燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠選址實踐研究

摘 要

1 前言 天然氣占我國能源比重較低，根據(jù)統(tǒng)計2009年只占一次能源消費(fèi)的3.9%，而一般發(fā)達(dá)國家天然氣占一次能源比重則有10%以上。隨著西氣東輸、川氣東送、俄氣南下、東海氣上
1 前言
    天然氣占我國能源比重較低，根據(jù)統(tǒng)計2009年只占一次能源消費(fèi)的3.9%，而一般發(fā)達(dá)國家天然氣占一次能源比重則有10%以上。隨著西氣東輸、川氣東送、俄氣南下、東海氣上岸等天然氣管線的建設(shè)和投運(yùn)，國家天然氣大管網(wǎng)逐漸形成。而在未來，隨著節(jié)能減排國策的不斷推行，二氧化硫減排、NOx減排、碳減排等重重壓力將會不斷的壓到耗能和污染物排放大戶——電廠的身上，所以天然氣熱電廠的建設(shè)與燃煤熱電廠的逐步淘汰成為重要的選擇。2011年9月底國家能源局表明：隨著天然氣供應(yīng)量逐步增加，未來將在我國東南沿海中心大城市規(guī)劃布局建設(shè)一批燃?xì)怆姀S，更是釋放了傳統(tǒng)燃煤電廠在整個發(fā)電行業(yè)中所占比例將逐步降低的信號。
2 天然氣熱電廠選址的基本要求
    天然氣熱電廠的選址所考慮的因素除了要顧及天然氣氣源這一特殊因素外，在其他方面所要考慮的因素要比傳統(tǒng)燃煤電廠要少的多，如傳統(tǒng)燃煤電廠需要考慮燃煤的供給和儲存、灰渣的儲存、污染物排放的限制、用地面積較大等因素。而天然氣熱電廠在不重點(diǎn)考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的前提下，則只需要重點(diǎn)考慮水源、天然氣氣源、熱用戶分布情況、輸電距離等因素。
2.1 水源
    電廠的生產(chǎn)需要大量的水源，主要用于鍋爐補(bǔ)充水、主輔機(jī)冷卻水等，對于供熱電廠還需考慮由于供熱而增加的水量?，F(xiàn)在許多地方都注重了水的綜合利用率，大部分電廠都建設(shè)了冷卻塔或者考慮建設(shè)冷卻塔以提高水的循環(huán)利用率。盡管天然氣電廠所需水量大約為普通燃煤電廠的三分之一，但是由于其生產(chǎn)的特殊性，需要在電廠選址時考慮水源的連續(xù)穩(wěn)定性，對于熱電廠尤其如此。但由于現(xiàn)場條件的種種原因，有些電廠的選址并不能完全滿足水源條件，為此需要考慮非天然水源的綜合利用，這盡管增加了一定的投資量，但是在水的綜合利用方面確是一大進(jìn)步，而且也符合國家的節(jié)水政策。
2.2 天然氣氣源
    在天然氣氣源量能滿足條件的前提下，為了投資上的考慮應(yīng)盡量減少氣源站到電廠的距離及沿線施工費(fèi)用。但輸氣管道的建設(shè)尚需符合較多的安全規(guī)范，因此在輸氣管線線路的選擇上需要重點(diǎn)考慮這些限制。但是若考慮天然氣電廠啟停時對燃?xì)夤芫W(wǎng)沖擊影響，則有較長的輸氣管線反而有利。另外，氣源的壓力應(yīng)較高，最好接近電廠所需壓力，這樣可以減少電廠側(cè)的調(diào)壓站投資。
2.3 熱力中心
    同普通燃煤熱電廠一樣，在選址前應(yīng)做好熱用戶的調(diào)查，并與政府做好溝通，盡量導(dǎo)向性的將大熱用戶集中布置。熱電廠位置應(yīng)盡量位于熱負(fù)荷的中心區(qū)域，若不能滿足此選址要求也應(yīng)盡量減少與主要大用戶之間的距離。這樣一方面可以減少熱力管網(wǎng)的建設(shè)投資，另一方面在熱力管網(wǎng)投運(yùn)后能夠減少相應(yīng)的管損。
2.4 輸電距離
    應(yīng)盡量減少與變電站間的距離，一方面可以減少投資，另一方面則可以減少相應(yīng)的輸電損失。
2.5 其他要求
    (1) 與居民區(qū)的安全間距要求。我國目前燃?xì)鉄犭姀S的布置主要考慮布置在人口相對比較密集、環(huán)保要求較高、需熱量相對較大的地區(qū)，但是燃?xì)廨啓C(jī)噪聲相對汽輪機(jī)噪聲要大，因此，在布置燃?xì)鉄犭姀S時應(yīng)注意控制與居民區(qū)等的間距要求，應(yīng)不小于120m。
    (2) 應(yīng)考慮電廠當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保排放要求，并關(guān)注環(huán)保政策的持續(xù)性，對于部分環(huán)保排放要求較高的地區(qū)，燃?xì)怆姀S的優(yōu)勢更為突出。
    (3) 對于燃?xì)怆姀S的周邊道路只需考慮大件運(yùn)輸即可，而不必象普通燃煤電廠需考慮煤炭運(yùn)輸?shù)纫蛩亍?/span>
3 某天然氣熱電廠選址實踐
3.1 背景介紹
    南方某中等規(guī)模城市由于城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、節(jié)能減排等多方面的要求，需要在經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)原有一家燃煤熱電廠的基礎(chǔ)上再建設(shè)一家燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠。燃?xì)鉄犭姀S規(guī)劃規(guī)模為2×1OOMW+2×90MW級機(jī)組，分兩期建設(shè)。一期建設(shè)規(guī)模為2×6FA燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，方案為2臺燃機(jī)+1臺抽凝機(jī)組，投產(chǎn)后年供熱量約195萬GJ，年供電量約11億kWh，最大日補(bǔ)水量約0.912萬m3，年耗氣量約2.48億Nm3。
3.2 選址實踐
    (1) 水源
    盡管南方水量豐富，但是在規(guī)劃電廠周同沒有較好的自然水源，為此有兩個方案可供選擇。方案一是選擇自來水；方案二是選擇附近污水處理廠的中水進(jìn)行處理達(dá)到電廠用水標(biāo)準(zhǔn)后做為電廠水源。方案一的優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)穩(wěn)定、路徑短，缺點(diǎn)是使用成本較高；方案二的優(yōu)點(diǎn)是使用費(fèi)用較低，其價格遠(yuǎn)低于自來水價格，可以大幅減少電廠在購水上的支出，缺點(diǎn)是水質(zhì)不容易保證且供水路線較長，而且中水回用技術(shù)在國外，尤其日本已有較為成熟的運(yùn)用，但是在我國還尚未大范圍推廣。
    兩個方案的優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯，為此綜合考慮開發(fā)區(qū)實際情況及工程實際需要，最終選擇生產(chǎn)補(bǔ)水及生活用水目前均采用自來水，但遠(yuǎn)期生產(chǎn)用水逐步過渡到使用污水處理廠中水，這樣一方面滿足了電廠當(dāng)前的實際需要，另一方面又提高了水資源將來綜合利用的可行性。
    本工程對于水源的選擇，對于缺水或者水資源較為緊缺的地區(qū)有一定的借鑒意義。對于生活用水，為保證安全可靠，首先選擇自來水，生產(chǎn)用水在條件滿足的情況下應(yīng)首先考慮污水處理廠中水回用，其不僅緩解了水資源緊張問題，提高了水資源利用率，而且減少了污水排放數(shù)量。
    (2)氣源
    由于城市門站直線距離電廠不足3km，管線距離僅4.5km，為此電廠所需天然氣從市門站接出，并用專線直供電廠。考慮到電廠二期擴(kuò)建及減少啟停和事故狀態(tài)下對天然氣管網(wǎng)的沖擊，管徑選擇為DN600。但是目前的城市門站只能滿足電廠一期工程的需要，為此一期供氣工程利用現(xiàn)狀高壓系統(tǒng)，在現(xiàn)狀進(jìn)站總管設(shè)置三通后，經(jīng)計量(成撬設(shè)置)后直供電廠。同時與E游公司申請增加一路供應(yīng)，配合電廠進(jìn)行二期改造工程。擴(kuò)容后的門站將不僅能滿足電廠擴(kuò)建的需要而且也能滿足城市將來發(fā)展的需要。
 

    供氣管線建設(shè)盡管是新擴(kuò)建區(qū)域，但是由于城市擴(kuò)張速度較快的原因，進(jìn)廠管線需穿越多個復(fù)雜地段，期間需穿越繞城高速、河道、高壓電纜溝等，還需與原有建筑保持一定安全間距，最后在4個方案中選擇了相對涉及面較小但是管線略長的線路(見圖1)，盡管在一定程度上增加了施工費(fèi)用，但是減少了在施工期間的協(xié)調(diào)難度和由此而帶來的相關(guān)的技術(shù)措施費(fèi)用。
    (3) 熱力管網(wǎng)
    選址前對未來熱用戶進(jìn)行了調(diào)查，見表1。
    從表1中可以看出，擬選廠址重點(diǎn)考慮了大用戶布局的前提下，在距離最大熱用戶最近的同時兼顧了其他主要熱用戶，減少熱力管網(wǎng)建設(shè)復(fù)雜程度，并且可以在管網(wǎng)投運(yùn)后減少相應(yīng)的管損。
    (4) 輸電距離
本工程接入條件極好，距離最近的220kV變電站僅2km左右，而且沿途順暢，無阻礙物，并且由于此變電站正處于建設(shè)階段，由于協(xié)調(diào)及時，預(yù)留了間隔，減少了大量的改造投資。
表1 未來熱用戶情況預(yù)測
序號
熱用戶名稱
介質(zhì)
近期用氣量(t/h)
離擬選廠址距離(km)
類型
壓力(MPa)
溫度(℃)
1
甲食品公司
飽和蒸汽
1.1
190
6
0.55
2
乙食品公司
飽和蒸汽
1.1
190
20
1.25
3
丙公司
過熱蒸汽
1
200
40
1.2
4
丁家電公司
飽和蒸汽
1.1
190
12
1.2
5
戊食品公司
飽和蒸汽
1.1
190
90
0.55
 
合計
 
 
 
168
 
4 總結(jié)
    (1) 隨著天然氣供應(yīng)氣源的不斷增加及國家環(huán)保政策的不斷收緊，在國內(nèi)的許多大型城市，如上海、北京等都已率先逐步用燃?xì)怆姀S來替代傳統(tǒng)的燃煤電廠，未來天然氣電廠的建設(shè)將興起發(fā)展高潮。
    (2) 天然氣電廠由于其對比于燃煤熱電廠具有多重優(yōu)勢，尤其在選址方面，除了燃?xì)夤芫€這一制約性因素外，在土地、環(huán)保等方面的限制因素要遠(yuǎn)少于燃煤電廠，具有較大的選址靈活性，這個優(yōu)勢的存在對于燃?xì)怆姀S的推廣建設(shè)有較好的推動作用。，
參考文獻(xiàn)
1 聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠簡介.中國電力網(wǎng)，http：∥www.chinapower.com.cn/article/1025/art1025721.asp
2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定DL/T 5174
3 城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范GB50494-2009
 
(本文作者：汪晨暉 樊倩 程喜兵 杭州市燃?xì)?集團(tuán))有限公司 310017)