采暖期蓄热调峰项目改造方案及可研分析报告

第1页共6页采暖期蓄热调峰项目改造方案及可研分析报告（石家庄诚峰热电有限公司尤申平张清清肖兴国王文君甄文彬）[摘要]：本文首先对石家庄诚峰热电有限公司冬季采暖期不同时段的供热量及供电量进行阐述，并对两者存在的问题进行分析，提出采暖期低谷时段蓄热水，高峰时段锅炉补热水，厂区新建一台蓄热水除盐水箱的优化解决方案。详细介绍了该方案对电厂供暖期带来的经济效益和社会效益。[[关键词]：供热调峰蓄热水除盐水箱经济效益1背景资料石家庄诚峰热电有限公司总装机容量为3×80t/h+1×130t/h循环流化床锅炉配2×12MW+1×24MW抽凝汽轮发电机组,公司为热电厂，承担着所在地工业用汽和民用采暖用汽的任务，供热为单管线，没有热量和工质的回收。夏季供热负荷比低，平均在45t/h左右，冬季增加200万平方米的民用采暖，热负荷比较高，并且波动大，在130-220t/h范围内波动。锅炉炉渣经过滚筒冷渣机冷却排出，冷却介质为除盐水，由冷渣泵把除盐水从除盐水箱打到冷渣机，除盐水吸热后经过冷渣水换热器（冷源为循环水）返回除盐水箱。2基础数据对该公司上一年供热的实际情况进行统计，考虑今年新增18-22t/h热负荷,预测该公司2005-2006供热负荷情况如表一（这些数据是参考去年的供热实际情况，取该时间内的平均数值，高峰时段区域调峰消减在20吨/小时）：表一2005-2006年冬季供热负荷预测日期12345678910111211.15-12.15平均13413514215418020019718116414413812912.16-1.15平均1591581601772032182152102082022071981.16-2.15平均1561611651731882032082021941881881732.16-3.15平均136137141156178188190173160155159145日期13141516171819202122232411.15-12.15平均11812213215118520019719218016514714112.16-1.15平均1861801851962192232172132122011931761.16-2.15平均163159170183205210207203199193181168第2页共6页2.16-3.15平均128122126150196206198195186176160140可以看出在供热初期和末期（11月15日—12月15日和2月16日—3月15日），热负荷偏小，每天的高峰出现在6:00-7:00和17:00-20:00，每天6小时，供热中期（12月16日—次年2月15日）热负荷增高，每天在5:00-11:00和17:00-22:00出现高峰，分别持续7小时、6小时，共13小时。该公司售电结算方式采用峰、平、谷电价，其中峰电价为平段的140%，谷电价为平段的60%，在同样消耗的情况下，多供高峰电量有利于公司的经营。每天各电量时段的具体分配表二：表二峰平谷时间分配情况时段峰平谷时间8:00-11:00,17:00-21:006:00-8:00,11:00-12:00,13:00-17:00,21:00-22:0012:00-13:00,22:00-次日6:00供热和发电高峰的重合，在采暖期间平均每天有5-6小时的重合时间，在这段时间内，锅炉蒸发量不足，无法满足发电和供热的需要。锅炉蒸发量和发电量、供热量的关系表三：表三公司供热和发电能力前提条件锅炉蒸发量发电负荷供热负荷备注保证额定发电量370t/h48MW150t/h公司现有的能力保证昀大供热量370t/h22MW230t/h需要停运两台12MW机组锅炉蒸发量满足发电和供热需求470t/h48MW250t/h满足现有的供热及发电负荷的情况，锅炉需要100t/h以上的汽量同时供热低谷和发电低谷也重合，此时用汽量减少，在满足供热和低谷发电曲线的前提下，锅炉还有60-100t/h的过剩蒸发量，需要降负荷运行。昀终导致低谷时间段锅炉蒸发量存在富裕，供热及发电高峰锅炉出力不能满足需要，甚至把发电出力降至昀低还需要限制外供热20—30吨/小时的局面。3优化方案：由于在供热低谷时间锅炉蒸发量存在一定富裕量，可以在此时利用过剩的蒸气把一定量的除盐水加热，在供热/电高峰做为锅炉的补水使用，降低高峰时的自用蒸汽量，从而提高高峰时供热能力和发电能力。3.1具体方案第3页共6页首先对原有冷渣水换热器及相关系统进行改造，把水水换热器改造为汽水换热器，热源取自供热管网的蒸汽。另外考虑公司现有3台200立方/台生水箱及3台200立方/台除盐水箱，拟在#3除盐水箱的南侧，新建一台Ф12000*11000（有效容积约1200m3）的热除盐水箱，并对相关管道进行改造，改造后的除盐水箱系统如图一所试示：供热低谷时利用冷渣泵把除盐水从冷水箱打到换热器加热，加热后的热水回到除盐水热水箱，供热高峰时把热除盐水箱的热除盐水补给除氧器。这样就实现了供热高峰时使用低谷能量的运行方式，提高经济性。考虑除盐水箱内部需要防腐材料的耐温要求，蓄水参数不能太高，选择在80℃左右，既能保证除盐水箱的安全，又不影响冷渣泵和除盐泵的正常运行。图一改造后的除盐水箱及相关系统示意图二期除盐水泵一期除盐水泵扩建热水箱场房二期混床来水主场房一期混床来水冷渣泵热交换器3除盐水箱除盐水箱除盐水箱说明：红线表示扩建部分3.2水量平衡为了合理利用各水箱的蓄水量，在不同时间段合理调配各水箱水位，基本思路是在供热低谷期间在热除盐水箱存热水1100吨，把冷除盐水箱和生水箱用到低水位，而在使用蓄热水做为补水时则相反，把热除盐水箱用到低水位，在冷除盐水箱和生水箱蓄各蓄冷水500吨，尽量避免频繁启停设备以及设备超负荷运行。3.3热量平衡综合考虑水箱存水能力，要保证除盐水泵的正常运行，需要保持不低于1米的安全液位，第4页共6页实际可用蓄热水量大致为1100吨。汇总该蓄水量下的热平衡情况如表四所示，考虑受加热器、负荷等限制实际情况，昀大蓄水量1100吨：表四蓄热水能力平衡序号项目单位数值备注1新制除盐水温度℃152新制除盐水焓值kJ63.13加热汽源P/TMpa/℃1.1/320供热参数4加热汽源焓值kJ3090.3580℃热除盐水焓值kJ335.126蓄水量t11007消耗蒸气量t1108节约蒸气量t961100吨热水减少的自用汽量9补百吨热除盐水节约蒸气量t/t8.73可以用来增加供热负荷3.4改造后的运行方式系统改造后，蓄水和用水时间按按表五所示方式运行：表五改造后不同时间的运行方式日期储存热水时间使用时间储存热水时间使用时间11.15-12.15前日22:00-4:006:00-7:0017:00-21:0012.16-1.15前日22:00-4:005:00-11:0012:00-16:0017:00-22:001.16--2.15前日22:00-4:005:00-11:0012:00-16:0017:00-22:002.26--3.15前日22:00-4:006:00-7:0017:00-21:00其中新建水箱做为热水箱，1-3#除盐水箱做为冷水，在蓄热水期间，由一期除盐水泵补水，到使用热水补水时，开启热水箱出口门，启动二期除盐水泵，停止一期除盐水泵，当热水箱降到低水位（或热负荷下降到锅炉蒸发量能满足发电供热需要）时启动一期除盐水泵，停止二期除盐水泵，开始蓄热水，按以上方式循环，完成补冷热除盐水的更替。每次补热水的时间都是在发电或供热高峰，此时富裕的蒸汽即可以用来发电也可以用来供热。4资金概算表六改造费用估算序号项目费用(元)1除盐水加热器相关管道、阀门100002除盐水箱制作（包括基础、防腐等）750000第5页共6页3除盐水箱附属管道、阀门1100004原系统隔膜阀更换为铸钢阀门100005其它费用20000合计9000005经济效益分析以下分析考虑公司运行的实际情况，各相关数据如表七（煤电单价均不含税）：表七效益分析所取实际数据项目单位数值项目单位数值锅炉效率%85高峰电价元/kwh0.46188发电煤耗g/kwh470平段电价元/kwh0.3299供热标煤耗kg/GJ40.24低谷电价元/kwh0.1979发电厂用电率%9.7指标外电价元/kwh0.2137供热厂用电率kwh/GJ8.4供热单价元/吨69.91供热焓值GJ/kg3.09标煤单价元/吨370计算得到发电煤炭成本0.1739元/kwh，供热煤炭成本46.01元/吨（考虑在运行中不会有其他成本的影响所以只考虑了煤炭成本的变化）。补充热水节省的蒸气全部用来发高峰电，经济分析情况如表八：表八节省蒸汽用来发电的经济效益分析区间项目数值单价金额备注供热初期、末期日发电增收（kwh）106670.26392815.3单价为峰电价与谷电价的差值日发电耗电（kwh）10350.1716177.5取发电厂用电率9.7%日冷渣泵耗电(kwh)1060.171618.1电机额定功率22kw，取利用系数80%日散热(折合蒸气吨)0.4846.0122.1加热后的热水散热损失为0.5%供热中期(低谷蓄热)日发电增收（kwh）106670.26392815.3单价为峰电价与谷电价的差值发电耗电（kwh）10350.1716177.5取发电厂用电率9.7%日冷渣泵耗电(kwh)1060.171618.1取利用系数80%日散热(折合蒸气吨)0.4846.0122.1加热后的热水热量损失为0.5%供热中日发电增收（kwh）80000.1321055.7单价为峰电价与谷电价的差值第6页共6页期(平段蓄热)发电耗电（kwh）7760.1716133.1取发电厂用电率9.7%日冷渣泵耗电(wkh)1060.171618.1取利用系数80%日散热(折合蒸气吨)0.48046.0122.1加热后的热水热量损失为0.5%一个采暖期效益364653考虑部分增加的维修维护费，蓄热调峰项目改造工程大约在2.5个采暖期可以收回全部投资。如果补充热水节省的蒸气全部用来供热，经济分析情况如表九：表九节省蒸汽用来发电的经济效益分析区间项目数值单价金额备注供热初期、末期日供热增收（t）77.923.901861.4售热单价同成本的差值日供热耗电（kwh）20220.1739351.6日冷渣泵耗电(wkh)1060.173918.4电机利用系数80%日散热(折合蒸气吨)0.4846.0122.1加热后的热水热量损失为0.5%供热中期日供热增收（t）136.023.903250.5售热单价同成本的差值日供热耗电（kwh）49840.1739866.7日冷渣泵耗电(wkh)2110.173936.7电机利用系数80%日散热(折合蒸气吨)0.48046.0122.1加热后的热水热量损失为0.5%一个采暖期的收益242827考虑部分增加的维修维护费用，新蓄热调峰项目改造工程大约在4.0个采暖期可以收回投资。在实际生产运行过程中，该公司补充的热水节余的蒸汽即发电，又供热，综合考虑该项目在4.0个采暖期可以收回投资，同时基本满足了热用户的需求。6结论该项目投入运行后，在高峰时刻每小时可以节约自用蒸气约16吨，能基本缓解目前供热初期和末期以及部分供热中期的供热高峰压力，在供热中期大约有35天（12月25日—次年1月30日）的供热高峰时间仍需要进行小量调峰（10t/h以下），平均每天4小时的时间。整体上讲蓄水调峰项目部分缓解了目前该公司面临供热压力，提高了整体的经济效益和社会效益，应抓紧投资建设。