2025-06-28
集中供熱是由熱源、管網(wǎng)、熱用戶組成的供熱系統(tǒng),根據(jù)熱源不同,主要分為熱電聯(lián)產供熱與區(qū)域鍋爐房供熱。近年來,隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及供熱清潔化的要求,熱電聯(lián)產供熱已基本替代區(qū)域鍋爐房供熱,并且集中供熱規(guī)模逐年擴增。對于部分城市,熱電聯(lián)產集中供熱系統(tǒng)僅接入單一熱源,存在著熱源停機引發(fā)的民生事故的風險。供熱企業(yè)尤其是采暖供熱企業(yè),擔負著保證供熱安全和供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,有必要通過建設備用熱源的方式,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、專家的關注,并從備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系統(tǒng)熱源備用系數(shù)開展了分析,根據(jù)采暖室外計算溫度劃分了3檔,并分別考慮了不同背用系數(shù);王建興等從安全方面、經濟方面、環(huán)保方面對電熱鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐進行了比較分析;朱向東等論述了調峰熱源在多熱源供熱系統(tǒng)的作用;李友建對從投資、環(huán)保、運營成本對新建燃油鍋爐、燃氣鍋爐、電鍋爐供熱開展比較分析。
為了解不同備用熱源的特點,本文從建設成本、運行成本等方面對已建成的電蓄熱鍋爐、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電蓄熱鍋爐
某公司裝機2×300MW供熱機組,在電廠二期場地內新建260MW的固體電蓄熱鍋爐。在220kV母線上接引建設一臺220kV/66kV降壓變?yōu)殡娦顭嵫b置供電,安裝4組電蓄熱裝置,容量分別為80MW、60MW、60MW、60MW。低壓負荷從廠用電系統(tǒng)引接。電蓄熱爐系統(tǒng)采用集中控制方式,在機組集中控制室的供熱系統(tǒng)操作員站進行監(jiān)控。蓄熱系統(tǒng)接引在廠區(qū)內城市熱網(wǎng)供水主管道上,實現(xiàn)熱網(wǎng)回水經熱泵系統(tǒng)一次加熱后進入熱網(wǎng)加熱器二次加熱,再經電鍋爐系統(tǒng)3次加熱,供給熱用戶(見表1)。
表1電蓄熱鍋爐設備參數(shù)
該項目靜態(tài)投資為28506萬元,單位容量造價為1096元/kW。該項目運行成本主要為電量消耗,按照合同協(xié)議,電價為0.25元/kW·h,折算到熱量上為69.4元/GJ。
1.2燃煤鍋爐
某電廠裝機2×300MW供熱機組,為保證供熱的安全可靠,避免在停運最大一臺機組時對供熱產生過大影響,在廠內新建1×116MW循環(huán)流化床熱水爐(見表2)。
表2燃煤鍋爐參數(shù)
鍋爐燃煤采用鐵路敞車運輸,利用電廠現(xiàn)有卸煤系統(tǒng)卸煤并輸送至現(xiàn)有2×300MW供熱機組煤場,再從現(xiàn)有煤場運輸?shù)奖卷椖康叵旅憾啡肟谔?。鍋爐增加水量較小,電廠現(xiàn)有取水、處理、供水系統(tǒng)具備向其供水能力,不需新增取排水設施,僅從原系統(tǒng)接引即可,水源落實、可靠。鍋爐灰渣擬全部綜合利用。
該項目靜態(tài)投資8912萬元,單位容量造價約為768元/kW。
該項目運行成本主要為燃煤消耗,按照標煤單價700元/t計算,折算到熱量上為28元/GJ。
1.3燃油鍋爐
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。單機運行期間,因各種不可控因素導致的機組停運造成供熱中斷的概率較大。為了提高工業(yè)供熱可靠性,減少單機運行發(fā)生意外時的損失,電廠建設一臺80t/h燃油鍋爐作為供熱備用爐。
備用爐由啟動到達到額定參數(shù)僅需1h,一旦2臺機組同時停運可減少巨額損失。備用鍋爐參數(shù)為額定蒸發(fā)量80t/h、供熱壓力1.6MPa,溫度260℃。該備用鍋爐為自然循環(huán)燃油散裝鍋爐,N型布置、單爐膛、全鋼構架,爐膛和通道四周為全膜式水冷壁,通道內布置高、低過熱器,中間設面式減溫器,通道出口布置對流受熱面,尾部設二級省煤器(見表3)。
表3 80t/h燃油鍋爐設計參數(shù)
燃油鍋爐建設總投資約1290萬元,單位容量造價約為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/GJ。
1.4燃氣鍋爐
某電廠已投運2×115MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組,采用“一拖一”多軸建設方式。目前對外工業(yè)用汽用戶6家,蒸汽平均使用量為55t/h,供熱蒸汽參數(shù)為1.0MPa,250℃,用戶用汽量較為穩(wěn)定。
電廠原有一臺20t/h燃氣鍋爐,為進一步提高供熱可靠性,新增一臺30t/h燃氣鍋爐,2臺鍋爐聯(lián)合布置在同一個聯(lián)合燃氣鍋爐房內。30t/h燃氣鍋爐供熱壓力為1.4MPa,溫度為250℃,采用SZS型燃氣啟動鍋爐,鍋爐形式為雙鍋筒縱置式D型結構,并采用了密封性能可靠、爐膛承壓能力高的全膜式水冷壁結構方式(見表4)。
表4 20t/h燃氣鍋爐設計參數(shù)
1.5啟動鍋爐
某公司9F級聯(lián)合循環(huán)機組設計單機額定供熱量145t/h,單機最大供熱量為230t/h,公司已建成熱網(wǎng)近6km。為滿足電廠在沒有啟動汽源和供熱汽源的情況下所必需的應急用汽,提高供熱可靠性,電廠設一臺燃氣快裝蒸汽鍋爐,額定蒸發(fā)量為50t/h,額定蒸汽壓力為1.2MPa,額定蒸汽溫度為300℃(見表5)。
表5 50t/h啟動鍋爐設計參數(shù)
由于原啟動鍋爐燃燒器采用傳統(tǒng)燃燒方式,屬于黃火焰燃燒設計,不是低氮設計,氮氧化物(NOX)排放范圍在150mg/m3左右,NOX排放指標大大高于50mg/m3標準要求。為滿足NOX排放標準要求,必須進行50t/h啟動鍋爐降低NOX排放改造,采用低氮設計的燃燒器和燃燒系統(tǒng)才能滿足對標要求。啟動鍋爐低氮燃燒改造投入約150萬元。按照燃氣價格2.5元/m3計算,熱量價格約75元/GJ。
2不同熱源方式備用對比分析
2.1建設必要性方面
供熱企業(yè)擔負著保證供熱安全和供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,是各供熱企業(yè)切實需解決的問題。對于采暖供熱企業(yè),一般需保持70%供熱安全裕量;對于工業(yè)供熱企業(yè),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(yè)供熱可靠性,減少單機運行發(fā)生意外時的損失,部分供熱規(guī)模大的企業(yè)新建備用熱源或對廠內啟動鍋爐進行改造。采暖供熱企業(yè)為了達到70%供熱安全裕量的要求,或者增加供熱調峰靈活性進行備用熱源建設。
2.2造價方面
各種備用熱源單位容量造價對比見表6。由于電蓄熱鍋爐具備蓄熱的功能,因此造價最高,若去除蓄熱模塊,單位容量造價約為600元/kW。燃煤鍋爐由于涉及到輸煤、環(huán)保等輔助設施,造價相對較高。其次為燃氣鍋爐、燃油鍋爐。
表6不同類型鍋爐造價比較
對于大部分電廠,由于環(huán)保排放指標的升級,燃氣式啟動鍋爐一般不具備長期供熱的條件,需進行燃燒器改造,需投入150~200萬元。
2.3成本方面
各種備用鍋爐,由于燃料的不同,供熱成本也不相同,分析結果見表7。
表7不同類型鍋爐成本比較
各種供熱鍋爐供熱成本與燃料價格線性相關,按照表格所述燃料價格,燃油鍋爐供熱成本最高,電蓄熱鍋爐、天然氣鍋爐供熱成本相近,燃煤鍋爐供熱成本最低,能節(jié)約大量的標煤,產生巨大的環(huán)境效益。
3結束語
備用熱源能夠有效提高系統(tǒng)的供熱可靠性,夯實供熱安全,具有充分的建設必要性。燃煤鍋爐的供熱成本最低,適合于煤炭資源豐富的地區(qū),但其存在的碳排放壓力,應大力推薦采用超低排放燃煤鍋爐;燃油鍋爐雖然造價不高,但運行成本過高,且我國燃油資源相對匱乏,因此,僅在其他熱源備用方式均無法配用的情況下推薦應用。與燃油鍋爐相比,燃氣鍋爐的推廣性更高。電蓄熱鍋爐具有清潔性高的特點,同時運行成本適中,但其建設需要充分考慮建設成本。
實際工程建設還應結合當?shù)氐哪茉唇Y構、用能情況以及政策導向,同時考慮項目建造及運行成本,才能制定出合理備用熱源建設方案。
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