上海美亞金橋能源有限公司 范琳琳

1 概況

上海美亞金橋能源有限公司（以下簡(jiǎn)稱上海美亞公司）是美亞電力中國(guó)控股公司與上海燃料公司、上海金橋開發(fā)公司于1995年11月開始合作投資生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)蒸汽熱能的企業(yè)。公司總部位于上海市浦東新區(qū)川橋路125號(hào)。上海美亞公司現(xiàn)有鍋爐13臺(tái)，合計(jì)蒸發(fā)量315t/h，為落戶于上海浦東金橋開發(fā)區(qū)的通用汽車、夏普電器、華虹電子、華山醫(yī)院等77家企業(yè)供應(yīng)蒸汽熱能。

1.1 能耗情況

上海美亞公司的第一熱源生產(chǎn)廠位于上海市浦東金橋開發(fā)區(qū)的#3地塊，現(xiàn)有燃煤鍋爐6臺(tái)，其中20t/h鏈條鍋爐3臺(tái)、35t/h循環(huán)流化床鍋爐3臺(tái)，合計(jì)蒸發(fā)量165t/h。年均外供蒸汽量61.5萬噸、消耗原煤11萬 噸、折合標(biāo)準(zhǔn)煤7.9萬 噸。

企業(yè)6臺(tái)生產(chǎn)動(dòng)力以及辦公、生活等年均消耗電能 1050萬 kWh；每小時(shí)消耗電量 850～1500kWh。

1.2 熱力參數(shù)

上海美亞公司供熱管網(wǎng)始建于1998年，設(shè)計(jì)溫度250℃、壓力1.25MPa；3臺(tái)20t/h鏈條鍋爐建于1998～1999年，鍋爐出口蒸汽溫度250℃、壓力1.25MPa；3臺(tái)35t/h循環(huán)流化床鍋爐建于2004～2006年，鍋爐出口蒸汽溫度450℃、壓力3.82MPa。因擴(kuò)建的3臺(tái)35t/h循環(huán)流化床鍋爐出口設(shè)計(jì)參數(shù)高于供熱管網(wǎng)，在輸入熱力管網(wǎng)之前必須經(jīng)過強(qiáng)制的減溫減壓處理。

2 降低能耗可行性分析

2.1 熱能損失

隨著金橋開發(fā)區(qū)外來企業(yè)的不斷遞增，區(qū)域工業(yè)蒸汽需求量日益增長(zhǎng)，上海美亞公司于2004～2006年在第一熱源廠先后擴(kuò)建了3臺(tái)UG-35/3.82-M4型循環(huán)流化床鍋爐。UG-35/3.82-M4型循環(huán)流化床鍋爐是無錫鍋爐廠為6MW凝汽輪發(fā)電機(jī)組配套的電站鍋爐，鍋爐蒸汽參數(shù)為溫度450℃、壓力3.82Mpa。由于鍋爐蒸汽參數(shù)高于目前上海美亞公司供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，為確保供熱管網(wǎng)的安全運(yùn)行，必須將3臺(tái)35t/h鍋爐出口的105t/h蒸汽經(jīng)過減溫減壓處理到小于或等于250℃、1.25MPa后送入總長(zhǎng)31000米的環(huán)狀熱力管網(wǎng)供出（參見表1）。

表1 蒸汽減壓前后鍋爐出口蒸汽減壓前后熱力參數(shù)值對(duì)比

強(qiáng)制降低水蒸汽的溫度、壓力以及大溫差傳熱，都將會(huì)產(chǎn)生傳熱過程的熵增和不可逆熱量損失。鍋爐出口蒸汽經(jīng)過減溫減壓處理后，雖然噴入減壓器的減溫水轉(zhuǎn)換成蒸汽，使供出的蒸汽量大于鍋爐的蒸發(fā)量，但是在對(duì)蒸汽進(jìn)行減溫減壓的同時(shí)必然因不可逆熱力過程產(chǎn)生熵增和熱量損失（參見表 2）。

表2計(jì)算數(shù)據(jù)表明，將105t/h鍋爐蒸汽經(jīng)過減溫減壓處理后，理論上因熵增每小時(shí)損失的熱量值為2780000kj/h。

表2 過熱蒸汽減壓、減溫產(chǎn)生的熱量損失計(jì)算

2.2 生產(chǎn)消耗電量

上海美亞公司的第一熱源生產(chǎn)廠6臺(tái)燃煤鍋爐共有引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、給水泵、二次風(fēng)機(jī)、電除塵器、空氣壓縮機(jī)；加上輸煤、消防、水處理等公用設(shè)備合計(jì)用電負(fù)荷1600kw。日均消耗電量30000kWh，單位時(shí)間耗電1250kWh。對(duì)應(yīng)產(chǎn)出每噸蒸汽需要消耗電能14kWh/t。

3 擴(kuò)建自備汽輪發(fā)電機(jī)組

為有效利用3臺(tái)UG-35/3.82-M4型循環(huán)流化床鍋爐富余蒸汽參數(shù)的能量，降低因?qū)﹀仩t蒸汽進(jìn)行減溫減壓引起熵增造成的熱損失，上海美亞公司于2006年提出在第一熱源廠擴(kuò)建1臺(tái)自備汽輪發(fā)電機(jī)組的議題。意在將部分損失的熱能轉(zhuǎn)化為電能，解決部分生產(chǎn)用電，實(shí)現(xiàn)減少熱力損失，節(jié)省能源消耗，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

根據(jù)上海美亞公司與上海國(guó)電公司簽署“同意發(fā)電機(jī)組并入華東電網(wǎng)，但是不能向電網(wǎng)輸送電量”有關(guān)協(xié)議；根據(jù)UG-35/3.82-M4型循環(huán)流化床鍋爐蒸汽參數(shù)和供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)熱力參數(shù)；再根據(jù)國(guó)內(nèi)小型汽輪發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)定型產(chǎn)品性能及相關(guān)資料，經(jīng)過有關(guān)專家深入專題探討和廣泛征集建議，最終優(yōu)先選擇了青島汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的B1.5-3.41/1.27背壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。選用該發(fā)電機(jī)組后的鍋爐、汽輪機(jī)、供熱管網(wǎng)熱力參數(shù)見表3。

表3 鍋爐、汽輪機(jī)、供熱管網(wǎng)熱力參數(shù)對(duì)比表

B1.5-3.41/1.27背壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的進(jìn)汽參數(shù)與UG-35/3.82-M4型循環(huán)流化床鍋爐蒸汽參數(shù)匹配，排汽參數(shù)接近上海美亞公司供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)蒸汽參數(shù)。鍋爐出口蒸汽經(jīng)過汽輪機(jī)做功發(fā)電，排出背壓蒸汽僅需減溫處理就可并入供熱管網(wǎng)。

2007年上海美亞公司擴(kuò)建了1臺(tái)由青島汽輪機(jī)廠制造的B1.5-3.41/1.27背壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，于2008年4月投入生產(chǎn)運(yùn)行，使過去單一的供熱企業(yè)，成為熱電聯(lián)產(chǎn)的能源企業(yè)。

4 節(jié)能效果

上海美亞公司在2007年擴(kuò)建B1.5-3.41/1.27型汽輪發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，將原3臺(tái)UG-35/3.82-M4型鍋爐各自獨(dú)立的主蒸汽系統(tǒng)改進(jìn)成切換母管制系統(tǒng)，形成了任何1臺(tái)鍋爐可單獨(dú)或3臺(tái)鍋爐可同時(shí)與汽輪機(jī)主蒸汽母管并列運(yùn)行（見圖1）。

自2008年4月B1.5-3.41/1.27背壓汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行至今，機(jī)組運(yùn)行狀況穩(wěn)定，外購(gòu)電量顯著減少，為上海美亞公司帶來了可觀的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益，詳見表4和圖2、圖3。

2008年上海美亞公司第一熱源廠汽輪發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行后，平均每個(gè)月同比減少消耗（購(gòu)入）電量627500kwh，每年可節(jié)約電網(wǎng)電量150.6×104kwh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤5271噸（發(fā)電煤耗按350g/kwh計(jì)算）。

表4 2007～2008年生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

投入汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行后，鍋爐產(chǎn)出蒸汽經(jīng)過汽輪機(jī)做功消耗了部分能量，使平均外供每噸蒸汽消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤同比增加了4kg/t。上海美亞公司第一熱源廠平均每年產(chǎn)出蒸汽量為615000噸，因投運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行使每年外供每噸蒸汽增加的標(biāo)準(zhǔn)煤消 耗 量 為 2460（615000×0.004）噸。

平均每年企業(yè)的發(fā)電量折算的節(jié)約標(biāo)煤消耗（5271噸）與蒸汽發(fā)電而增加的標(biāo)煤消耗（2460噸）之差為整體節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量（5271-2460=2811）2811噸。

5 結(jié)論：

上海美亞金橋能源有限公司運(yùn)用工程熱力學(xué)熵增與熱損失原理為切入點(diǎn)，利用業(yè)已建成的燃煤鍋爐單一供熱具有的富裕參數(shù)，通過投建汽輪發(fā)電機(jī)組有效回收曾被廢棄的能量。通過一系列真實(shí)且有價(jià)值的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比，總結(jié)出企業(yè)擴(kuò)建1臺(tái)1.5MW背壓汽輪發(fā)電機(jī)組后，因自發(fā)電而減少外購(gòu)電量所獲得能量，與蒸汽做功損失的能量的價(jià)值綜合比較，使企業(yè)每年可獲得節(jié)約2811噸標(biāo)準(zhǔn)煤的成效，此做法具有一定的推廣價(jià)值，值得同類供熱企業(yè)借鑒、參考。

龐麓鳴，汪孟樂，馮海仙，工程熱力學(xué)，人民出版社，1982.