山东省生物发电进行供热改造的可行性分析研究

陈训刚++魏秀梅

摘要：山东省的生物发电项目已经发展初具规模，随着新型城镇化进程的快速发展，建设城镇清洁能源供热体系的迫切需求，改建或新建生物质热电联产项目实现生物质供热，有了推广实施的必要。本文从对生物发电项目进行供热改造的三个主要方式进行了介绍和比较。

关键词：生物发电；热改造；可行性；分析研究

中图分类号：TM619；F426.61 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）024-000-01

一、山东省能源消费与城市化进程的关系

山东省是能源消费大省，能源消费主要以化石能源为主，随着城市化发展进程的持续推进和消费需求不断增长，能源资源瓶颈制约日益突出，环境约束日益加剧。

2006年底，我国第一个生物质直燃发电示范项目——国能单县生物发电厂在山东省投产运营。此后，国能、国电、中节能等多家企业陆续在我省开发建设生物质直燃发电项目。截至2015年，全省已投产生物质直燃发电项目35个，总装机容量约85万千瓦，已投产垃圾发电项目20个，总装机容量36.7万千瓦，生物发电已初具规模

二、生物发电供热改造

对已投产运行的生物发电项目进行供热改造，主要有低真空循环水供热、换热外供采暖热水、循环热泵供热三种方案。

1.低真空循环水供热

（1）系统介绍

循环水供热的基本原理是对凝汽发电机组实施低真空运行，减少汽轮机凝汽器中的冷源损失（占能量总损失的60%以上）。采用此方案要保证采暖用户温度平稳，需以热定电。

（2）工艺改造方案

一般汽轮机可以承受最高排气温度75℃，最高排气背压30KPa。因此汽轮机本体不需要进行改造。

由于热网循环水压力较高，需对凝汽器做加强处理。还需考虑排汽温度升高容易引起凝汽器铜管的结垢问题。

新增换热站内需要设置3台热网循环水泵，2台2台变频调速补水泵（变频控制）、1套热网过滤器。

（3）供热能力

经热平衡计算对比，以1X30MW机组为例（汽机型号为N30-8.83），低真空运行时，发电功率下降为27.4MW。供回水温度为65℃/50℃时，对应循环水量为3990t/h，供热量为247GJ/h，最大供热面积达到约140万m2（人口2～4万人）。

（4）供热平衡问题

为保证机组稳定运行，须有循环水供热系统故障时的补救措施。一种是增加热源备用锅炉（兼做启动锅炉），一种是与其他供热热源并网，互为备用。

2.换热外供采暖热水

（1）系统介绍

基本原理同现在大型的热电联产机组供热方式。

（2）工艺改造方案

订货时选择抽凝机组，或改造纯凝发电机组（打孔抽汽量约为30 t/h）。经调研发现山东省内的大部分生物发电机组，已在除氧器抽汽接口预留了供热抽汽，抽汽量为45 t/h（抽汽参数约为0.3MPa/190℃）。

暖通部分新增换热站，站内需要设置2～3台热网换热器、3台热网循环水泵，1套软化水处理装置、1台凝结水回收装置和2台变频调速补水泵（变频控制）。

（3）供热能力

经热平衡计算对比，目前预留供热抽汽口的机组相对于纯凝工况出力下降为23.1MW，供热量为110GJ/h，最大供热面积达到约65万m2（人口1～2万人）。

（4）供热平衡问题

事故方案有两种选择，一种方法是增加热源备用锅炉（兼做启动锅炉），相对于循环水供热方案的启动锅炉，所需容量小，投资较低。一种方法是与其他供热热源并网，互为备用。

3.循环热泵供热

此系统方案可利用部分或全部循环水作为余热热源承担热网基本负荷，利用少量汽轮机抽汽作为驱动热源。与低真空供热系统相比，供水温度更高，供热量大。但是热泵的初始投资较高，不适用于快速扩张的城镇化发展进程，因此不再详细对比研究。

三、新型城镇化供热方式的对比分析

无论采用哪一种形式，均存在机组供热能力与实际供热面积的最佳配比问题。换热外供采暖热水系统供水温度较高且调节方便，但采暖季机组发电受影响大，因此适于供热负荷较小的项目。低真空供热系统可在设计时将热负荷分为基本热负荷和尖峰热负荷，由凝汽器担负基本热负荷，增设尖峰加热器承担尖峰热负荷，提高了供热的安全可靠性。与低真空循环水供热相比，吸收式热泵供热方式供热量大，且调节性好，但系统复杂投资较大。

四、技术经济分析及结论

1.投资估算

分析两炉两机（2×15MW）和一炉一机（1×30MW）生物质发电工程低真空供热改造情况。两炉两机（2×15MW）静态投资约为581万元，一炉一机（1×30MW）静态投资约为544万元。

2.资金筹措

本工程资金来源由自有资金和商业银行贷款两部分组成，自有注册资本金占20%，其余资金为项目融资，按申请银行贷款考虑。贷款利息按6.55%计算，贷款年限为10年（包括建设期），还款方式为本金等额。

3.财务评价及效益分析

财务评价按《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）编制，采用中国电力规划设计

基础数据：秸秆价格按260元/吨，水价按1.5元/吨，热价按35元/GJ；两炉两机（2×15MW）工程年供热量64.6万GJ；一炉一机（1×30MW）工程年供热量62万GJ。

项目缴纳的税金包括增值税、销售税金附加、所得税。该供热工程项目增值适应税率为13%，销售税金附加包括城市维护建设税和教育费附加，分别按增值税的5%和5%计征，所得税税率为25%。

五、结论

供热改造后，实现热电联产、改善城市环境，提高了能源利用率。在能促进当地经济发展，扩大供热面积，提高当地财政收入，调整地方产业结构，提升当地可再生能源利用比例等方面发挥了良好的社会效益，因此对生物质发电进行供热改造是可行的，值得推广的。