热功联产节能新技术在集中供热锅炉房的应用

张全旭

一、目前国内集中供热热源厂现状：

目前国内集中供热系统主要分为三类；一是采用热水锅炉直接或间接向采暖系统提供热水；二是采用蒸汽锅炉，将蒸汽锅炉的蒸汽通过汽水热交换器转换成热水再对外供热；三是利用周围热电厂提供的蒸汽，经过热源厂汽水热交换器转换成热水再对外供热。

针对以上述三类供热系统为主体的国内集中供热热源厂，随着近几年国内煤价、电价、蒸汽价格的不断上涨，而对外供热价格却在政府的宏观调控下涨幅甚微，致使大量供热企业亏损严重，难以为继。

在上述情况下，供热企业为自身生存的需要，近几年来一直在探求供热过程中的节能降耗方法和途径，并取得了一定的成就。

然而目前供热企业一些常规节能方法如风机水泵变频及锅炉燃烧效果改进等，只能对设备本身进行挖潜节能，经济效益十分有限并且节能技术改造投资回收期太长。

近几年来，随着“热功联产”及“功热电联产”等系统节能新概念和新技术出现和应用，集中供热热源厂在系统节能方面取得了很大突破，并给供热企业带来了巨大的经济效益。

二、“热功联产”及“功热电联产”等系统节能新概念介绍：

以蒸汽鍋炉和热水锅炉混合供热为主的集中供热站，应用“热功联产”及“功热电联产”等方法进行系统节能的具体方案、经济效益及投资分析：

1、节能原理：

在蒸汽锅炉和热水锅炉混合供热为主的集中供热站中，可以充分利用蒸汽锅炉产生的有压力蒸汽，通过“热功联产”及“功热电“联产等方法，将热水锅炉和蒸汽锅炉主要用电设备的大部分由热功联产汽轮机取代电动机驱动，汽轮机的排汽再通过汽水热交换器变为热水继续供热，这样就大量节省了供热站的用电，因而可以产生非常可观的节能效果和非常巨大的经济效益。

2、改造方案：

节能改造具体方案为：首先根据整个换热站的供热情况大致选择热水锅炉的台数和蒸汽锅炉的台数及总的供热容量；然后确定所有锅炉的主要设备用电负荷总量，并根据设备用电负荷总容量初步选择锅炉蒸汽参数并确定热功联产汽轮机总的作功能力（功率大小），汽轮机总的作功能力应与锅炉主要设备用电负荷总容量相差不大；

最后在根据每台设备的具体情况仔细配备热功联产汽轮机或“功热电”联产汽轮机。 在改造过程中，为提高汽轮机热效率，尽量选择高速（3000转/分）热网循环泵。

在正常情况下，通过“热功联产”或“功热电联产）技术改造，供热单位所获得的经济效益十分可观。下面以大连鑫昱供热有限公司热网循环泵改造工程为例，对热功联产经济型进行一下分析：大连鑫昱供热有限公司现有热水锅炉140MW，蒸汽锅炉35t/h*2，负责旅顺经济开发区北部300万平供热面积，同时负责大连机车车辆厂工业用气16t/h（一期）。大连地区法定供热期为152天/年，一级管网设计额定流量为2600m3/h，水泵扬程70mH2o，供回水温差为120/60℃，一级管网采用质调节。

方案一：采用电动机拖动水泵

按常规采用电动机拖动水泵进行设计，电动水泵推动水网运行，其具体设备规格及价格见表一

该方案中额定负荷下电机每年运行的直接费用（电费）为：

Y=N*P*m*г1*T2

=0.9*630*1*24*152

=206.8

式中：：Y———电机每年总运行费用）万元*

N———大连市工业用电的价格 N=0.9元/kwh

P———每台电机的计算功率 P=630kw/台

m———电机的台数m=1

T1———采暖期热网每天运行时间 T1=24小时/天

T2———每年度采暖期运行的天数 T2=152天

方案二：采用汽轮机拖动水泵

大连鑫昱供热有限公司承担大连机车工业用汽16t/h，冬季运行一台35t/h蒸汽锅炉和140MW热水锅炉，过热蒸汽通过减温减压器为机车供汽，剩余蒸汽通过汽水换热器换热后参与一次网运行。采用汽轮机拖动水泵推动水网运行，部分蒸汽可以不经过减温减压器，直接通过汽轮机做功后再进行汽水换热。汽轮机取代电动机的作用，通过调节进入汽轮机内的蒸汽流量来控制汽轮机转速，从而改变循环水泵的循环量与扬程来满足工况变化的要求。设备规格见表二：

一、汽轮机技术参数：

1、进汽压力：1.5MPa（表压）

2、进汽温度：280℃

3、排汽压力：0.3MPa（表压）

4、排汽温度：189℃

5、额定功率：630KW

6、额定进汽量：16 t/h

二、经济效益分析：

1、日平均节电量：Y 1=580*24=1.392万度（按580KW计）

2、年平均节电量：Y 2=1.392*152=211.584万度

3、采暖期平均节电费用：Y =Y2*N

=211.584*0.9

=190.43万元（采暖期152天）

N———大连市工业用电的价格 N=0.9元/kwh

4、汽轮机消耗的热量Q=（h进-h出）*16000*24*152

=（3002-2846）*16000*24*152

=9105408000kj

H进—汽轮机入口蒸汽焓值Kj/Kg

H出—汽轮机出口蒸汽焓值Kj/Kg

5、汽轮机耗标煤B=Q/29370/0.8/1000

=9105408000/29370/0.8/1000

=387.53（吨）

锅炉效率0.8，标煤低位发热量29370Kj/Kg

6、消耗标煤费用H=BT

=387.53*800

=31.0024（万元）

T—标煤价格元/吨

7、节省费用190.43-31.00=159.43（万元）

汽轮机直拖技术的应用范围较广，不仅可用于热网的大型循环水泵，而且对相似情况下的锅炉给水泵、鼓引风机等也同样适用。从经济上看，该技术尤其适用于耗热量大、用汽参数较高、本身又不具备发电能力且对汽轮机的乏汽热量能够方便回收利用的广大工业用户以及耗电量大、又有大量工业余热可以利用的用户；对热电厂或具有自备电厂的工业用户，只要运行的汽轮机组属于排气压力较高的工业机组，就应通过方案比较，考虑其应用的可行性。通过我公司的实际运行，热功联产汽轮机不但节省了大量电能，为公司创造了可观的经济效益，同时也为国家的节能减排（节省煤耗）政策做出企业应尽的责任。