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1、青岛开源北海岸热电有限公司高新区清洁能源报告方案青岛开源热力设计研究院有限公司2011年06月过渡阶段2项目建设背景31远期阶段33热电冷三联供34一、项目建设背景青岛高新技术产业区（简称青岛高新区）位于胶州湾底部红岛北侧，辖区范围包括国家批准的市北新产业园、原海玉盐场、原城阳区新材料团地、原东风盐场东半场、东风盐场西半场，总规划面积约63.44km2，是临青岛市主城区唯一的大面积待开发区域。该区域距前湾港45km，距市中心35km，距流亭国际机场10km，紧邻环胶州湾高速公路、济青高速公路、胶济铁路等交通主干线，物流方便快捷，区位优势明显。根据高新区供热专业规划(20082020)，青岛高新
2、区新产业团地和核心区由开源北海岸热电有限公司负责集中供热。同时，为缓解经济发展与能源、环境之间的矛盾，高新区管委决定采用清洁能源供热的方式，因此我公司提出以下解决方案。二、过渡阶段过渡阶段方案由于天然气期内无法满足高新区的供应，北海岸热电公司建议在过渡阶段安装两台130t/h水煤浆蒸汽锅炉，此规模也符合高新区的供热专项规划。水煤浆是70年代末国际石油危机出现时的一项煤炭高新技术产品，它是将固态煤转变成液态煤燃料。水煤浆的外观、储存、燃烧、稳燃均与燃油相似，具有制备、储运环境污染小、含硫低的特点，锅炉燃用水煤浆炉内燃烧温度比其他炉型低100左右，可有效抑制氮氧化合物的生成，同时在水煤浆制备中加入
3、添加剂如醋酸钙，可直接实现炉内脱硫，脱硫成本低，大大减轻了污染物的排放，符合国家能源政策及环保政策。同时，水煤浆为湿磨制备，当燃用高挥发份原煤时，比较安全，由于浆体采用无级变速螺杆泵输送，有利于负荷调节；水煤浆灰分低，灰渣排量低，锅炉受热面磨损低于燃煤锅炉，特别是循环流化床锅炉。另外，国家为鼓励工业企业广泛应用水煤浆等清洁能源，对水煤浆生产和应用实行以下补助与奖励：每年财政安排600万元（排污费和预算各安排300万元）用于支持水煤浆产业发展与推广应用，对使用水煤浆的单位给予补贴；对推广应用先进单位进行奖励。（一）对新建水煤浆锅炉，按锅炉投资总额的10给予一次性补助；（二）由燃煤锅炉更换为水煤浆
4、锅炉的单位，按锅炉改造投资总额的20给予一次性补助；（三）由燃油、燃气锅炉和电锅炉更换为水煤浆锅炉的单位，一次性补助10万元；（四）对实施水煤浆集中供热项目的，优先考虑给予技术创新项目前期经费、技术贷款贴息等相应扶持和补助，优先安排国家和省级环保专项资金补助。同时，根据建设集中供热吨蒸汽量给予一次性奖励：3050吨小时（含50吨/小时）奖励30万元；50吨/小时以上奖励50万元。市推广应用水煤浆领导小组办公室负责审核和验收工作。补助和奖励资金从推广应用水煤浆专项资金中拨付。以上补助和奖励政策也适用于工业企业生产燃煤锅炉的治理改造及新建水煤浆锅炉。生产工艺流程水煤浆的制备有多种工艺，但基本上都是
5、由煤的洗选降灰、磨煤及成浆等工艺组成。其中最重要的部分是磨煤，最终制得的水煤浆是由6570%不同粒度分布的煤粉、3035%的水和不足1%的分散剂组成的。水煤浆的运输包括铁路、公路、船舶、管道，本工程水煤浆来自厂区制浆车间再采用管道输送至锅炉房。水煤浆的一般采用贮罐进行贮存，贮罐要有保温、防沉淀措施。燃烧原理由制浆车间输送来的水煤浆进入炉前缓冲罐，经过过滤器、供浆泵由压缩空气雾化后喷入炉膛，空气经送风机进入空气预热器加热后送入炉膛作为二次风。烟气经过过热器、省煤器、空气预热器从锅炉尾部排出。锅炉的灰渣主要由炉底和除尘器灰斗排出进入灰渣处理系统，脱硫效率40%，除尘效率99.5%均满足当前环保要求
6、，并留有一定富裕量，以适应将来环保要求。本工程对新建烟囱刷油漆和刷航标，刷油漆增加了烟囱的防腐性能，刷航标提高了烟囱的安全性，提醒飞行物的识别，这样同时满足工艺及城市规划要求。国内成熟的应用范例改造项目：山东白杨河220t/h、北京造纸一厂235t/h、茂名230t/h、北京印染厂20t/h、京西电厂10t/h新建项目：杭锅220t/h由北京燕山石化公司三电站点火成功；武锅220t/h由汕头万丰电厂成功投运。青岛后海热电公司2130水煤浆炉项目建设项目建设有利可行有利可行与燃煤锅炉比较结论从以上对比可以看出：水煤浆锅炉的优势远远大于燃煤锅炉，因此本项目过渡阶段建设水煤浆锅炉从经济、技术、环境、
7、能源、国家政策及法律法规等各个角度来看都是必要的，也是可行的；同时，本项目是国家鼓励发展项目，其建设符合青岛市城市供热条例之规定，是一项利国利民的工程。三、远期阶段远期阶段方案当前阶段，城市供热、热电联产项目多数还是以煤为热源，部分城市选用天燃气和电。电力工业中燃煤发电厂的装机容量占总装机容量的70以上。同时，燃煤发电厂又是严重的污染源，全国SO2总排放量的三分之一，NOX和粉尘总排放量的一半由燃煤发电厂产生。为更好的贯彻国家建设低碳社会、发展低碳经济的政策，过渡阶段之后如果采用天然气进行供热，开源北海岸热电公司将建设燃气蒸汽联合循环发电机组，建设时要根据高新区供热专项规划确定机组的规模。燃气
8、蒸汽联合循环发电机组具有如下优势：（一）电厂整体循环效率高。可由目前超临界600MW火电机组的40%提高到60%，把天燃气的资源利用率提高了50%，每台130t/h锅炉可节约标煤量29714.3吨/年，因而成为最有发展前途的发电技术。（二）对环境污染极小。燃气蒸汽联合循环采用天燃气为燃料，燃烧效率高，令火电厂最头疼的SO2没有了，NOX、CO排放量降低到几个至几十个mL/m3，而火电厂排放量基本为几百个mL/m3，燃气轮机可做隔音处理，减少了噪音污染。（三）在同等条件下，单位投资较低。目前大功率燃气蒸汽联合循环发电机组比投资费用为$500600/kW，而600MW燃煤超临界火电机组的比投资为$
9、1100/kW。（四）调峰性能好，启停快捷。联合循环发电机组可在10%100%范围内稳定运行。按目前发展趋势来看，为了提高电网的机动性和安全性，用占电网总容量15%20%燃气轮机作为应急备用电源和负荷调峰机组是完全有必要的。（五）占地少。联合循环机组无需煤场、输煤系统、除灰系统等，占地面积相当于同等规模的火电厂的30%40%，建筑面积相当于同等规模的火电厂的20%。（六）耗水量少。联合循环发电机组不需要大量的冷却水，25MW的火电发电机组冷却水量约5500t/h，而同等规模的联合循环发电机组耗水量仅为其1/3。（七）建设周期短，且可分期投产。（八）自动化程度高，运行人员少。一般为同等规模火电厂
10、人员的20%25%。总之，联合循环发电机组是一种有着显著优点的、有较大发展潜力的动力装置。随着世界性的电力体制改革，电力市场的建立，环境意识的增强，加快了联合循环发电的步伐。在21世纪，由联合循环取代传统锅炉汽轮机发电的模式已成定局。燃气蒸汽联合循环原理燃气蒸汽联合循环就是将燃气轮机循环与蒸汽动力循环相结合的系统。首先，燃气轮机是一种以气体作为工质、内燃、连续回转的叶轮式动力装置，其工作流程是：压缩机连续从外界吸入空气并使之增压后送入燃烧室与燃料混合燃烧成为高温高压的燃气；随后燃气在透中做功，推动透带动压气机和外负荷转子旋转，从透中排出的乏气排至大气中。由于燃气轮机工质放热温度很高（45060
11、0），因而有大量热量排入大气被浪费。对于蒸汽动力循环（郎肯循环，火电厂循环方式）来说，汽轮机进汽温度一般为540560，但是其放热均温度低，一般为3038，由于燃气轮机排气温度正好与郎肯循环最高运行温度接，因此将两者结合起来，就形成了前面提到的燃气蒸汽联合循环。在这种循环系统中，能源从高品位到低品位被逐级利用，形成能源的梯次利用，符合国家的能源利用政策。燃气蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机排气引入余热锅炉，产生高温高压蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电，因而其热能利用水有明显提高，目前其热效率接60%，较火电厂效率提高了20%。燃气蒸汽联合循环流程图联合循环发电设备分类联合循环发电设备配套可采用
12、1台燃气轮机+1台锅炉+1台汽轮机的“一拖一”的方式；也可采用多台燃气轮机+多台锅炉+1台汽轮机的“多拖一”的方式，其中燃气与蒸汽两部分组合方式不同，联合循环有余热锅炉型、排气补燃型、增压燃烧锅炉型、加热锅炉给水型。鉴于采用联合循环的主要目的是提高效率，因此目前应用最多、发展最快的是余热锅炉型联合循环；另外根据红岛高新区负荷情况，开源北海岸热电公司建议采用“多拖一”方式，即多台燃气轮机+多台余热锅炉+1台汽轮机的“多拖一”的方式，满足负荷发展需求。常规燃煤火电与联合循环比较国内外应用范例国内第一台燃气蒸汽联合循环发电机组在鞍钢竣工投产。中海石油气电集团莆田燃气电厂一期建设4套目前世界先进的39
13、万千瓦M701F级燃气-蒸汽联合循环发电机组，成功投入商业发电运行。国内首台6F级燃气蒸汽联合循环发电机组在克拉玛依建成。联合循环发展远景综上所述，从高效节能、清洁减排的角度考虑，天然气发电无疑是国家政策支持的，但是这种支持是有条件的，这从国家发改委2007年8月提出的天然气利用政策和由国家发改委、国家环保局、国家电监会和国家能源办公室联合签发的节能发电调度办法（试行）等文件中可以清晰的解读。在国家发改委2007年8月提出的天然气利用政策对天然气发电做出了一定的约束。政策中综合考虑天然气利用的社会效益、环保效益和经济效益等各个因素，并根据不同用户的用气特点，将天然气利用分为优先类、允许类、限制
14、类和禁止类。在限制类中提出“非重要用电负荷中心建设利用天然气发电项目”，在禁止类提出“陕、蒙、晋、皖等十三个大型煤炭基地所在地区建设基荷燃气发电项目”。国家之所以没有将天然气发电放到急迫发展的位置上，主要有以下原因：1、天然气并不是可再生的一次性能源，与煤炭资源相比，我国自有天然气资源也并不丰富，仅为世界均水的4.3%。因此如何利用天然气资源，是一个需要慎重研究的问题。2、天然气价格持续高涨，降低了其发电的竞争力，增大了天然气发电厂资产保值的难度。3、随着我国工业化、城市化进程加快，天然气用户日益增多，天然气主要以居民生活、化工及城市交通等为应用方向。因此，远期阶段是否建设燃气蒸汽联合循环发电
15、机组还要根据国家大的政策方针来决定。三、热电冷三联供三联供在高新区的应用建议燃气冷热电“三联供”系统，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机运行，产生的电力满足用户的电负荷需求，发电机排出的高温烟气通过余热直燃机或余热锅炉等设备向用户供热、供冷的系统。通过该系统可实现能源的梯级利用，从而大大提高能源的综合利用效率。下图为该系统的流程图：三联供系统的优点是：（1）蒸汽不再降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可提高能源利用率；（2）增大机组负荷率，增加机组发电，减少冷凝损失；（3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，提高劳动生产率；代替数量大、型式多的分散空调，改善环境景观，避免“热岛”现象。高新区作为青岛市规划建设的第三代生态科技新城，清洁能源的推广和应用势在必行。“三联供”作为国家“十二五”重点推广的能源利用模式，高新区理应“先行先试”。根据“三联供”系统在国、内外的发展及应用情况，并结合高新区实际，建议在中央智力岛或正阳路以南商务区内选择一处单体商务或办公楼宇建设三联供系统。投资主体以项目单位为主，为提高其积极性，建议管委有关部门根据国家、省、市相关政策尽快出台扶持及补贴政策；同时公用事业中心也将与泰能燃气就其保障能力、优惠气价等进行协商和谈判。考虑到电力上网协调难度大、周期长的特点，建议在项目设计和运行中遵循“热电联
