節(jié)能管理與電熱生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性研究

梁偉（中國石油集團(tuán)電能有限公司熱電二公司)

我國是能源資源嚴(yán)重短缺的國家，石油、天然氣人均剩余可采儲量僅有世界平均水平的7.7%和7.1%，儲量比較豐富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。因此，節(jié)能降耗工作始終是國家能源發(fā)展的總方針，節(jié)約資源已成為我國基本國策。國家《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》明確，到2025 年，全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，能源消費總量要得到合理控制。近年來，國家對燃煤電廠能耗指標(biāo)管控日趨嚴(yán)格，對節(jié)能、降耗工作提出更高要求，這要求企業(yè)必須將節(jié)約資源擺在企業(yè)發(fā)展的首要位置，加強(qiáng)節(jié)能降耗管理，采取技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境和社會可接受的一切節(jié)能措施。作為熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，更加合理、有效地利用好資源和能源，持續(xù)降低電熱產(chǎn)品單位能耗，才能不斷提高生產(chǎn)經(jīng)營效益，保證企業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、高質(zhì)量發(fā)展[1-2]。

1 現(xiàn)狀和問題

中國石油集團(tuán)電能有限公司熱電二公司是熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，既是電熱能源生產(chǎn)單位，也是煤炭、水和電等能源消耗大戶。公司現(xiàn)裝機(jī)容量為200 MW，包括2 臺50 MW 背壓型和1 臺100 MW 雙抽型汽輪發(fā)電機(jī)組，以及乘銀網(wǎng)和讓龍網(wǎng)獨立運行的熱網(wǎng)首站，年民用采暖供熱量約900×104GJ。目前存在裝機(jī)容量小、自動化程度偏低、設(shè)備老舊等問題，節(jié)能管理還不夠精細(xì)、完善，原材料消耗量大、能耗偏高[3-5]。對標(biāo)電力系統(tǒng)同等規(guī)模先進(jìn)電廠，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在一定差距，如公司供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗298.46 g/kWh，對標(biāo)電廠僅為290.20 g/kWh。為落實國家節(jié)能降耗政策，減少資源、能源消耗，必須加強(qiáng)節(jié)能管理，努力降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)經(jīng)營效益。

2 分析和對策

通過對電熱生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備和生產(chǎn)過程的梳理分析，要減少能源消耗，降低企業(yè)電熱生產(chǎn)成本，就必須建立完善、有效的節(jié)能管理體系，加大節(jié)能技術(shù)改造，從技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能兩個方面開展好節(jié)能降耗工作[6]。

2.1 明確方向

一般說來，節(jié)能管理大致可以分為技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能兩個方面。技術(shù)節(jié)能主要是通過對設(shè)備、系統(tǒng)改造，加大高效、低耗設(shè)備的應(yīng)用，以技術(shù)更新和設(shè)備升級降低生產(chǎn)能耗。近幾年，隨著2#機(jī)組背壓改造、熱網(wǎng)循環(huán)水汽動改造等重點節(jié)能項目實施，在技術(shù)節(jié)能方面取得良好效果，解決了2#汽機(jī)冷源損失及熱網(wǎng)系統(tǒng)耗電量大等問題，標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗和發(fā)電供熱廠用電率大幅降低，技術(shù)節(jié)能措施收效明顯，并在持續(xù)推進(jìn)。另一方面，由于能源消耗涉及電熱生產(chǎn)的諸多系統(tǒng)、設(shè)備和環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)完善、指標(biāo)管控等方面還存在一些短板，一些關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)低于同類型先進(jìn)企業(yè)，在管理節(jié)能方面，還存在一定差距，通過完善管理節(jié)能，持續(xù)降低能源消耗，也是企業(yè)節(jié)能管理的另一項重點工作[7-10]。

2.2 確定目標(biāo)

對近年來公司主要生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，公司每年煤炭消耗量約145×104t，花費生產(chǎn)成本約5 億元，廠用電年消耗約19 200×104kWh，減少售電收入約9 700 萬元，年消耗生產(chǎn)生活用水約700×104t，耗費生產(chǎn)成本約4 700 萬元，此三項消耗生產(chǎn)成本最多。因此，確定節(jié)能管理重點關(guān)注和控制的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就是煤耗、廠用電率和水耗。公司近三年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與氣進(jìn)指標(biāo)對比見表1。

表1 近三年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與氣進(jìn)企業(yè)指標(biāo)對比Tab.1 Statistics of main economic indicators in the past three years

縱向分析企業(yè)近三年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并與先進(jìn)電廠進(jìn)行對比，綜合考慮設(shè)備、系統(tǒng)以及運維條件差異，通過管理節(jié)能措施，降控年度主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1）供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗控制在295.04 g/kWh 以內(nèi)，供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗控制在40.30 kg/GJ 以內(nèi)。

2）發(fā)電廠用電率控制8.78%以內(nèi)，供熱廠用電單耗控制9.16 kWh/GJ 以內(nèi)。

3）發(fā)電水單耗控制在3.35 kg/kWh 以內(nèi)，供熱水單耗控制在0.35 t/GJ 以內(nèi)。

通過開展3#機(jī)組綜合節(jié)能改造、鍋爐送風(fēng)機(jī)變頻改造和給水泵汽動改造技術(shù)節(jié)能項目的研究，對各項目降耗能力進(jìn)行測算。項目實施后，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗、發(fā)電廠用電率和發(fā)電水單耗等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較項目實施前將有較大幅度降低。

2.3 對策措施

為保障各主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)降控目標(biāo)的實現(xiàn)，在管理節(jié)能方面，細(xì)化梳理主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響因素，找出導(dǎo)致能耗偏高的主要原因，制定并落實針對性的管理節(jié)能措施，努力實現(xiàn)年度指標(biāo)降控目標(biāo)；在技術(shù)節(jié)能方面，加快推進(jìn)3#機(jī)組綜合節(jié)能改造、鍋爐送風(fēng)機(jī)變頻改造和給水泵汽動改造技術(shù)節(jié)能項目，確保技術(shù)節(jié)能項目降控目標(biāo)順利完成。

2.3.1 管理節(jié)能措施

結(jié)合電熱生產(chǎn)實際，分類制定重點能耗指標(biāo)降控推進(jìn)落實表，三項指標(biāo)降控推進(jìn)落實見表2。明確了3 類6 項具體指標(biāo)降控目標(biāo)、降控對策、責(zé)任部門和完成時限，并對對策落實情況進(jìn)行跟蹤、檢查，確保年度管理節(jié)能降耗目標(biāo)的實現(xiàn)。

表2 三項指標(biāo)降控推進(jìn)落實Tab.2 Implementation of reduced control of three indicators

2.3.2 技術(shù)節(jié)能措施

1）3#汽輪機(jī)組綜合節(jié)能改造項目是通過對3#汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)行零出力改造，將低壓缸局部及連通管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，非采暖期熱負(fù)荷較小時低壓缸正常投入運行，采暖期熱負(fù)荷較大時切除低壓缸，大幅降低3#汽輪機(jī)冷源損失，增大采暖抽汽至低壓熱網(wǎng)加熱蒸汽量。為保證改造后的機(jī)組安全平穩(wěn)運行，此次改造將同步更換新型加強(qiáng)型末級與次末級葉片，優(yōu)化低壓缸測點布置，完善噴水降溫系統(tǒng)，加裝葉片振動在線監(jiān)測系統(tǒng)以及其他輔機(jī)系統(tǒng)防護(hù)措施，改造后的供熱系統(tǒng)見圖1。

圖1 改造后的供熱系統(tǒng)Fig.1 Heating system after transformation

項目實施后，3#機(jī)組采暖抽汽流量增至196 t/h，相當(dāng)于減少標(biāo)煤消耗約13 645 t，并實現(xiàn)機(jī)組運行方式靈活調(diào)節(jié)，每年還可減少循環(huán)水消耗約25.5×104t，該工況年度運行約90 d。按公司年發(fā)電量105 000×104kWh，供電量87 948×104kWh 計算，機(jī)組改造后標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗降低15.51 g/kWh，發(fā)電水單耗降低0.24 kg/kWh，能耗指標(biāo)對比見表3。

表3 3#機(jī)組改造前后能耗指標(biāo)對比Tab.3 Comparison of energy consumption index before and after the transformation of 3# unit

2）針對熱電二公司鍋爐送風(fēng)機(jī)工頻運行存在出力偏大，能耗偏高問題，降低送風(fēng)機(jī)耗電量，改善送風(fēng)機(jī)及電動機(jī)運行條件，對5 臺鍋爐送風(fēng)機(jī)電動機(jī)進(jìn)行變頻改造。該項目安裝9 臺變頻器，其中4 臺變頻器電動機(jī)功率為355 kW，年均運行時間為160 d；5 臺變頻器電動機(jī)功率為560 kW，年均運行時間為210 d，電動機(jī)額定電壓均為6 000 V。風(fēng)機(jī)變頻改造運行參數(shù)及耗電對比見表4。

表4 風(fēng)機(jī)變頻改造運行參數(shù)及耗電對比Tab.4 Comparison of operation parameters and power consumption of fan conversion transformation

項目實施后，提高了鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，年節(jié)約廠用電621.36×104kWh，按照年發(fā)電量10.5×108kWh 計算，降低發(fā)電廠用電率0.59%。

3）通過對2 臺2DGB-9J 型鍋爐給水泵進(jìn)行節(jié)能改造，將原電動機(jī)驅(qū)動改為汽輪機(jī)驅(qū)動，驅(qū)動1.05 MPa、280 ℃的中溫中壓蒸汽，其排汽參數(shù)為0.2 MPa、172 ℃，排至熱網(wǎng)低壓加熱器用于供熱，不僅實現(xiàn)蒸汽能量的梯級利用，還大幅降低給水系統(tǒng)耗電量，提高機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性。汽動給水泵汽水系統(tǒng)設(shè)計方案見圖2。

圖2 汽動給水泵汽水系統(tǒng)設(shè)計方案Fig.2 Design schemes of vapor system for steam feed pump

2DGB-9J 型給水泵配套電動機(jī)的額定功率為1 600 kW，轉(zhuǎn)速為2 980 r/min，選配背壓式汽輪機(jī)型號為B1.6-1.05/0.2，額定功率為1 600 kW，額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min，額定進(jìn)汽量為20.3 t/h，年運行時間約180 d。汽動泵改造前后電熱能耗統(tǒng)計見表5。

該項目減少給水泵電量消耗1 106.2×104kWh，降低發(fā)電廠用電率1.05%。

按公司電價0.63 元/kWh，蒸汽熱價45 元/GJ 計算，項目年度綜合收益為546.95 萬元。

上述技術(shù)節(jié)能項目的實施，大幅降低了供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗、發(fā)電廠用電率和發(fā)電水單耗等，在管理節(jié)能降控目標(biāo)完成的基礎(chǔ)上，技術(shù)節(jié)能項目指標(biāo)降控目標(biāo)見表6。

表6 技術(shù)節(jié)能項目指標(biāo)降控目標(biāo)Tab.6 Reduced control target of technical energy conservation project index

3 實施效果

2023 年上半年，公司各相關(guān)部門細(xì)化措施、落實責(zé)任、提升管理、強(qiáng)化監(jiān)督，認(rèn)真落實各項降耗保障措施，管理節(jié)能收效明顯，全面實現(xiàn)公司年度各項能耗降控目標(biāo)。

1）供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗293.31 g/kWh，較年度指標(biāo)低1.73 g/kWh；供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗40.3 kg/GJ，與年度降控目標(biāo)持平。

2）發(fā)電廠用電率8.32%，較年度指標(biāo)低0.46 個百分點；供熱廠用電單耗8.87 kWh/GJ，較年度供指標(biāo)低0.29 kWh/GJ。

3）發(fā)電水單耗3.32 kg/kWh，較年度指標(biāo)低0.03 kg/kWh；完成供熱水單耗0.34 t/GJ，較年度指標(biāo)低0.01 t/GJ。

技術(shù)節(jié)能方面，下半年，公司全力推進(jìn)節(jié)能改造項目實施，3#機(jī)組綜合節(jié)能改造項目完成后，將大幅降低公司供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗15.51 g/kWh，降低發(fā)電水單耗0.24 kg/kWh；送風(fēng)機(jī)變頻改造和汽動給水泵節(jié)能改造項目完成后，將降低發(fā)電廠用電率1.64個百分點，技術(shù)節(jié)能降耗效果會更明顯，并將持續(xù)推動企業(yè)高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

通過管理節(jié)能工作的開展，上半年已實現(xiàn)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 485 t，減少企業(yè)成本支出112 萬元，減少廠用電消耗786×104kWh，增加企業(yè)售電收入393 萬元，節(jié)約生產(chǎn)用水40×104t，降低用水成本232 萬元，全面完成年度主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)降控目標(biāo)。技術(shù)節(jié)能項目完成后，將減少年度標(biāo)煤消耗約13 645 t，減少年度發(fā)電用水約25.5×104t，減少年度廠用電消耗1 727.56×104kWh，技術(shù)節(jié)能降耗的效果將更加凸顯。后續(xù)，公司還將不斷完善節(jié)能管理體系建設(shè)，持續(xù)做好技術(shù)節(jié)能項目研究推廣，并堅持常態(tài)化開展管理節(jié)能，以推進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和持續(xù)提升效益。