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分布式冷热电联产技术在工业领域的应用

2016-05-24 15:29:50 节能与环保   作者: 蒋建文 向文敏  

导读:采用冷、热、电三联供方式,能够实现能源梯级利用、提高能源利用效率、促进节能减排、改善大气环境、带动产业结构升级,具有显著的环保效益和社会效益。

某啤酒厂天然气分布式能源项目位于四川新都工业园区,由1台6MW级燃气轮机分布式能源机组、配套供冷热管网和天然气支线管网等组成。该项目采用冷、热、电三联供方式,能够实现能源梯级利用、提高能源利用效率、促进节能减排、改善大气环境、带动产业结构升级,具有显著的环保效益和社会效益,对四川省分布式能源的发展具有典型的示范作用。

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1、项目简介

1.1主要生产指标

该项目年发电量4300万kWh,年供蒸汽15万t,年供冷水28万t,能源综利用率82.34%,节能率21%,节约标准煤4163t/a,减排CO₂1.86万t/a,减排SO₂160t/a,减排NOx43t/a,减排烟尘29t/a。

1.2生产过程

该能源站采用1台6MW级燃气轮机、1台25t/h补燃式余热锅炉、2台20t/h燃气锅炉和1台1MW级热水型溴化锂机组。该项目分布式冷热电联产系统以燃气内燃机为基础,利用天然气燃烧产生的高温气体在内燃机中做功,将一部分热能转换成高品位的电能,通过10kV线路与用户和电网连接,根据啤酒厂用电情况决定余电上网还是电网补充。燃气内燃机产生的余热和烟气在设备自带的余热锅炉进行热量交换,一路产生蒸汽直供用户;另一路生成热水供吸收式溴化锂机组制冷。此外还有燃气锅炉产生蒸汽作为调峰备用。该项目向啤酒厂提供生产所需的电力、蒸汽、冷水,实现冷、热、电三联供,能源综合利用率达82.34%,具有显著的节能减排和环境保护效益。

1.3主要设备

该能源站主要由燃机系统和燃气锅炉系统组成。燃机系统主要由调压站、燃气轮机、发电机、余热锅炉、溴化锂机组、冷却塔、10kV母线、1号站用变和模块直流系统等主要设备组成。燃气锅炉系统主要由清水泵、软化水泵、凝结泵、除氧器、给水泵、1、2号燃气锅炉、蒸汽联箱和分汽缸等设备组成。

2、项目运行情况

2.1总体运营情况

燃气锅炉从2015年1月20日起正式连续该啤酒厂供蒸汽,6月下旬燃机连续向啤酒厂供电力。全年发电量达到1800万kWh,供蒸汽13万t,供冷水2万t。

2.2项目优势

(1)能源综合利用率高

传统的火力发电厂,煤燃烧发电的利用率35%左右;用煤做燃料发电并供热的热电厂;能源利用率45%左右;燃气轮机的分布式能源利用效率则将超过80%。该能源站采用冷、热、电三联供,能源综和利用率更加显著提高,综合利用率可达82.34%。

(2)项目投资少、见效快,经济效益显著

不用再单独上脱硫、脱硝等系统,可节省大量固定资产投资;占地少,无需煤场、输煤系统、除灰系统;建厂周期短,可以分段投产,投产快。项目从正式开工到正式供汽只用了4个月,在保证正常供汽生产的情况下,进行燃气轮机安装调试;运营成本低、人力成本小,由于燃机自动化程度高,运行控制人员减少。

(3)负荷峰谷差调节快,供电可靠性高

燃气轮机结构紧凑,质量较轻,尺寸较小的原因,所以燃机启停快,一般启动到带满负荷需20min。相对于火电,在调节负荷峰谷差时,效果明显。

(4)减排效果显著

碳排放对环境变化的影响越来越受到世界各国的重视。本项目燃机采用SoLoNOx环形,干式低排放燃烧技术,因此和国内已有的内燃机相比,在环境保护方面更具有优势,其天然气利用率较高,燃烧排放的CO₂、SO₂、NOx以及烟尘较小,一个立方米的天然气与相应可替代的煤炭相比,可节约能量11%~73%、减排CO₂47%~84%、NOx44%~95%,SO₂及烟尘100%,在节能减排过程中发挥重要作用。

2.3经济效益分析(2015年为例)

电能收入:年供电量为1800万kWh(自用和余电比约为6:4),目前的市电电价为0.6元/kWh,余电上网价0.73元/kWh,发电收入约为1173万元。

热能收入:年蒸供应量为13万t,热能单价为270元/t,热能收入约为3510万元。

供冷收入:年冷水供应量为2万t,冷水供应单价2元/t,供冷收入约为4万元。

项目年天然气消耗量1200万m,天然气价格为2.5元/m³,成本为3000万元。

此项目分布式冷热电联产系统在理论上的节能效益约为1173+3510+4-3000=1687万元。

3、调试和运营中的问题

(1)认真摸索,确保设备稳定运行

调试期间,1、2号燃气锅炉给水电动调节门压力等级低,无法稳定调整锅炉水位,靠人员在就地调整,门杆已弯曲变形,后经换成高压调节门后,锅炉水位自动调节正常,调节门已无门杆弯曲变形现象发生。

(2)积极沟通协调,克服运行难题

该项目运行初期,分汽缸热容量小,蒸汽压力和汽包水位波动大。该站2台燃气锅炉及1台余热锅炉生产的蒸汽汇集到蒸汽联箱,通过送出蒸汽管送到分汽缸供啤酒厂使用。由于啤酒厂工艺是突然大负荷用汽或停汽,因分汽缸热容量小,将导致锅炉水位跟着大幅度波动,容易波动到锅炉水位保护动作值,从而影响锅炉的安全运行。最后,通过增大分汽缸容积,缓解啤酒厂突然大负荷用汽或停汽对锅炉水位造成的影响,防止锅炉灭火或干锅,同时满足啤酒厂蒸汽质量,提高能源站的安全性和经济性。

(3)通过设计变更,提高运行可靠性

该站辅机设备380V电源设计无备用电源。若出现厂用变故障,机组将全停,通过增加1台380V低压站用变解决此项问题。同时,项目设计无油库、检修室等安全生产必须需设施,经设计变更完善上述功能设施。

(4)与厂家紧密配合,消除设备隐患

最为汽轮机的配套设备,增压机启动后,转速迅速上升,出口压力快速上升超过阀值至增压机跳闸,经运行人员和厂家调整增压机再循环管后,增压机出口气压可以控制。

4、结论

随着国家“互联网+智慧能源”引擎的发动,真正的分布式能源“大时代”即将来临。冷热电联产、能源梯级利用使区域型系统分布式能源具备多种优势,如能效高、清洁环保、安全可靠、削峰填谷和经济效益好等等。因此,在不久的将来,分布式能源站一定能成为节能减排、绿色发展的生力军。




责任编辑: 李颖

标签: 分布式冷热电联产技术 工业领域应用

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