浅析甘蔗糖厂电能输入输出的经济性

潘煜再，李有吉，温继平

（广西糖业集团柳兴制糖有限公司，广西 柳州 545012）

1 前言

糖厂生产的用能特点是耗汽多，用电少。一般都是配置锅炉供给蒸汽，配套汽轮发电机，产生乏汽供制糖工艺用，普遍采用热电联产方式，以汽定电的原则，即锅炉产汽量以工艺的耗汽量为准，而发电量的多少则以蒸汽量而定，因为电能的输入输出具有较大的灵活性，这样可以避免蒸汽的不足或过剩。电能的输入输出如何操作使经济性更高呢？本文从热力学角度，通过理论计算与我公司实际数据对甘蔗糖厂电能输入输出的经济性进行探讨。

2 柳兴糖厂发电机组配置简介

我们在2018/2019年榨季中对实际生产的情况和数据进行查定分析。我们厂的动力配置是2台额定蒸发量75t/h，额定蒸汽温度450℃，额定蒸汽压力4.21MPa，给水温度105℃的蒸汽锅炉，配套1台3MW和2台6MW的汽轮发电机组，参数如表1所示。简单汽、电流程如图1所示。

3 基础数据分析

表1 柳兴糖厂发电机组装机容量参数

因为我们的锅炉为中压中温锅炉，4#汽轮机为中压中温汽轮机，3#、5#汽轮机为低压低温汽轮机，所以3#、5#汽轮机的主蒸汽要经过减压得到。为了兼顾不同参数的汽轮机，实际生产中锅炉控制过热蒸汽压力3.8MPa，温度420℃左右。制炼废汽压力在0.14～0.16MPa。在查定时，榨量为390t/h，外电并网，关闭生汽补充，利用分蜜停筛糖不用汽的时候，我们记录下20个时间点的锅炉过热蒸汽压力、温度、总流量以及各汽轮发电机组的进汽压力、进汽温度、排汽压力、排汽温度、功率，算出平均值如表2、表3所示。并查找《水和水蒸汽热力性质图表》和用插值法计算得到对应的蒸汽焓，从表4、表5看出，一定区域内过热蒸汽的焓同压力下随温度升高而增加，同温度下随压力升高而降低，蒸汽温度、压力的小幅波动对焓的影响很小。实际生产过程变工况的平均吨汽发电量97.9kW·h/t，如表3所示。

图1 简单汽、电流程

表2 汽轮机组运行参数实测平均值

由表2得额定工况的吨汽发电量，计算如下。

（3000+6000+6000）÷（3 ×11.12+6 ×10.33+6 ×9.66）≈97.8（kW·h/t）。

额定工况和变工况的汽耗率很接近，在计算排汽平均温度时，各机组汽耗率按额定汽耗率。

表3 锅炉运行参数实测平均值

表4 过热蒸汽焓

表5 过热蒸汽焓

其它基础数据：蔗渣水分实测平均为46%，对应蔗渣低位发热量=2033kcal/kg=8510kJ/kg；锅炉入炉水用蒸发一效二效汽凝水，温度100℃，饱和水的焓418kJ/kg；锅炉热效率为90%；锅炉排污量3%；输出电价0.26元/度，输入电价0.63元/度。

4 糖厂汽、电能源经济性分析

糖厂生产汽电不平衡存在两种情况，一是电有盈余，蒸汽不能满足生产需要；二是蒸汽满足工艺需要而电不能满足需求。

4.1 电满足生产需求而蒸汽不能满足工艺需要时

一般采用A方案：并外电多发电往电网倒供电；B方案：不并网倒供电，开生汽补充，两种方案获取更多蒸汽。A方案输出电，烧更多蔗渣换取卖电收入；B方案可以减少燃烧蔗渣量，有卖蔗渣收入。

A方案：假设1吨蔗渣能产W吨过热蒸汽（蒸汽参数为采样的平均值3.81MPa，417℃），则有如下计算。

同时供给热用户的热量为Q。

售电收入结果如下。

1吨蔗渣发电量为D2。

1吨蒸汽发电量为D1。

（8510×1000＋1.03×W×418×1000）×0.9=3257×1000×W，即得W≈2.67（吨）。

D1=13394÷136.8≈97.9（kw·h/t）。

D2=97.9×2.67≈261.4（kw·h/t）。

261.4×0.26≈68（元）。

Q=排汽焓×排汽量=2845×2.67×1000=7596150（kJ）。

B方案：由于节流减压过程对外没有能量传递，是等焓过程，表2中的3#、5#汽轮机经减压后的进汽焓和4#汽轮机不经减压的进汽焓也证实了这点，生汽节流减压补充废汽管道比较短，管道损失忽略不计。

满足热用户的热量Q需要补充生汽量如下。

Q÷生汽焓=7596150÷3244≈2342（kg），即2.342吨。

节省蒸汽量：2.67-2.342=0.328（吨）。

折算节省蔗渣量为0.328÷2.67=0.123（吨）。

A、B方案盈亏平衡点的蔗渣价格为68÷0.123≈553（元/吨），当蔗渣价格＞553元/吨时，经济性方案B＞A，卖蔗渣合算；蔗渣价格＜553元/吨时，经济性方案B＜A，卖电合算。

4.2 当蒸汽满足工艺需要而电不满足需求时

如果继续多发电，那么多发电产生的乏汽就会被浪费掉，这时发电占的原料成本为100%，外电电价0.63元/度，我们发电的原料成本也按0.63元/度算，则盈亏平衡点的蔗渣单价为0.63×261.4≈165（元/吨）。当蔗渣单价＞165元/吨时，输入外电合算；当蔗渣单价＜165元/吨时，自发电合算。

5 结语

由于各厂设备和生产情况不太一样，盈亏平衡点也稍有出入。我们基于以上一些基础数据和本厂实际生产数据分析，总结如下。

第一，电够汽不够的情况，若蔗渣价格＜盈亏平衡点（553元/吨），则并网倒送电（输出）；若蔗渣价格＞盈亏平衡点（553元/吨），则开生汽补充废汽。

第二，汽够电不够的情况，若蔗渣价格＞盈亏平衡点（165元/吨），则并网用外电（输入）；若蔗渣价格＜盈亏平衡点（165元/吨）时，则自发电满足生产需要。