分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應用

導讀：采用冷、熱、電三聯(lián)供方式，能夠實(shí)現能源梯級利用、提高能源利用效率、促進(jìn)節能減排、改善大氣環(huán)境、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構升級，具有顯著(zhù)的環(huán)保效益和社會(huì )效益。

某啤酒廠(chǎng)天然氣分布式能源項目位于四川新都工業(yè)園區，由1臺6MW級燃氣輪機分布式能源機組、配套供冷熱管網(wǎng)和天然氣支線(xiàn)管網(wǎng)等組成。該項目采用冷、熱、電三聯(lián)供方式，能夠實(shí)現能源梯級利用、提高能源利用效率、促進(jìn)節能減排、改善大氣環(huán)境、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構升級，具有顯著(zhù)的環(huán)保效益和社會(huì )效益，對四川省分布式能源的發(fā)展具有典型的示范作用。

1、項目簡(jiǎn)介

1.1主要生產(chǎn)指標

該項目年發(fā)電量4300萬(wàn)kWh，年供蒸汽15萬(wàn)t，年供冷水28萬(wàn)t，能源綜利用率82.34%，節能率21%，節約標準煤4163t/a，減排CO?1.86萬(wàn)t/a，減排SO?160t/a，減排NOx43t/a，減排煙塵29t/a。

1.2生產(chǎn)過(guò)程

該能源站采用1臺6MW級燃氣輪機、1臺25t/h補燃式余熱鍋爐、2臺20t/h燃氣鍋爐和1臺1MW級熱水型溴化鋰機組。該項目分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統以燃氣內燃機為基礎，利用天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫氣體在內燃機中做功，將一部分熱能轉換成高品位的電能，通過(guò)10kV線(xiàn)路與用戶(hù)和電網(wǎng)連接，根據啤酒廠(chǎng)用電情況決定余電上網(wǎng)還是電網(wǎng)補充。燃氣內燃機產(chǎn)生的余熱和煙氣在設備自帶的余熱鍋爐進(jìn)行熱量交換，一路產(chǎn)生蒸汽直供用戶(hù);另一路生成熱水供吸收式溴化鋰機組制冷。此外還有燃氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽作為調峰備用。該項目向啤酒廠(chǎng)提供生產(chǎn)所需的電力、蒸汽、冷水，實(shí)現冷、熱、電三聯(lián)供，能源綜合利用率達82.34%，具有顯著(zhù)的節能減排和環(huán)境保護效益。

1.3主要設備

該能源站主要由燃機系統和燃氣鍋爐系統組成。燃機系統主要由調壓站、燃氣輪機、發(fā)電機、余熱鍋爐、溴化鋰機組、冷卻塔、10kV母線(xiàn)、1號站用變和模塊直流系統等主要設備組成。燃氣鍋爐系統主要由清水泵、軟化水泵、凝結泵、除氧器、給水泵、1、2號燃氣鍋爐、蒸汽聯(lián)箱和分汽缸等設備組成。

2、項目運行情況

2.1總體運營(yíng)情況

燃氣鍋爐從2015年1月20日起正式連續該啤酒廠(chǎng)供蒸汽，6月下旬燃機連續向啤酒廠(chǎng)供電力。全年發(fā)電量達到1800萬(wàn)kWh，供蒸汽13萬(wàn)t，供冷水2萬(wàn)t。

2.2項目?jì)?yōu)勢

(1)能源綜合利用率高

傳統的火力發(fā)電廠(chǎng)，煤燃燒發(fā)電的利用率35%左右;用煤做燃料發(fā)電并供熱的熱電廠(chǎng);能源利用率45%左右;燃氣輪機的分布式能源利用效率則將超過(guò)80%。該能源站采用冷、熱、電三聯(lián)供，能源綜和利用率更加顯著(zhù)提高，綜合利用率可達82.34%。

(2)項目投資少、見(jiàn)效快，經(jīng)濟效益顯著(zhù)

不用再單獨上脫硫、脫硝等系統，可節省大量固定資產(chǎn)投資;占地少，無(wú)需煤場(chǎng)、輸煤系統、除灰系統;建廠(chǎng)周期短，可以分段投產(chǎn)，投產(chǎn)快。項目從正式開(kāi)工到正式供汽只用了4個(gè)月，在保證正常供汽生產(chǎn)的情況下，進(jìn)行燃氣輪機安裝調試;運營(yíng)成本低、人力成本小，由于燃機自動(dòng)化程度高，運行控制人員減少。

(3)負荷峰谷差調節快，供電可靠性高

燃氣輪機結構緊湊，質(zhì)量較輕，尺寸較小的原因，所以燃機啟?？?，一般啟動(dòng)到帶滿(mǎn)負荷需20min。相對于火電，在調節負荷峰谷差時(shí)，效果明顯。

(4)減排效果顯著(zhù)

碳排放對環(huán)境變化的影響越來(lái)越受到世界各國的重視。本項目燃機采用SoLoNOx環(huán)形，干式低排放燃燒技術(shù)，因此和國內已有的內燃機相比，在環(huán)境保護方面更具有優(yōu)勢，其天然氣利用率較高，燃燒排放的CO?、SO?、NOx以及煙塵較小，一個(gè)立方米的天然氣與相應可替代的煤炭相比，可節約能量11%～73%、減排CO?47%～84%、NOx44%～95%，SO?及煙塵100%，在節能減排過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2.3經(jīng)濟效益分析(2015年為例)

電能收入：年供電量為1800萬(wàn)kWh(自用和余電比約為6:4)，目前的市電電價(jià)為0.6元/kWh，余電上網(wǎng)價(jià)0.73元/kWh,發(fā)電收入約為1173萬(wàn)元。

熱能收入：年蒸供應量為13萬(wàn)t，熱能單價(jià)為270元/t，熱能收入約為3510萬(wàn)元。

供冷收入：年冷水供應量為2萬(wàn)t，冷水供應單價(jià)2元/t，供冷收入約為4萬(wàn)元。

項目年天然氣消耗量1200萬(wàn)m，天然氣價(jià)格為2.5元/m³，成本為3000萬(wàn)元。

此項目分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統在理論上的節能效益約為1173+3510+4-3000=1687萬(wàn)元。

3、調試和運營(yíng)中的問(wèn)題

(1)認真摸索，確保設備穩定運行

調試期間，1、2號燃氣鍋爐給水電動(dòng)調節門(mén)壓力等級低，無(wú)法穩定調整鍋爐水位，靠人員在就地調整，門(mén)桿已彎曲變形，后經(jīng)換成高壓調節門(mén)后，鍋爐水位自動(dòng)調節正常，調節門(mén)已無(wú)門(mén)桿彎曲變形現象發(fā)生。

(2)積極溝通協(xié)調，克服運行難題

該項目運行初期，分汽缸熱容量小，蒸汽壓力和汽包水位波動(dòng)大。該站2臺燃氣鍋爐及1臺余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽匯集到蒸汽聯(lián)箱，通過(guò)送出蒸汽管送到分汽缸供啤酒廠(chǎng)使用。由于啤酒廠(chǎng)工藝是突然大負荷用汽或停汽，因分汽缸熱容量小，將導致鍋爐水位跟著(zhù)大幅度波動(dòng)，容易波動(dòng)到鍋爐水位保護動(dòng)作值，從而影響鍋爐的安全運行。最后，通過(guò)增大分汽缸容積，緩解啤酒廠(chǎng)突然大負荷用汽或停汽對鍋爐水位造成的影響，防止鍋爐滅火或干鍋，同時(shí)滿(mǎn)足啤酒廠(chǎng)蒸汽質(zhì)量，提高能源站的安全性和經(jīng)濟性。

(3)通過(guò)設計變更，提高運行可靠性

該站輔機設備380V電源設計無(wú)備用電源。若出現廠(chǎng)用變故障，機組將全停，通過(guò)增加1臺380V低壓站用變解決此項問(wèn)題。同時(shí)，項目設計無(wú)油庫、檢修室等安全生產(chǎn)必須需設施，經(jīng)設計變更完善上述功能設施。

(4)與廠(chǎng)家緊密配合，消除設備隱患

最為汽輪機的配套設備，增壓機啟動(dòng)后，轉速迅速上升，出口壓力快速上升超過(guò)閥值至增壓機跳閘，經(jīng)運行人員和廠(chǎng)家調整增壓機再循環(huán)管后，增壓機出口氣壓可以控制。

4、結論

隨著(zhù)國家“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”引擎的發(fā)動(dòng)，真正的分布式能源“大時(shí)代”即將來(lái)臨。冷熱電聯(lián)產(chǎn)、能源梯級利用使區域型系統分布式能源具備多種優(yōu)勢，如能效高、清潔環(huán)保、安全可靠、削峰填谷和經(jīng)濟效益好等等。因此，在不久的將來(lái)，分布式能源站一定能成為節能減排、綠色發(fā)展的生力軍。