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福建省自备电厂及中小型公用电厂火电机组节能降耗对策研究

所属栏目:电力论文 发布日期:2021-01-11 10:09 热度:

   党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视生态文明建设,将生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”的总体布局。“十三五”期间,我国实行能源消耗总量和强度“双控”,福建省全面贯彻落实绿色发展理念,大力推动全社会节能降耗,开展重点用能单位“百千万”行动,产业结构调整和转型升级步伐不断加快。2016–2019年,全省单位GDP能耗较“十二五”期间下降15.38%,但工业绿色发展并不平衡、尚不充分,能源需求刚性增长,节能减排形势依然十分严峻。发电煤耗是衡量发电机组运行效率的重要经济技术指标,目前除大型火电厂以外,多数企业在落实节能目标考核责任时,都在重点关注生产工序能耗和能效水平,而忽略了对发电煤耗指标的考核,对发电厂的管理略显粗放,节能管理体系尚不健全。因此,研究自备电厂及中小型公用电厂火电机组发电煤耗,有利于挖掘相关行业节能潜力,提升企业精细化管理水平,为我省全方位高质量发展超越腾绿色空间。

福建省自备电厂及中小型公用电厂火电机组节能降耗对策研究

  1能耗现状分析

  2019年全省自备电厂及中小型公用电厂共87家,覆盖电力、热力生产和供应、化工、钢铁、造纸、水泥等8个行业,总装机容量3041.262MW、年发电量152.42亿kW·h,占全省火电机组总装机容量的9.57%、总发电量的10.83%,平均发电煤耗431.07gce/kW·h。其中,余能发电企业43家,年发电量63.67亿kW·h,平均发电煤耗456.40gce/kW·h;热电联产企业26家,年发电量62.09亿kW·h,平均发电煤耗305.78gce/kW·h;垃圾焚烧发电企业16家,年发电量22.96亿kW·h,平均发电煤耗699.97gce/kW·h;生物质发电企业2家,年发电量3.71亿kW·h,平均发电煤耗443.92gce/kW·h。存在的主要问题集中体现在:1.1余热发电煤耗数据统计不够准确我省余热发电主要包括水泥纯低温余热发电、玻璃窑炉烟气余热发电、化工行业余热发电等。新型干法水泥熟料生产企业,通过回收窑头熟料篦冷机、窑尾预热器排出的烟气余热(350℃以下)进行纯低温余热发电[1],目前技术和国产设备已较为成熟,热效率约13%~22%,发电煤耗约550~950gce/kW·h。我省30家水泥企业余热发电装机总容量297.000MW、年发电量16.03亿kW·h,平均发电煤耗674.30gce/kW·h,处于合理水平。但由于多数企业使用的余热锅炉蒸汽流量计未定期进行检修检查和复校,计量数据可能存在较大误差,无法准确、客观地反映企业发电效率的实际水平。同样,化工企业余热发电煤耗测算也存在这个问题。玻璃生产余热资源较丰富,包括玻璃熔炉煅烧余热、退火窑排风余热等。目前,玻璃生产企业主要通过回收玻璃熔炉高温烟气余热(600℃以下)进行发电。我省余热发电玻璃企业由于未对出入炉烟气量、锅炉产蒸汽量进行有效计量,相关基础数据缺失,发电煤耗无法测算。1.2多数钢铁企业余能回收利用率较低我省钢铁企业普遍采用凝汽式汽轮机发电、TRT发电,平均发电煤耗401.29gce/kW·h,均在合理值范围内,但余能回收利用率仍有待提升。在余气发电方面,目前,钢铁行业富余煤气发电技术包括燃气发电、热电联产发电(CHP)、燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP)等。我省钢铁企业采用的燃气发电技术,成本和热效率相较CHP、CCPP技术偏低,燃气发电效率约30~35%,而CCPP机组是目前煤气发电最高效的机组,它在锅炉汽轮机的基础上增加了煤气燃烧膨胀功能[2],发电效率可达45~55%,但改造、运维成本也相对较高。在余热发电方面,钢铁企业的余热资源较为丰富,占生产总用能的37%,包括烧结余热(烧结烟气显热、冷却机废气显热、烧结矿显热等)、高炉煤气及炉渣余热、转炉余热(炼钢饱和蒸汽)、干熄焦余热(红焦显热)等[3]。铁前工序能耗约占总能耗的55%左右,烧结工序能耗仅次于高炉炼铁工序,但我省钢铁企业主要利用高炉煤气余热发电,烧结余热回收利用率较低。在余压发电方面,多数企业利用高炉炉顶煤气中的压力能及热能经透平膨胀发电(TRT),约可回收高炉鼓风能量的30%。当今BPRT技术日渐成熟,即通过煤气透平与电动机同轴驱动高炉鼓风机组[4],将回收的能量直接作为旋转机械能补充在轴系上,有效避免TRT发电中的能量转换损失,实现能量高效回收利用,但我省仅4家钢铁企业投运BPRT鼓风同轴机组(替代TRT)。1.3水泥、垃圾焚烧发电企业发电运营管理相对粗放水泥生产过程中,水泥窑烟气余热占熟料生产总热耗的30%,由于窑头锅炉(AQC炉)热效率约75%、窑尾锅炉(SP炉)热效率约30%、汽轮机热效率约40%,水泥行业余热发电总热效率并不高,约13%~22%。因此,多数企业更重视熟料生产系统,并未对余热发电效率进行考核。我省垃圾焚烧发电企业共16家,普遍选用机械排炉作为焚烧炉,日处理量均在300t/d以上,采用凝汽式汽轮机发电,年发电量22.96亿kW·h,平均发电煤耗699.97gce/kW·h。目前,我国日处理量300t/d以上的垃圾焚烧发电厂,热效率约17%~23%、发电煤耗约530~720gce/kW·h,测算结果(699.97gce/kW·h)在合理值范围内,但发电效率仍存较大提升空间。由于国家通过电价补贴、税收优惠等政策大力扶持垃圾焚烧产业,近三年多数企业依靠规模扩张获取利润,而管理模式趋于粗放、运行效率偏低[5]。同时,目前行业能耗限额标准缺位,DBJ/T13—93—2015《福建省生活垃圾焚烧厂运行维护、检测监管及考核评价标准》侧重考核环保、安全指标,并未体现能效指标,多数企业重环保轻节能,能耗在线监测相对滞后,普遍未对发电效率进行分析。

  2对策建议

  2.1热电联产企业应加快完善能源计量管理,加强能源统计分析。相关主管部门应建立倒逼退出机制,对通过实施节能技改、加强能源管理后依旧未能发挥热电联产节能优势的企业(即机组发电煤耗超出我省大型公用电厂火电机组平均发电煤耗),建议强制关停或限期退出。2.2余能发电企业应加强能源计量数据采集、处理、统计分析。水泥企业应加强能源管理,合理选取篦冷机取风口位置,优化篦冷机配风,提高进入窑头锅炉废气的热量;加强锅炉、汽轮机定期检查和维护,保证发电效率;加强原燃材料进厂水分的控制,降低烘干热耗;强化余热发电系统运营管理,进行发电效率指标考核和对标,提升水泥窑余热回收利用率。钢铁行业企业,应进一步加强余能回收,特别是烧结工序余热资源回收利用,同时,有条件的企业应通过实施BPRT替代TRT发电项目,减少能源转换损失。2.3垃圾焚烧企业应加强电厂运维管理,化验分析入炉垃圾热值,建立健全能耗在线监测系统,加强对工艺装备、资源消耗、能源利用效率的监测管控。相关主管部门可通过开展垃圾焚烧发电能效领跑者示范项目建设、健全垃圾焚烧发电行业能耗标准体系等措施推动行业高质量可持续发展。2.4加快健全以提升热效率为重点、以全面落实节能目标责任制为保障的节能管理体系,将能源利用效率(如发电煤耗)纳入节能诊断、节能技改项目评估指标,加强企业精细化节能管理培训,引导企业节能从量到质的转变。2.522家大型公用火电厂占全省总装机容量90.43%、总发电量89.17%,其平均发电煤耗对全省平均发电煤耗影响较大,节能降耗空间大。建议重点对22家大型公用火电厂开展专项节能监测、节能诊断和能效对标,积极帮扶企业深挖节能潜力、持续提升能效水平。2.6强制贯彻电力节能调度。最大限度压缩(包括停用)低参数常规燃煤火力发电机组,对于服役年限超过20年的机组予以拆除淘汰,以降低全省发电煤耗,从而降低全省的电力折标系数。

  参考文献:

  [1]孙连强.浅论余热发电工艺和实现最佳效益的有效途径[EB/OL].[2015-09-25].8134565142248.html.

  [2]马志.钢铁企业煤气发电机组效率提升[J].河北冶金,2019(6):70-73.

  [3]吕炜.钢铁行业余热资源技术改造利用价值[J].科技传播,2013(13):50.

  [4]陕西鼓风机(集团)有限公司.煤气透平机与电动机同轴驱动的高炉鼓风机组:200620078605.3[P].2007-07-18.

  [5]朱妍.垃圾焚烧发电行业“痛点”待解[EB/OL].[2018-12-28].

  《福建省自备电厂及中小型公用电厂火电机组节能降耗对策研究》来源:《木工机床》,作者:曾斌

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