導讀:采用冷、熱、電三聯供方式,能夠實現能源梯級利用、提高能源利用效率、促進節能減排、改善大氣環境、帶動產業結構升級,具有顯著的環保效益和社會效益。
某啤酒廠天然氣分布式能源項目位于四川新都工業園區,由1臺6MW級燃氣輪機分布式能源機組、配套供冷熱管網和天然氣支線管網等組成。該項目采用冷、熱、電三聯供方式,能夠實現能源梯級利用、提高能源利用效率、促進節能減排、改善大氣環境、帶動產業結構升級,具有顯著的環保效益和社會效益,對四川省分布式能源的發展具有典型的示范作用。
1、項目簡介
1.1主要生產指標
該項目年發電量4300萬kWh,年供蒸汽15萬t,年供冷水28萬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t/a,減排SO?160t/a,減排NOx43t/a,減排煙塵29t/a。
1.2生產過程
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產系統以燃氣內燃機為基礎,利用天然氣燃燒產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10kV線路與用戶和電網連接,根據啤酒廠用電情況決定余電上網還是電網補充。燃氣內燃機產生的余熱和煙氣在設備自帶的余熱鍋爐進行熱量交換,一路產生蒸汽直供用戶;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生蒸汽作為調峰備用。該項目向啤酒廠提供生產所需的電力、蒸汽、冷水,實現冷、熱、電三聯供,能源綜合利用率達82.34%,具有顯著的節能減排和環境保護效益。
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、發電機、余熱鍋爐、溴化鋰機組、冷卻塔、10kV母線、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、蒸汽聯箱和分汽缸等設備組成。
2、項目運行情況
2.1總體運營情況
燃氣鍋爐從2015年1月20日起正式連續該啤酒廠供蒸汽,6月下旬燃機連續向啤酒廠供電力。全年發電量達到1800萬kWh,供蒸汽13萬t,供冷水2萬t。
2.2項目優勢
(1)能源綜合利用率高
傳統的火力發電廠,煤燃燒發電的利用率35%左右;用煤做燃料發電并供熱的熱電廠;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80%。該能源站采用冷、熱、電三聯供,能源綜和利用率更加顯著提高,綜合利用率可達82.34%。
(2)項目投資少、見效快,經濟效益顯著
不用再單獨上脫硫、脫硝等系統,可節省大量固定資產投資;占地少,無需煤場、輸煤系統、除灰系統;建廠周期短,可以分段投產,投產快。項目從正式開工到正式供汽只用了4個月,在保證正常供汽生產的情況下,進行燃氣輪機安裝調試;運營成本低、人力成本小,由于燃機自動化程度高,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,質量較輕,尺寸較小的原因,所以燃機啟停快,一般啟動到帶滿負荷需20min。相對于火電,在調節負荷峰谷差時,效果明顯。
(4)減排效果顯著
碳排放對環境變化的影響越來越受到世界各國的重視。本項目燃機采用SoLoNOx環形,干式低排放燃燒技術,因此和國內已有的內燃機相比,在環境保護方面更具有優勢,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%,在節能減排過程中發揮重要作用。
2.3經濟效益分析(2015年為例)
電能收入:年供電量為1800萬kWh(自用和余電比約為6:4),目前的市電電價為0.6元/kWh,余電上網價0.73元/kWh,發電收入約為1173萬元。
熱能收入:年蒸供應量為13萬t,熱能單價為270元/t,熱能收入約為3510萬元。
供冷收入:年冷水供應量為2萬t,冷水供應單價2元/t,供冷收入約為4萬元。
項目年天然氣消耗量1200萬m,天然氣價格為2.5元/m³,成本為3000萬元。
此項目分布式冷熱電聯產系統在理論上的節能效益約為1173+3510+4-3000=1687萬元。
3、調試和運營中的問題
(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調節門壓力等級低,無法穩定調整鍋爐水位,靠人員在就地調整,門桿已彎曲變形,后經換成高壓調節門后,鍋爐水位自動調節正常,調節門已無門桿彎曲變形現象發生。
(2)積極溝通協調,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大。該站2臺燃氣鍋爐及1臺余熱鍋爐生產的蒸汽匯集到蒸汽聯箱,通過送出蒸汽管送到分汽缸供啤酒廠使用。由于啤酒廠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大幅度波動,容易波動到鍋爐水位保護動作值,從而影響鍋爐的安全運行。最后,通過增大分汽缸容積,緩解啤酒廠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,同時滿足啤酒廠蒸汽質量,提高能源站的安全性和經濟性。
(3)通過設計變更,提高運行可靠性
該站輔機設備380V電源設計無備用電源。若出現廠用變故障,機組將全停,通過增加1臺380V低壓站用變解決此項問題。同時,項目設計無油庫、檢修室等安全生產必須需設施,經設計變更完善上述功能設施。
(4)與廠家緊密配合,消除設備隱患
最為汽輪機的配套設備,增壓機啟動后,轉速迅速上升,出口壓力快速上升超過閥值至增壓機跳閘,經運行人員和廠家調整增壓機再循環管后,增壓機出口氣壓可以控制。
4、結論
隨著國家“互聯網+智慧能源”引擎的發動,真正的分布式能源“大時代”即將來臨。冷熱電聯產、能源梯級利用使區域型系統分布式能源具備多種優勢,如能效高、清潔環保、安全可靠、削峰填谷和經濟效益好等等。因此,在不久的將來,分布式能源站一定能成為節能減排、綠色發展的生力軍。
責任編輯: 李穎