集中供熱是由熱源、管網、熱用戶組成的供熱(rè)係統,根據熱源不同,主要分為熱電聯產供熱與區域鍋爐房供熱。近年來,隨著城鎮化的快速發展以及供熱清潔化的要求,熱電聯產供熱已基本替代區域鍋爐房(fáng)供熱,並且集中供熱(rè)規模逐年擴增。對於部分城市,熱電(diàn)聯產集中供熱係統僅接入單一熱源,存在著熱源停機引發的民生事故的(de)風險。供(gòng)熱企業尤其是采暖供熱企業,擔負著保證供熱安全和供熱質量的重要職責和使命(mìng),事關廣大人民群眾的切身(shēn)利益和社(shè)會穩定,有必(bì)要通(tōng)過建(jiàn)設備用熱源的方式,提高供熱可靠性,夯實供熱安全基礎,避免供熱安全事故。
目前,供熱可靠性已經引起了部分學者(zhě)、專家的(de)關(guān)注,並從備(bèi)用熱源的角度開展了分析與研究。康慧等對熱電廠集中供熱係統熱源備用係數開展(zhǎn)了分析,根據采暖室外計算(suàn)溫度(dù)劃分了3檔,並分別考慮了不同背用係數;王建興(xìng)等從安全(quán)方麵、經濟方麵、環保方麵對電熱鍋爐、燃油鍋(guō)爐、燃氣鍋爐進行了比較分析;朱向東(dōng)等論(lùn)述了(le)調峰熱源在多熱源供(gòng)熱係統的作用;李友建對從(cóng)投資、環保、運營成本對新(xīn)建燃油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋(guō)爐(lú)供熱開展比較分析。
為了解不同備用熱源的特點,本文從建設成本、運行成本等方麵(miàn)對已(yǐ)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。
1不同熱源備用方式的工程概況
1.1電蓄(xù)熱鍋爐
某公司裝機2×300MW供熱機組,在電廠二期場(chǎng)地內(nèi)新建260MW的固(gù)體電蓄熱(rè)鍋(guō)爐。在(zài)220kV母線上接(jiē)引建設一台220kV/66kV降壓變為(wéi)電蓄熱裝置供電,安裝4組電(diàn)蓄熱裝置,容量分別為80MW、60MW、60MW、60MW。低壓負荷(hé)從廠用電係統引接。電蓄熱爐係統采用集(jí)中控製方式,在機組(zǔ)集中控製(zhì)室的供(gòng)熱係統操作(zuò)員站進(jìn)行監控。蓄熱(rè)係統接引在廠區(qū)內城市熱網供水主管道上(shàng),實現熱網回水經熱泵係統一次加熱後進入熱網加熱器二次加熱,再經電鍋(guō)爐係統3次加熱,供給熱用戶(見表1)。
表1電蓄熱鍋爐設備參數
該項目靜態投資為28506萬元,單(dān)位容量造價為1096元/kW。該(gāi)項目運行成本主要為電量消耗,按照合(hé)同協議(yì),電價為0.25元/kW·h,折算到熱(rè)量(liàng)上為69.4元/GJ。
1.2燃煤鍋爐
某電(diàn)廠裝機2×300MW供熱機組,為保證供熱的(de)安全可靠,避免在停運最(zuì)大一台機組(zǔ)時(shí)對供熱產生過大影響(xiǎng),在廠內新建1×116MW循環流化床熱水爐(見表2)。
表2燃煤鍋爐參數
鍋爐燃煤采用(yòng)鐵路敞車運輸,利用電廠現有卸煤係(xì)統卸煤並輸送至現有2×300MW供熱機組煤場,再從現有煤場(chǎng)運輸到本項目地下(xià)煤鬥入口處。鍋爐增加水量較小,電廠現有取水、處理、供水係(xì)統具備向其供水能力(lì),不需(xū)新增取(qǔ)排水設施,僅從原係統接引(yǐn)即可,水源落實、可靠。鍋爐灰渣擬全部綜合利用。
該項目靜態投資8912萬元,單位(wèi)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(dān)價700元/t計算,折算到熱(rè)量(liàng)上為28元/GJ。
1.3燃油鍋(guō)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(háng)期間,因各種不可控因素(sù)導致(zhì)的機組停運造成(chéng)供熱中斷的概率較(jiào)大。為了提高工業供熱(rè)可靠性,減少單機運行發生意(yì)外時的損失,電廠建設一台80t/h燃油鍋爐作為供熱備用爐。
備用爐由啟動到達(dá)到額定參數僅需1h,一旦2台機組(zǔ)同時停運(yùn)可減(jiǎn)少巨(jù)額損失。備用鍋爐參數為額定蒸發量80t/h、供熱壓力1.6MPa,溫度260℃。該(gāi)備用鍋爐為自然循環燃油散裝鍋爐,N型布置(zhì)、單爐膛、全鋼構架,爐膛和通道四周為全(quán)膜式水冷壁,通道內布置高、低過熱器,中間設麵式減溫器,通道出口布置(zhì)對流受熱麵,尾部設二級省煤器(見(jiàn)表3)。
表(biǎo)3 80t/h燃油鍋爐(lú)設計參數
燃油鍋爐建設總投資約1290萬元(yuán),單位(wèi)容量造(zào)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(yuán)/GJ。
1.4燃氣鍋爐
某電廠已投(tóu)運2×115MW燃氣(qì)蒸汽聯合循環機組,采用“一(yī)拖一”多(duō)軸建設方式。目前對外工業用汽用戶6家,蒸汽平均使用量為55t/h,供熱蒸汽參數為(wéi)1.0MPa,250℃,用戶用汽量較為(wéi)穩定。
電廠原有一台20t/h燃氣鍋爐,為進一步提高(gāo)供熱可(kě)靠性,新增一台30t/h燃氣鍋爐,2台(tái)鍋爐聯合布置在同一個聯合燃氣鍋爐房內。30t/h燃氣鍋爐供熱壓力為1.4MPa,溫(wēn)度為250℃,采用SZS型(xíng)燃氣啟動鍋爐,鍋(guō)爐形式為雙鍋筒縱置式D型結構,並(bìng)采用了(le)密封性能可靠、爐膛承壓能力高的(de)全膜(mó)式水冷壁結構方式(見表4)。
表4 20t/h燃氣鍋爐設(shè)計參數
1.5啟動鍋爐
某公司9F級聯(lián)合循環機組(zǔ)設計單機額定(dìng)供熱量145t/h,單機最大供熱量為230t/h,公司已建成熱(rè)網近(jìn)6km。為滿(mǎn)足電廠在沒有啟動汽源和供熱(rè)汽源的情況下(xià)所必需(xū)的應(yīng)急用汽,提高供熱可靠性,電廠設一台(tái)燃氣快裝蒸汽鍋爐,額(é)定蒸發量為50t/h,額定蒸汽壓力為1.2MPa,額定蒸汽溫(wēn)度為300℃(見表5)。
表(biǎo)5 50t/h啟動鍋爐(lú)設(shè)計參數
由於原啟動鍋爐燃燒器采用傳統燃燒方式,屬於黃火焰燃燒設計,不是低氮設(shè)計(jì),氮氧化物(NOX)排(pái)放範圍在150mg/m3左(zuǒ)右,NOX排放指標大大高於50mg/m3標準要求。為滿足NOX排放標準要求(qiú),必須進行50t/h啟動(dòng)鍋爐降低NOX排放改造,采(cǎi)用低(dī)氮設計的(de)燃燒器和(hé)燃燒係統才能滿足對標要(yào)求。啟動鍋爐低氮燃燒改造投入約150萬元。按照燃氣價格(gé)2.5元/m3計算,熱量價(jià)格(gé)約75元/GJ。
2不同熱源方式備用對比分析
2.1建設必要性方麵
供熱企業擔負著保證供熱安(ān)全和供(gòng)熱質量的重要職責和使命,事關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(quán),是各供(gòng)熱企業切實需解決的問題。對(duì)於采(cǎi)暖供熱企業,一般需保持70%供熱安全裕量;對於工業供熱(rè)企業,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供熱(rè)可靠性,減(jiǎn)少單機運行發生意(yì)外時的損失,部分供熱規模大的企業新建備用熱源或對廠內啟動鍋爐進行改造。采暖供熱企業為了(le)達到70%供(gòng)熱安全裕量的要求,或者增(zēng)加供(gòng)熱調峰靈活性進行備用熱(rè)源建設。
2.2造價方麵
各種備用熱源單位容量造(zào)價對比見表6。由於電蓄熱鍋爐(lú)具備蓄熱的功能,因此造價最高,若去除蓄熱(rè)模(mó)塊,單位容量造價(jià)約為600元(yuán)/kW。燃煤鍋爐由於涉及到輸煤、環保等輔助設施,造價相對較高。其次為燃氣鍋(guō)爐、燃油(yóu)鍋爐。
表(biǎo)6不(bú)同類型鍋爐造價比較
對於大部分電廠,由於環保排放指標的升級,燃氣式啟(qǐ)動鍋爐一(yī)般不具備(bèi)長期供熱的條件(jiàn),需進行(háng)燃燒器改造,需投入150~200萬元。
2.3成本方麵
各種備用鍋爐,由於燃料的不同,供熱成本(běn)也不相同,分析結果見表7。
表7不(bú)同類型鍋爐成本比較
各(gè)種供熱鍋爐供熱成本與(yǔ)燃料價格(gé)線性相關,按照表格所述燃料價格,燃油鍋爐供熱成本最(zuì)高,電蓄熱鍋爐(lú)、天然氣鍋爐供熱成本相近,燃煤鍋爐供熱成本最低,能節約大量的標煤,產生巨(jù)大的環境效益。
3結束語
備用熱源能夠有效提高係統的供熱可靠(kào)性(xìng),夯實供熱安全,具有(yǒu)充(chōng)分的建設必要性。燃煤鍋爐的供熱成本(běn)最低,適合於煤(méi)炭資源豐富的地區,但其存在的(de)碳排放壓力,應大力推薦采用超低排放燃煤鍋爐;燃油鍋(guō)爐雖然造價不高,但運行成本過高,且我國(guó)燃油資源相對匱(kuì)乏,因此(cǐ),僅(jǐn)在其他熱源備用方式均無法配(pèi)用的(de)情況下推薦應(yīng)用。與燃油鍋爐相比(bǐ),燃氣(qì)鍋爐的推廣(guǎng)性(xìng)更高。電蓄熱鍋爐具有清潔性高的特點,同時運行成本適中,但其建設需要(yào)充分(fèn)考慮建(jiàn)設成本。
實際工程建設還應結(jié)合當地的能源結構、用能情況以(yǐ)及政策導向,同(tóng)時考慮項目建造及運行成本,才能製定出合理備用熱(rè)源建設方案。