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摘 要：我国在20世纪80年代建设的一批小型区域性热电厂，由于锅炉效率低、蒸汽初参数不高，发电和供热煤耗较高，在燃煤价格不断上扬的形势下难以维持正常运行，也造成了资源的极大浪费。无锡市热电厂按照我所高压迭置的设计方案进行了改扩建，热化发电率提高了46％，供热和供电煤耗下降了20％，充分体现了热电联产的节能效果，达到了改造的预期效果。
关键词：高压迭置 节能 改造分析
一、前言
我国在20世纪80年代建设了不少小型区域性热电厂，由于建厂初期热负荷不是太大，限于当初为取代效率低下的独立供热锅炉房，以及当初热负荷设备技术条件，所选用的机炉一般都采用中温中压参数的35t/h的链条炉或抛煤炉和12MW或6MW的抽凝机或背压机，普遍配用水膜除尘，烟气没有脱硫措施，循环水基本上为直通式。这些电厂创造了不少社会、环保效益，为当地经济的发展做出了一定贡献。随着近十几年经济的高速发展，供热负荷的不断增加，热负荷波动范围的加大，燃煤价格的高涨，国家对废气排放要求的加强，这些效率低的热电设备配置已难以维持企业生存及满足社会日益发展的需求。近年来随着城市规模的迅速扩大，这些热电厂都已纳入市区范围，用地紧张，在正常热电生产情况下在原场地上改建高效低耗的热电厂较为困难。在节约型经济理论逐步深入人心的今天寻找一个合适的解决方法是非常必要的，我所通过对无锡市热电厂的扩容改造设计积累了相当的经验，也为此类电厂的发展提供一个值得借鉴的范例。
二、热电厂概况
无锡市热电厂（以下简称热电厂）位于无锡市北塘区，北枕京杭大运河，南望惠山，属于区域性热电厂。热电厂装机规模如下：4台中温中压（3.82Mpa，450℃）35t/h（现已增为45t/h）链条锅炉（现已改为抛煤炉）、一台12MW抽凝机（C12-3.5/1.0）、一台3MW背压机（B3-3.5/1.0），现有热网管线32公里，承担周边35平方公里内企业和居民的生产和生活供热。2004年供汽量47.8万吨，热电比456%，发电标煤耗441g/kwh，供热标煤耗46kg/GJ，企业热效率55%。由于地处南方，供热负荷非常不稳定，白天高，晚上低，冬季高，夏季低，目前该厂平均热负荷为55t/h，夏季最低热负荷40t/h，冬季最大热负荷110t/h，在冬季白天运行时电厂已经没有备用锅炉。由于供热能力不足，不能保证供热区域内两个大的热用户（合计用量30t/h，三班制运行）全年可靠供热，至今仍使用工业锅炉，不能进入热网。这对周边环境造成了很大的污染，也浪费大量能源。近年来煤价的高涨使得热电厂的生存环境变得相当困难，热电厂蒸汽初参数低，煤耗较高，现有设备的供热能力不能适应热用户的不断增长等诸多因素使热电厂的改造时机已经成熟。
三、改造方案
中参数燃煤机组的改造途径主要有以下三种：
1．同级扩建，在主厂房扩建端新建同级参数的机组，这样运行和维护都比较方便，也能满足热负荷增长，最大限度利用了热电厂现有的公用设施，但是由于工艺水平的落后，此类机组发电煤耗下降的潜力不大，特别是煤价的上涨，此类机组的生存非常困难，缺乏竞争力。
2．高低压并置，在主厂房扩建端外新建高参数大容量抽凝式供热机组，除了对外供热蒸汽管道外，新老机组的系统都是独立的。虽然整个热电厂的综合效益较以前有所提高，但是在供热负荷低的时候老机炉的运行大大拖累了整个热电厂的效益，如果停掉中参数汽轮发电机组又造成设备的浪费，对外供热量变化的调节手段不完善；该方案尚需增加一套循环冷却水系统，由于地方狭小，新建一套循环冷却水系统较为困难，该方案虽比前一种有所进步，但是仍然不理想。
3．高压迭置，在主厂房扩建端新建高参数抽背式供热机组，抽背机的中压抽汽并入老锅炉中压母管供C12抽凝机、B3背压机。抽背机的中压抽汽量可以0~70t/h较大范围内变动。一般情况下三台老锅炉和B3汽轮发电机组备用。在供热负荷大的时候老锅炉及B3背压机投用。热负荷较低的时候全部停用老锅炉。热电厂外供热负荷可达200t/h，而且调节能力大大提高。由于高参数抽背机和锅炉的热效率高，老厂部分锅炉停运，热电厂的经济性得到了很大改善。
虽然第三种方案比较切实可行，但是直到近来年才出现了比较合适的机炉设备。130t/h高温高压煤粉（流化床）锅炉的出现，杭州汽轮机厂引进的西门子技术生产的12MW，8.83MPa的高温高压抽背机组为该方案的实施提供了可能。通过周密的市场调研，结合热电厂的实际情况，热电厂的扩容改造设计采用高压迭置方案。
四、改造设计的概况
1.设计思想
本设计以最小的投资实现提高供热能力、降低消耗的目标。根据热电厂热负荷的发展趋势、及投资能力，采用分期实施，逐步淘汰原有的中压老旧设备，向高温高压热电厂过渡的设计思路。以最少的投资，在确保现热电厂的正常生产条件下进行改扩建。扩容改造设计分三步走，一期先上一台130t/h高温高压炉、一台15MW抽背机组，供热能力达200t/h，发电能力达27MW。二期再上一台130t/h高温高压炉及一台25MW双抽机；三期拆除四台中压炉并在场地上再建一台130t/h高温高压炉。最终成为三炉三机高中压迭置，供汽能力达到300t/h，发电能力达50MW的现代化高温高压热电厂。下图为本期工程完工后的热电厂的原则性热力系统图。
2 设计特点
①节能
●汽轮机进汽初参数提高到8.83MPA比原C12抽凝机热化发电率提高46％。
●采用了1000kW汽动给水泵， 提高热化发电及降低厂用电。同时给水泵小汽轮机的转速范围很宽，也降低了主给水调节阀的压力损失。
●汽动给水泵乏汽综合利用。一部分进入低压除氧器作为加热汽源，另一部分排汽进入混合式生水加热器制备热水。
●锅炉送引风机采用斩波内反馈调速装置，比调整风门可节电35%左右，其性价也比高压变频器有优势。
●锅炉采用自动声波吹灰器，有效地减少受热管上的结垢结灰。
●采用了动态分离旋叶的粗粉分离器，提高了煤粉均匀性燃烧性能。
●磨煤机采用了粒位自寻优控制装置，每制一吨煤粉可节电5kwh。
●为减少管道压力损失，抽汽流量及减温减压器流量采用弯管流量计。
●高压给水加热器汽源采用利用背压排汽的压力匹配器。
②自动化程度高
在提高整个热电厂自动化程度方面，我们采取了以下措施：
●整个机炉采用DCS控制系统，提高了自动化程度，减轻了工人劳动程度，在不增加人员情况下实现扩容改造。
●汽机采用进口的505E调速器，实现稳定自动调整，使机组运行更加可靠稳定。
●电气部分采用了东大金智的综合自动化装置，所有保护全部采用南瑞继保的微机保护装置，实施了自动准同期并网，备用电源采用了快切装置。
●锅炉采用了徐州燃烧院的自动火监装置及东南测控的工业电视。
③新老系统匹配
新老设备匹配。我们充分利用了现有的电厂设施，输煤方面在原中压炉的皮带扩建端新接了高压炉的两条皮带；水工方面由于增加了抽背机组的空冷器和冷油器的用水，从原有循环水母管引来一根DN250水管；新建的工业水系统采用闭式循环冷却方式，并将老厂的工业水系统纳入其中，提高了设备的可维护性；化水方面在原有的一级除盐基础上增加了二级除盐，最大限度利用了原有的化水设备，这些设计降低热电厂改造的投资总额。
●热电厂生产调整能力可充分发挥。供汽适应范围可从40～200t/h。
●增加半干法脱硫、四电场除尘，提升热电厂的环保效益。
●为二期留有接口、及余地。
五、经济效益分析
热电厂自2005年7月8日并网投产以来，运行指标完全达到设计目标，锅炉运行效率达90%以上，高压机的发电标煤耗＜150g/kwh，高压机的供热标煤耗＜40kg/GJ。
下表为热电厂2004年和2005年四季度同期主要技经指标对比情况：
|
指标名称 |
单位 |
2004 |
2005 |
同比 |
|
发电量 |
万千瓦时 |
2378 |
4698 |
＋97.6% |
|
上网电量 |
万千瓦时 |
2089 |
4511 |
＋116% |
|
供汽量 |
吨 |
144302 |
145746 |
＋1% |
|
原煤耗量 |
吨 |
43669 |
51105 |
|
|
标煤耗量 |
吨 |
30132 |
37307 |
|
|
发电标煤耗 |
克/千瓦·时 |
441 |
385.6 |
－28.4 |
|
供热标煤耗 |
克/千瓦·时 |
467 |
401 |
-35 |
|
发电厂用电率 |
% |
4.91 |
3.97 |
-0.94 |
|
企业热效率 |
% |
55 |
60.5 |
10% |
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热电比 |
% |
506 |
258 |
-50.98% |
通过高温高压机组的扩改从统计指标可得出：
1 供电供汽耗煤下降。按05年四季产量计比04年节煤4330吨，按05年四季煤价450.4元计，一个季度可省195万元。
2 在相同的供热量情况下，供电量可增115％。说明系统热化发电率增加，从而降低发电单耗。
3 发电厂用电率下降。
4 锅炉平均效率83％，这是因为老锅炉同时运行。二期改造后锅炉平均效率可达90％。
5热电厂供热量再提高20％，则单耗还可下降。
6 热电厂05年四季度还贷款利息后还有相当利润。工人增长了10％工资。企业凝聚力、竟争力大大提高。
六、目前运行中存在的问题
1 可靠性不高。由于一期工程只上一台高温高压炉，没有高压备用炉。
2 经济性不理想。为了提高供热可靠性，原有的中压锅炉不能全部停用，至今仍有二台中压炉运行，这大大拖累了整个热电厂的经济性。建议在平均热负荷达到110t/h进行二期工程建设，这将进一步提高供热的可靠性，也将再次提升热电厂的经济指标。
七、结束语
无锡市热电厂高压迭置扩容改造设计及其满负荷投运在国内同类型电厂中尚无先例，从机炉安装、调试到目前的满负荷生产证明是原先的设计思想和理念是非常先进、正确和成功的。在本次改造设计中，无锡市热电厂的徐良辅总师给予了我们极大的帮助，在此深表感谢。在节约型社会日益深得人心的今天，循环经济理论为越来越多人所接受，无锡市热电厂扩容改造设计的成功将为20世纪80年代建设的小型热电厂改造开创了一条技术改造创新的新路子，深信它将成为地方热电厂发展的一个重要方向。 | 
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