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集中供熱熱源備用方式的選擇

2024-01-04 858次瀏覽

摘要：建設(shè)備用熱源是提高集中供熱可靠性、供熱安全的有效方式之一。結(jié)合電蓄熱鍋爐、燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、啟動鍋爐等不同備用熱源的特點，從建設(shè)成本、運行成本等方面開展對比分析，為備用熱源的選擇提供指導。




集中供熱是由熱源、管網(wǎng)、熱用戶組成的供熱系統(tǒng)，根據(jù)熱源不同，主要分為熱電聯(lián)產(chǎn)供熱與區(qū)域鍋爐房供熱。近年來，隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及供熱清潔化的要求，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱已基本替代區(qū)域鍋爐房供熱，并且集中供熱規(guī)模逐年擴增。對于部分城市，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱系統(tǒng)僅接入單一熱源，存在著熱源停機引發(fā)的民生事故的風險。供熱企業(yè)尤其是采暖供熱企業(yè)，擔負著保證供熱安全和供熱質(zhì)量的重要職責和使命，事關(guān)廣大人民群眾的切身利益和社會穩(wěn)定，有必要通過建設(shè)備用熱源的方式，提高供熱可靠性，夯實供熱安全基礎(chǔ)，避免供熱安全事故。


目前，供熱可靠性已經(jīng)引起了部分學者、專家的關(guān)注，并從備用熱源的角度開展了分析與研究?？祷鄣葘犭姀S集中供熱系統(tǒng)熱源備用系數(shù)開展了分析，根據(jù)采暖室外計算溫度劃分了3檔，并分別考慮了不同備用系數(shù)；王建興等從安全方面、經(jīng)濟方面、環(huán)保方面對電熱鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐進行了比較分析；朱向東等論述了調(diào)峰熱源在多熱源供熱系統(tǒng)的作用；李友建對從投資、環(huán)保、運營成本對新建燃油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐供熱開展比較分析。


為了解不同備用熱源的特點，本文從建設(shè)成本、運行成本等方面對已建成的電蓄熱鍋爐、燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、啟動鍋爐等開展分析。
圖片


1不同熱源備用方式的工程概況


1.1電蓄熱鍋爐


某公司裝機2×300MW供熱機組，在電廠二期場地內(nèi)新建260MW的固體電蓄熱鍋爐。在220kV母線上接引建設(shè)一臺220kV/66kV降壓變?yōu)殡娦顭嵫b置供電，安裝4組電蓄熱裝置，容量分別為80MW、60MW、60MW、60MW。低壓負荷從廠用電系統(tǒng)引接。電蓄熱爐系統(tǒng)采用集中控制方式，在機組集中控制室的供熱系統(tǒng)操作員站進行監(jiān)控。蓄熱系統(tǒng)接引在廠區(qū)內(nèi)城市熱網(wǎng)供水主管道上，實現(xiàn)熱網(wǎng)回水經(jīng)熱泵系統(tǒng)一次加熱后進入熱網(wǎng)加熱器二次加熱，再經(jīng)電鍋爐系統(tǒng)3次加熱，供給熱用戶（見表1）。


表1電蓄熱鍋爐設(shè)備參數(shù)


該項目靜態(tài)投資為28506萬元，單位容量造價為1096元/kW。該項目運行成本主要為電量消耗，按照合同協(xié)議，電價為0.25元/kW·h，折算到熱量上為69.4元/GJ。
圖片


1.2燃煤鍋爐


某電廠裝機2×300MW供熱機組，為保證供熱的安全可靠，避免在停運最大一臺機組時對供熱產(chǎn)生過大影響，在廠內(nèi)新建1×116MW循環(huán)流化床熱水爐（見表2）。


表2燃煤鍋爐參數(shù)


鍋爐燃煤采用鐵路敞車運輸，利用電廠現(xiàn)有卸煤系統(tǒng)卸煤并輸送至現(xiàn)有2×300MW供熱機組煤場，再從現(xiàn)有煤場運輸?shù)奖卷椖康叵旅憾啡肟谔?。鍋爐增加水量較小，電廠現(xiàn)有取水、處理、供水系統(tǒng)具備向其供水能力，不需新增取排水設(shè)施，僅從原系統(tǒng)接引即可，水源落實、可靠。鍋爐灰渣擬全部綜合利用。


該項目靜態(tài)投資8912萬元，單位容量造價約為768元/kW。


該項目運行成本主要為燃煤消耗，按照標煤單價700元/t計算，折算到熱量上為28元/GJ。


1.3燃油鍋爐


某電廠裝機2×330MW機組，電廠平均供汽量130～150t/h，冬季最高達190t/h左右。單機運行期間，因各種不可控因素導致的機組停運造成供熱中斷的概率較大。為了提高工業(yè)供熱可靠性，減少單機運行發(fā)生意外時的損失，電廠建設(shè)一臺80t/h燃油鍋爐作為供熱備用爐。


備用爐由啟動到達到額定參數(shù)僅需1h，一旦2臺機組同時停運可減少巨額損失。備用鍋爐參數(shù)為額定蒸發(fā)量80t/h、供熱壓力1.6MPa，溫度260℃。該備用鍋爐為自然循環(huán)燃油散裝鍋爐，N型布置、單爐膛、全鋼構(gòu)架，爐膛和通道四周為全膜式水冷壁，通道內(nèi)布置高、低過熱器，中間設(shè)面式減溫器，通道出口布置對流受熱面，尾部設(shè)二級省煤器（見表3）。


表3 80t/h燃油鍋爐設(shè)計參數(shù)


燃油鍋爐建設(shè)總投資約1290萬元，單位容量造價約為203元/kW。


按照柴油價格7408.8元/t計算，每噸蒸汽折算價格為455元，約152元/GJ。


1.4燃氣鍋爐


某電廠已投運2×115MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，采用“一拖一”多軸建設(shè)方式。目前對外工業(yè)用汽用戶6家，蒸汽平均使用量為55t/h，供熱蒸汽參數(shù)為1.0MPa，250℃，用戶用汽量較為穩(wěn)定。


電廠原有一臺20t/h燃氣鍋爐，為進一步提高供熱可靠性，新增一臺30t/h燃氣鍋爐，2臺鍋爐聯(lián)合布置在同一個聯(lián)合燃氣鍋爐房內(nèi)。30t/h燃氣鍋爐供熱壓力為1.4MPa，溫度為250℃，采用SZS型燃氣啟動鍋爐，鍋爐形式為雙鍋筒縱置式D型結(jié)構(gòu)，并采用了密封性能可靠、爐膛承壓能力高的全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)方式（見表4）。


表4 20t/h燃氣鍋爐設(shè)計參數(shù)


1.5啟動鍋爐


某公司9F級聯(lián)合循環(huán)機組設(shè)計單機額定供熱量145t/h，單機最大供熱量為230t/h，公司已建成熱網(wǎng)近6km。為滿足電廠在沒有啟動汽源和供熱汽源的情況下所必需的應(yīng)急用汽，提高供熱可靠性，電廠設(shè)一臺燃氣快裝蒸汽鍋爐，額定蒸發(fā)量為50t/h，額定蒸汽壓力為1.2MPa，額定蒸汽溫度為300℃（見表5）。


表5 50t/h啟動鍋爐設(shè)計參數(shù)


由于原啟動鍋爐燃燒器采用傳統(tǒng)燃燒方式，屬于黃火焰燃燒設(shè)計，不是低氮設(shè)計，氮氧化物（NOX）排放范圍在150mg/m3左右，NOX排放指標大大高于50mg/m3標準要求。為滿足NOX排放標準要求，必須進行50t/h啟動鍋爐降低NOX排放改造，采用低氮設(shè)計的燃燒器和燃燒系統(tǒng)才能滿足對標要求。啟動鍋爐低氮燃燒改造投入約150萬元。按照燃氣價格2.5元/m3計算，熱量價格約75元/GJ。


2不同熱源方式備用對比分析


2.1建設(shè)必要性方面


供熱企業(yè)擔負著保證供熱安全和供熱質(zhì)量的重要職責和使命，事關(guān)廣大人民群眾的切身利益和社會穩(wěn)定。提高供熱可靠性，夯實供熱安全，是各供熱企業(yè)切實需解決的問題。對于采暖供熱企業(yè)，一般需保持70%供熱安全裕量；對于工業(yè)供熱企業(yè)，一般都需滿足“一用一備”的供熱要求。


但為了進一步提高工業(yè)供熱可靠性，減少單機運行發(fā)生意外時的損失，部分供熱規(guī)模大的企業(yè)新建備用熱源或?qū)S內(nèi)啟動鍋爐進行改造。采暖供熱企業(yè)為了達到70%供熱安全裕量的要求，或者增加供熱調(diào)峰靈活性進行備用熱源建設(shè)。


2.2造價方面


各種備用熱源單位容量造價對比見表6。由于電蓄熱鍋爐具備蓄熱的功能，因此造價最高，若去除蓄熱模塊，單位容量造價約為600元/kW。燃煤鍋爐由于涉及到輸煤、環(huán)保等輔助設(shè)施，造價相對較高。其次為燃氣鍋爐、燃油鍋爐。


表6不同類型鍋爐造價比較


對于大部分電廠，由于環(huán)保排放指標的升級，燃氣式啟動鍋爐一般不具備長期供熱的條件，需進行燃燒器改造，需投入150～200萬元。


2.3成本方面


各種備用鍋爐，由于燃料的不同，供熱成本也不相同，分析結(jié)果見表7。


表7不同類型鍋爐成本比較


各種供熱鍋爐供熱成本與燃料價格線性相關(guān)，按照表格所述燃料價格，燃油鍋爐供熱成本最高，電蓄熱鍋爐、天然氣鍋爐供熱成本相近，燃煤鍋爐供熱成本最低，能節(jié)約大量的標煤，產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。


3結(jié)束語


備用熱源能夠有效提高系統(tǒng)的供熱可靠性，夯實供熱安全，具有充分的建設(shè)必要性。燃煤鍋爐的供熱成本最低，適合于煤炭資源豐富的地區(qū)，但其存在的碳排放壓力，應(yīng)大力推薦采用超低排放燃煤鍋爐；燃油鍋爐雖然造價不高，但運行成本過高，且我國燃油資源相對匱乏，因此，僅在其他熱源備用方式均無法配用的情況下推薦應(yīng)用。與燃油鍋爐相比，燃氣鍋爐的推廣性更高。電蓄熱鍋爐具有清潔性高的特點，同時運行成本適中，但其建設(shè)需要充分考慮建設(shè)成本。


實際工程建設(shè)還應(yīng)結(jié)合當?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)、用能情況以及政策導向，同時考慮項目建造及運行成本，才能制定出合理備用熱源建設(shè)方案。