论热电联产中背压型机组节能优势及发展前景

沈 钢

（天津天保控股有限公司 天津 300301）

随着各地热电联产行业的不断发展，适时出台的《国家发展改革委关于修改<产业结构调整指导目录（2011年本）>有关条款》中将“鼓励类采用30万千瓦及以上集中供热机组的热电联产，以及热、电、冷多联产”修改为“采用背压（抽背）型热电联产、热电冷多联产、30万千瓦及以上热电联产机组”。本次调整的重点是，背压（抽背）型热电联产被列入鼓励类项目，国家在政策上予以支持、鼓励。对于关注热电行业的人们来讲，背压型热电机组今后的发展方向如何，其优势在哪里，制约条件主要有哪些，面对这些问题，试与同行做如下探讨。

1 以热定电、热电联产，节能优势明显

2014年3 月初，经过多年精心筹备的天津港保税区海港热电厂2号背压式汽轮发电机组首次并网一次成功并正式投入发电运行，据了解，这是近年来天津市乃至华北地区唯一获得审核批准的纯背压式发电机组热电联产项目。一般来讲，在诸多火电厂的发电运行中，纯背压型热电联产机组因为不存在冷凝器的热损耗，可以实现能源的高效利用，较大幅度提高热电厂运行效率。背压型机组是通过热负荷情况来调整发电负荷的发电机组，气轮机进多少汽，机组就排出多少汽，实现了真正意义上的“以热定电”原则，机组的热效率普遍可高达80%-90%，远高于目前国内的大型超超临界机组40%左右的热效率，是名副其实的节能环保型机组。

以往国内许多的热电联产机组以抽汽机组为主，简单讲抽汽机组是在汽轮机上打个洞，以便抽出一部分蒸汽用于对热用户提供热源，而其余剩余的蒸汽可用来发电。这种类型机组优点在于：可以根据外界电负荷和热负荷的变化进行相应调节，使机组达到经济运行的目的，但其不足之处在于抽汽机组在凝汽运行时，会有相应的冷源损失，热效率会有明显降低。而背压机组不设冷凝器所以不存在冷源损失，热效率最高。其不足之处在于机组电负荷完全依赖于外界热负荷，机组调节能力相对较差，当热负荷较低时，背压机组效率会下降，导致经济效益降低。天津港保税区经过多年的发展，已经形成了稳定的热用户体系，经过多方充分论证，适时开展纯背压机组热电联产项目，可以说是实现区域节能减排目标责任的具体体现，事实上，纯背压机组如果没有稳定的热用户体系作支撑，发电工作会受到很大制约，甚至会造成巨大浪费。从相关途径了解到，国内有些地方为了满足本地电负荷需求，热电厂只能在背压机组上开个口子，将蒸汽对外排空，造成严重浪费。从上述分析来看，没有稳定热用户用汽量的支撑，盲目投建背压机组项目存在很大弊端。

2 目前和未来发展态势将进一步促进鼓励政策的深入实施

无论目前和未来，节能和环保工作都将是人类需要不断去研究、探索和解决的重要课题。当前国家将背压型热电联产列为鼓励类项目，主要是基于：一是国内外多年的热电联产发展经验的不断总结和成功实例的表现，使人们对热电联产发电机组有了更加充分的了解和认识。二是随着国内经济社会的发展，一些省市，尤其是经济发达地区形成了相对稳定、用汽量较大的热用户体系，这为该区域推进实施背压型机组热电联产运行创造了良好的外部条件。

随着认识的提高，现在一些热电厂在应用背压机组的同时，应用抽汽凝汽机组配套使用，具体做法是背压型机组作为基本负荷运行，抽汽凝汽机承担负荷调节使用，这对于大型热电联产项目是一个很好的取长补短配置。从节能效果来看，目前国内背压热电联产机组在满负荷运行情况下，发电标煤耗低于200克/千瓦时，而抽汽凝汽机组的发电标煤耗一般在400克/千瓦时左右，但通过两类机组的合理调配和使用可以实现最佳经济效益。在具备相关条件的地区，采用纯背压机组实施热电联产无疑是最经济的做法。以天津港保税区和空港经济区为例，上述两区域已经实施运行和正在建设的热电联产项目全部是纯背压型机组，其能够实现全背压机组运行主要有两个原因：一是区域已经形成了稳定且规模较大的热用户市场，机组热负荷有足够的保障；二是提供热源的设备均为高效节能环保型循环硫化床锅炉，且锅炉配置规模按照不同配送汽量配备，实现了热负荷变化的调节，确保实现环保、节能和经济运行，热电企业自身获得良好发展空间。海港热电厂此次2台新型1.5万千瓦背压式汽轮发电机组+4台75吨高温高压高效环保型循环流化床锅炉并网发电后，年均发电煤耗率仅为181 g/k W·h,优于国内火电企业平均发电煤耗率324 g/k W·h的水平，每年可节约标煤约3.5万吨，减排SO2474.6吨，烟尘60吨，并在国家关于脱硝环保新规出台之前，应用控制循环流化床燃烧技术和采用选择性非催化还原（SNCR）方式严控氮氧化物生成量，实现达标排放。,同时通过优化锅炉机组运行管理,如使锅炉排烟温度每降低10℃,供电标煤耗可降低1.7 g/k W·h，节能降耗挖掘潜力较大。

不可否认的是，相对于抽凝发电机组来讲，纯背压发电机组由于缺少实际运行数据积累等诸多原因，有关部门对背压机组缺少深入研究，在建设和发电过程中缺乏实质上的经济支持和鼓励，但可以相信，在致力于建设资源节约型社会的今天，人们对热电联供方式有了更深层次的认识，这对背压型热电联产的发展来讲可以说是巨大的机遇。

3 未来面临大型机组强势竞争态势

任何事物的发展都有其双重性，背压型机组热电联产发展前景也绝非平坦，通常情况下，背压型机组装机容量较小，一般在5万千瓦以下，如目前正在施建中的天津空港经济区4×75 t/h循环流化床锅炉+2×7 MW背压式汽轮发电机组改造项目和已先期通过国家审批的2×240 t/h高温高压循环流化床锅炉+2×25 MW背压式汽轮发电机组热电联产工程均属此种情况。在目前不少地区追求经济发展规模的同时，也将发电机组大型化列为发展方向，优先选择大型机组，60万千瓦以下的纯发电机组项目通过审批的可能很小，而通常情况下，非热电联产装机容量为30万千瓦及以下机组亏损情况很普遍，由于此类机组在实际运行中很难达到设计效率值，就容易使人片面认为发电规模越小，越不经济，进而对规模较小的背压机组发展产生疑虑甚至排斥，由此来看，大型机组在短时期内保持强劲发展态势的情形不会改变，背压机组发展面临很大压力，小型背压发电企业面临被大型机组企业兼并的可能性也日益凸显，因此背压发电机组的出路不能靠争大，而是靠做优、做强。做优就是在整个生产工艺过程中从节能降耗方面下工夫，提高发电厂的热经济性，使热经济指标保持行业领先，努力降低生产运行成本。天津港保税区、空港经济区热电企业的做法是通过加强管理，优化运行指标，建立完整的生产运行、管理综合考评体系，使各项经济指标趋于行业领先，各类污染物排放指标均优于国家和天津市规定标准，生产中充分利用中水和污水再生循环利用，基本实现供热、发电零污染、零排放。做强就是通过加强技术水平，采用先进工艺，保持行业稳固地位。举例来讲，当前蒸汽供热管道无论从质量还是保温技术都已日臻成熟，现实中已从原有的供蒸汽半径为5公里，扩展到20公里甚至以上的情况并不鲜见，要发展就要有空间，通过利用先进技术手段抢占生存空间，是谋求发展的重要方式，可以说背压机组发展的前提是要确保拥有稳定的热用户体系，实现做强的基础。

4 结语

利用背压发电机组实现热电联产，是热电行业未来的发展趋势，但在这一进程中，需要多层面完善和改进诸多政策和技术上的问题，可以说前途光明、道路曲折。与此同时采用配套的先进锅炉燃烧设备和智能优化的控制技术，尤其是对一些关键逻辑和控制变量实际运行状况进行不断修正也至关重要，实现锅炉机组热效率的提高、对各类污染物排放进行多变量的动态优化控制，确保污染物排放量达标，以期实现良好的经济和社会效益。