自备汽轮发电机组为企业带来节能效益

上海美亚金桥能源有限公司 范琳琳

1 概况

上海美亚金桥能源有限公司（以下简称上海美亚公司）是美亚电力中国控股公司与上海燃料公司、上海金桥开发公司于1995年11月开始合作投资生产经营蒸汽热能的企业。公司总部位于上海市浦东新区川桥路125号。上海美亚公司现有锅炉13台，合计蒸发量315t/h，为落户于上海浦东金桥开发区的通用汽车、夏普电器、华虹电子、华山医院等77家企业供应蒸汽热能。

1.1 能耗情况

上海美亚公司的第一热源生产厂位于上海市浦东金桥开发区的#3地块，现有燃煤锅炉6台，其中20t/h链条锅炉3台、35t/h循环流化床锅炉3台，合计蒸发量165t/h。年均外供蒸汽量61.5万吨、消耗原煤11万 吨、折合标准煤7.9万 吨。

企业6台生产动力以及办公、生活等年均消耗电能 1050万 kWh；每小时消耗电量 850～1500kWh。

1.2 热力参数

上海美亚公司供热管网始建于1998年，设计温度250℃、压力1.25MPa；3台20t/h链条锅炉建于1998～1999年，锅炉出口蒸汽温度250℃、压力1.25MPa；3台35t/h循环流化床锅炉建于2004～2006年，锅炉出口蒸汽温度450℃、压力3.82MPa。因扩建的3台35t/h循环流化床锅炉出口设计参数高于供热管网，在输入热力管网之前必须经过强制的减温减压处理。

2 降低能耗可行性分析

2.1 热能损失

随着金桥开发区外来企业的不断递增，区域工业蒸汽需求量日益增长，上海美亚公司于2004～2006年在第一热源厂先后扩建了3台UG-35/3.82-M4型循环流化床锅炉。UG-35/3.82-M4型循环流化床锅炉是无锡锅炉厂为6MW凝汽轮发电机组配套的电站锅炉，锅炉蒸汽参数为温度450℃、压力3.82Mpa。由于锅炉蒸汽参数高于目前上海美亚公司供热管网的设计参数，在实际生产运营中，为确保供热管网的安全运行，必须将3台35t/h锅炉出口的105t/h蒸汽经过减温减压处理到小于或等于250℃、1.25MPa后送入总长31000米的环状热力管网供出（参见表1）。

表1 蒸汽减压前后锅炉出口蒸汽减压前后热力参数值对比

强制降低水蒸汽的温度、压力以及大温差传热，都将会产生传热过程的熵增和不可逆热量损失。锅炉出口蒸汽经过减温减压处理后，虽然喷入减压器的减温水转换成蒸汽，使供出的蒸汽量大于锅炉的蒸发量，但是在对蒸汽进行减温减压的同时必然因不可逆热力过程产生熵增和热量损失（参见表 2）。

表2计算数据表明，将105t/h锅炉蒸汽经过减温减压处理后，理论上因熵增每小时损失的热量值为2780000kj/h。

表2 过热蒸汽减压、减温产生的热量损失计算

2.2 生产消耗电量

上海美亚公司的第一热源生产厂6台燃煤锅炉共有引风机、送风机、给煤机、给水泵、二次风机、电除尘器、空气压缩机；加上输煤、消防、水处理等公用设备合计用电负荷1600kw。日均消耗电量30000kWh，单位时间耗电1250kWh。对应产出每吨蒸汽需要消耗电能14kWh/t。

3 扩建自备汽轮发电机组

为有效利用3台UG-35/3.82-M4型循环流化床锅炉富余蒸汽参数的能量，降低因对锅炉蒸汽进行减温减压引起熵增造成的热损失，上海美亚公司于2006年提出在第一热源厂扩建1台自备汽轮发电机组的议题。意在将部分损失的热能转化为电能，解决部分生产用电，实现减少热力损失，节省能源消耗，降低企业生产成本。

根据上海美亚公司与上海国电公司签署“同意发电机组并入华东电网，但是不能向电网输送电量”有关协议；根据UG-35/3.82-M4型循环流化床锅炉蒸汽参数和供热管网设计热力参数；再根据国内小型汽轮发电机组生产企业定型产品性能及相关资料，经过有关专家深入专题探讨和广泛征集建议，最终优先选择了青岛汽轮机厂生产的B1.5-3.41/1.27背压汽轮机发电机组。选用该发电机组后的锅炉、汽轮机、供热管网热力参数见表3。

表3 锅炉、汽轮机、供热管网热力参数对比表

B1.5-3.41/1.27背压汽轮机发电机组的进汽参数与UG-35/3.82-M4型循环流化床锅炉蒸汽参数匹配，排汽参数接近上海美亚公司供热管网设计蒸汽参数。锅炉出口蒸汽经过汽轮机做功发电，排出背压蒸汽仅需减温处理就可并入供热管网。

2007年上海美亚公司扩建了1台由青岛汽轮机厂制造的B1.5-3.41/1.27背压汽轮机发电机组，于2008年4月投入生产运行，使过去单一的供热企业，成为热电联产的能源企业。

4 节能效果

上海美亚公司在2007年扩建B1.5-3.41/1.27型汽轮发电机组的同时，将原3台UG-35/3.82-M4型锅炉各自独立的主蒸汽系统改进成切换母管制系统，形成了任何1台锅炉可单独或3台锅炉可同时与汽轮机主蒸汽母管并列运行（见图1）。

自2008年4月B1.5-3.41/1.27背压汽轮机发电机组投入运行至今，机组运行状况稳定，外购电量显著减少，为上海美亚公司带来了可观的节能和经济效益，详见表4和图2、图3。

2008年上海美亚公司第一热源厂汽轮发电机组投入运行后，平均每个月同比减少消耗（购入）电量627500kwh，每年可节约电网电量150.6×104kwh，折合标准煤5271吨（发电煤耗按350g/kwh计算）。

表4 2007～2008年生产经济指标对比

投入汽轮发电机组运行后，锅炉产出蒸汽经过汽轮机做功消耗了部分能量，使平均外供每吨蒸汽消耗的标准煤同比增加了4kg/t。上海美亚公司第一热源厂平均每年产出蒸汽量为615000吨，因投运汽轮发电机组运行使每年外供每吨蒸汽增加的标准煤消 耗 量 为 2460（615000×0.004）吨。

平均每年企业的发电量折算的节约标煤消耗（5271吨）与蒸汽发电而增加的标煤消耗（2460吨）之差为整体节约标准煤量（5271-2460=2811）2811吨。

5 结论：

上海美亚金桥能源有限公司运用工程热力学熵增与热损失原理为切入点，利用业已建成的燃煤锅炉单一供热具有的富裕参数，通过投建汽轮发电机组有效回收曾被废弃的能量。通过一系列真实且有价值的参数数据进行经济对比，总结出企业扩建1台1.5MW背压汽轮发电机组后，因自发电而减少外购电量所获得能量，与蒸汽做功损失的能量的价值综合比较，使企业每年可获得节约2811吨标准煤的成效，此做法具有一定的推广价值，值得同类供热企业借鉴、参考。

庞麓鸣，汪孟乐，冯海仙，工程热力学，人民出版社，1982.