600 MW亚临界机组工业供热改造方案分析

杨志群 郑立军

（华电电力科学研究院有限公司 浙江杭州 310030）

0 引言

热电联产是降低机组煤耗、提高电厂能源利用率的有效措施。随着工业现代化不断发展，电厂进行工业供热改造是必然趋势。目前，已有学者对机组工业供热改造进行了广泛分析研究［1-3］。孙士恩等［1］利用模型分析了不同供热方式的经济性，发现了临界抽汽量点，在临界点以上，中排抽汽效益更好。李秉正等［2］对超临界600 MW 抽汽供热汽轮机组应用于工业供热的安全性和经济性进行了分析。陈媛媛等［3］利用等效焓降法对比分析了再热冷段供热与再热热段供热的热经济性。

本文对某电厂600 MW 亚临界机组工业供热改造方案进行论述，同时分析供热价格制定的合理性。

1 供热技术方案分析

1.1 机组概况

电厂现装机2×600 MW 汽轮机，型号为N600-16.7/538/538-1，机型为亚临界、一次中间再热、冲动式、单轴三缸、四排汽凝汽式汽轮机，锅炉型号为DG2028/17.45-II5，炉型为亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热式锅炉。目前机组为纯凝机组。

1.2 设计基本参数

本次改造工业蒸汽主要用于驱动空分系统中的凝汽式工业汽轮机，需满足参数压力0.63 MPa，温度350 ℃，流量176.5 t/h。具体参数配置如表1。

表1 工业汽轮机参数

1.3 供热方案分析

考虑电厂2×600 MW 机组常年在60%THA 工况运行，结合当地热电联产政策，机组改造后供热工况下的电负荷变化不大。

根据汽机厂家提供的600 MW 机组供热改造热力特性，在60%THA 抽176.5 t/h 工况下，四段抽汽压力为0.834 MPa，温度为397.9 ℃，四段抽汽在该工况下可满足用户参数需求。在55%THA 抽176.5 t/h 工况下，四段抽汽压力为0.785 MPa，温度为393.6 ℃，四段抽汽在该工况下可满足用户参数需求。

综上分析，四段抽汽可以满足用户需求。本次改造对2×600 MW 机组进行打孔抽汽供热改造，即在连通管上开孔，顺汽流方向在开孔后的管道上加装蝶阀，通过蝶阀调整抽汽压力，实现调整抽汽的目的。开孔后引出一根抽汽管道，通过逆止阀、快关阀及调节阀接至用户处。

1.4 汽轮机本体改造方案

本次改造需对汽轮机本体现有的部分结构进行改造，具体如下：

（1）原中低压连通管需要进行改造。对原中低压连通管进行整体抬高，并对管道支撑进行加强。

（2）在中低压连通管上加装抽汽压力调整蝶阀。该阀门全关时仍能保证低压缸的最小冷却流量。

（3）增加采暖抽汽母管及其支吊架（包括弹簧支架、立柱组件等），抽汽管道与连通管垂直水平安装，支架考虑连通管抽汽压力调整蝶阀的荷载。

（4）抽汽管道上增设安全阀、抽汽逆止阀（电磁）、抽汽快关阀（液动）、抽汽调节阀（电动），上述阀门安装在供热管道上，阀门安装位置由现场情况确定，安全阀、抽汽逆止阀、快关阀必须尽量靠近汽轮机。

（5）为保证供热可靠性，本次改造需同时对两台机组进行改造。改造的内容包括管道改造、阀门安装、DEH 和DCS 改造等内容。

1.5 蒸汽疏水系统

本次改造汽机厂房内蒸汽管道采用母管制。在汽机平台层，两台机组的抽汽管道引出后向西引出，汇成母管后向北穿墙后供出。用户工业汽轮机作功后的凝结水进行回收，凝结水管道以母管的形式回到汽机厂房，并分别回到2×600 MW 机组的凝汽器中。

1.6 供热对煤耗的影响

根据汽机厂家提供的改造前后的热平衡图，以60%THA纯凝工况和60%THA 抽汽176.5 t/h 为基础，计算供热对2×600 MW 机组煤耗的影响，具体结果如表2。60%THA 抽汽176.5 t/h 工况相比60%THA 纯凝工况，全年节煤量3.54 万t。

表2 供热对煤耗的影响

2 供热价格分析

2.1 总投资

根据汽机厂家提供的报价清单，单台机组本体改造投资约880 万元，包括设备供货、安装、调试、DEH 和DCS 改造等全部费用，2 台机组改造投资约1 760 万元。另外供汽母管和疏水母管改造部分投资约440 万元，包括管道、阀门、热工测点、DCS 改造、设计、安装、调试等内容。本项目总投资约2 200万元，同时考虑利旧资产1 953 万元。

2.2 总成本分析

供热成本费用包括燃料动力费、职工工资及福利费、折旧费、修理费、其他制造费、其他管理费、财务费用。

（1）燃料动力费。本次改造后年供汽量139.80 万t，年供汽耗煤量17.12 万t，按照标煤价格751.32 元/t 计算，年供汽燃料成本12 862.60 万元，具体分析如表3 所示。

表3 供汽成本计算表

（2）折旧费。折旧费按固定资产价值乘以综合折旧率计取。固定资产折旧年限为20 a，采用直线折旧法，残值率为5%。

（3）修理费。本次改造取修理费率为2.5%。

（4）职工工资及福利费、劳保统筹和住房基金。项目拟定人员2 人，年人均工资为95 500 元，福利费率70%。福利费项包括福利费、住房基金、劳保统筹费、教育经费、工会经费、补充养老费、医疗保险费、公伤保险费等。

（5）其他费用。包括其他制造费、其他管理费。其他制造费率取1.5%，其他管理费率取8%。

（6）财务费用。由建设投资贷款及流动资金贷款利息组成。长期贷款基准利率按近五年长期贷款利率加权平均值4.9%计算，流动资金贷款利率按4.35%计算。

2.3 总收入分析

本次改造后年供汽量139.80 万t，按照供热价格86.00 元/t计算，供热收入12 022.80 万元；全年节煤量3.54 万t，按照标煤价格751.32 元/t 计算，年节煤收入2 659.67 万元；全年合计实现总收入14 682.47 万元，具体分析见表4。

表4 收入计算表

2.4 供热价格分析

综合总投资、总成本、总收入分析，本次改造所得税后的投资回收期为11.63 a，资本金内部收益率11.31%。因此按目前86 元/t（含税）供热价格，经济性一般，建议提高热价或争取政府财政补贴及热电联产优惠政策。

3 结论

本文对电厂2×600 MW 亚临界机组工业供热改造技术方案进行了分析，得出结论如下：

（1）本项目工业供热改造完成后，可使机组供电煤耗下降13.3 g/kWh，年节约标煤3.54 万t，节能效益显著。

（2）本项目供热价格制定偏低，导致项目经济性一般，建议提高热价或争取政府财政补贴及热电联产优惠政策。