shí)以機(jī)組常規(guī)背壓13kPa運(yùn)行，在有機(jī)組事故狀態(tài)下可以考慮抬高背壓運(yùn)行，同時(shí)對(duì)4號(hào)機(jī)組進(jìn)行抽凝改造，聯(lián)通管抽汽能力按13kPa運(yùn)行時(shí)抽1000t/h進(jìn)行設(shè)計(jì)。全廠機(jī)組最大供熱能力3269MW，該供熱能力下，在循環(huán)水量為30000t/h時(shí)，額定出水溫度為123.8℃。銀川供熱二期工程新增管線供熱負(fù)荷按1475MW核算。本方案主要對(duì)3、4號(hào)機(jī)組進(jìn)行高背壓凝汽器改造，將乏汽管道和熱網(wǎng)循環(huán)水管道引接入高背壓凝汽器，并增加空冷島蝶閥。

供熱安全分析：（以全廠總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷3269MW進(jìn)行分析）：事故工況1（1號(hào)機(jī)組停運(yùn)）：當(dāng)新增管線以供熱負(fù)荷1475MW，總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷按3269MW進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在一期機(jī)組和二期機(jī)組分別有蒸汽聯(lián)絡(luò)管道的情況下，當(dāng)1號(hào)機(jī)組事故停運(yùn)時(shí)，2號(hào)機(jī)組抽汽扣除靈武首站供熱的安全汽源320t/h外，其余280t/h抽汽全部提供給銀川首站，全廠總抽汽量2280t/h。在供水溫度為115℃時(shí)，如果回水能降低至35℃，在沒(méi)有尖峰熱源的情況下，廠內(nèi)事故保障率為65%。事故工況2（2號(hào)機(jī)組停運(yùn)）：情況同事故工況1、事故工況3（3號(hào)機(jī)組停運(yùn)）：當(dāng)3號(hào)機(jī)停運(yùn)時(shí)，全廠扣除靈武首站用汽2×230t/h，其余加熱蒸汽共1740t/h，抽汽能將供水溫度提高約38℃，在供水溫度為106℃時(shí)，回水能降低至40℃以下時(shí)，在沒(méi)有尖峰熱源的情況下，廠內(nèi)事故保障率為66%。事故工況4（4號(hào)機(jī)組停運(yùn)）：情況同事故工況3。

當(dāng)以本方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，全廠總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷按3269MW進(jìn)行分析：如果以廠內(nèi)滿足單機(jī)事故狀態(tài)下需保障任意一條管線65%的供熱安全邊界為前提，本方案在供水溫度為115℃時(shí)，如果回水能降低至35℃;且供水溫度為106℃時(shí)，回水溫度能低于40℃。沒(méi)有尖峰熱源的情況下廠內(nèi)自己就能滿足全廠3269MW事故狀態(tài)下供熱安全65%負(fù)荷的需要。如果回水溫度達(dá)不到上述條件，則需要外網(wǎng)配以相應(yīng)的尖峰熱源作為補(bǔ)充。

2.2 管控措施

銀川供熱二期工程改造工程熱網(wǎng)首站熱力系統(tǒng)、背壓汽輪發(fā)電機(jī)組監(jiān)控采用以分散控制系統(tǒng)（DCS）為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，按就地?zé)o人值守考慮。通過(guò)將熱網(wǎng)首站熱力系統(tǒng)、背壓汽輪發(fā)電機(jī)組控制納入電廠原機(jī)組DCS的公用網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)在集中控制室以LCD/鍵盤(pán)為中心的集中監(jiān)視與控制，在值班人員少量干預(yù)下自動(dòng)完成熱網(wǎng)首站的啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行的監(jiān)視控制和異常工況處理。

高背壓改造部分納入主機(jī)DCS進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于4號(hào)機(jī)組改造部分，與汽機(jī)聯(lián)系緊密的中低壓缸連通管抽汽部分（包括液動(dòng)抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥、液動(dòng)抽汽快關(guān)閥、電動(dòng)抽汽調(diào)節(jié)閥及相關(guān)壓力溫度信號(hào)）納入原汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）或主機(jī)DCS進(jìn)行監(jiān)控。DEH和DCS之間的重要聯(lián)絡(luò)信號(hào)采用硬接線連接。熱網(wǎng)補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)（DCS）控制，最終納入銀川首站一期補(bǔ)給水DCS系統(tǒng)內(nèi)。銀川供熱二期工程熱網(wǎng)首站和補(bǔ)給水車間設(shè)置閉路電視系統(tǒng)及火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并接入全廠閉路電視系統(tǒng)及火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)，在消防中心進(jìn)行監(jiān)視。

銀川供熱二期工程改造工程熱網(wǎng)首站熱力系統(tǒng)及背壓汽輪發(fā)電機(jī)組控制功能通過(guò)設(shè)置DCS遠(yuǎn)程控制站方式，納入電廠主機(jī)DCS公用網(wǎng)絡(luò)中。運(yùn)行人員通過(guò)集控室內(nèi)單元機(jī)組DCS操作員站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，兩臺(tái)機(jī)組操作員站控制信號(hào)相互閉鎖。在新建熱網(wǎng)首站設(shè)置電子設(shè)備間，布置DCS控制柜，在電子間旁設(shè)就地控制室，布置銀川供熱二期工程操作員站，便于系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試、啟動(dòng)初期及生產(chǎn)巡檢時(shí)操作使用。銀川供熱二期工程熱網(wǎng)補(bǔ)給水控制系統(tǒng)納入銀川首站一期補(bǔ)給水控制系統(tǒng)中。在電廠集控室內(nèi)通過(guò)輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)操作員站或化驗(yàn)樓化水系統(tǒng)就地操作員站對(duì)熱網(wǎng)補(bǔ)給水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

3? 結(jié)論

供熱改造工程的實(shí)施可以替代當(dāng)?shù)氐托?、高污染、分散的小型采暖供熱設(shè)施，滿足銀川市采暖供熱的需要，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱，提高資源綜合利用率，利于改善城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)銀川城區(qū)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，符合國(guó)家能源、產(chǎn)業(yè)及環(huán)保政策。本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)比較理想，經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)滿足國(guó)內(nèi)行業(yè)要求、符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定，具有較強(qiáng)的財(cái)務(wù)盈利能力，項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)性上是可行的。

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