火电厂供给工业蒸汽项目可行性研究

山西省长治市山西潞光发电有限公司 武 江

山西潞光发电有限公司承担建设和运营山西长子高河2×660MW低热值煤发电项目，2021年6月两台机组均投产发电。宋村产业园区2021年底最小供汽总量为64t/h，近期最大用汽量总计126t/h、远期最大用汽量总计186t/h，蒸汽供给方式为蒸汽供给、热量交换、疏水回收。潞光电厂发展集中供汽，可为园区提供环保、经济及可靠的工业蒸汽。项目实施后将取代园区内分散的工业锅炉，节约大量燃煤、燃气，减少大量烟尘、二氧化硫、氮氧化物和灰渣排放量，改善长子县区域的环境质量。园区内新建的石膏厂全部用潞光电厂石膏为原料进行生产，工业蒸汽做为生产介质。目前工业园区蒸汽需求量约15t/h（间断用汽）。正在筹建的石膏厂、建材厂用汽量35t/h（连续用汽）。

由于园区内各用汽企业所需蒸汽参数及生产工艺都不一样，电厂抽出的过热蒸汽（高温高压）通过架空蒸汽管网统一输送至各用汽企业后，企业设置减温减压及换热装置，调整到所需的压力和温度后进行利用。企业工艺利用后经换热器和疏水器后转化为冷凝水，回收至潞光电厂利用。目前宋村工业园区已开展实施工业蒸汽管道的安装工程。

针对工业蒸汽供给事宜，潞光公司分别向东方锅炉厂、东方汽机厂、西北电力设计院等单位发函咨询。东方锅炉厂回复：单台机组满负荷工况冷段抽汽量最大允许75t/h，50%负荷工况冷段抽汽量最大允许38t/h；
东方汽机厂回复：单台机组满负荷工况冷段抽汽量最大允许100t/h，单台机组50%负荷工况冷段抽汽量最大允许100t/h；
西北电力设计院回复：在现有条件下可实施蒸汽供给项目。

宋村工业园区供汽参数1.20MPa、温度250～380℃，博可思（长子）石膏有限责任公司（石膏厂）工业蒸汽需求参数1.30MPa、温度280℃，潞光电厂对外供蒸气参数1.50MPa、温度300℃。

2.1 工业蒸汽的选择

依据东方汽轮厂提供的660MW超超临界发电机组热平衡图，可用于工业供汽的抽汽参数为汽轮机一段、二段、三段、四段抽汽，其中冷段抽汽做为工业用汽汽源经济性可靠性最优。设计院设计冷段供临机加热管管径Ф219×12，蒸汽蒸汽流量198t/h（50%负荷蒸汽流量：62.8t/h蒸汽流速按照50m/s计算）。

为满足宋村工业园区及石膏厂、建材厂的工业蒸汽参数需求，计划将汽机系统冷段供临机加热管道进行改造，利用邻机加热蒸汽管道气动调节阀将冷段蒸汽减压至1.5MPa，增加减温器，将温度控制在300℃后对外提供工业蒸汽，蒸汽流量120t/h(单台机组60t/h)，用于满足近期工业用户的蒸汽需求。依据机组负荷，确保机组安全运行情况下调整对外供汽量。工业蒸汽系统如下。

系统流程：正常运行期间#1、#2机组邻机加热管道调节阀后隔离阀关闭，工业蒸汽供汽隔离阀打开，系统压力设定值为1.50MPa，通过调节阀控制压力，工业蒸汽管道设置安全阀；
凝结水做为减温器减温水，控制蒸汽温度为300℃。机组启动阶段工业蒸汽供汽隔离阀关闭；
项目界限划分：山西潞光发电有限公司负责潞光电厂内部工业蒸汽管道的改造建设，以厂区围墙为界，厂外部分由用汽方投资建设。

2.2 实施方案

向长子县宋村园区供工业蒸汽方案：在确保机组稳定运行条件下，利用汽轮机冷段抽汽做为汽源，经压力调节阀、减温器后，依据蒸汽用户需求将蒸汽参数控制在1.50MPa、温度300℃后，做为宋村园区工业蒸汽汽源。回水系统：工业蒸汽用户冷凝后的回水，经过各企业的疏水回收泵分别接至回水母管，回水经水质检测合格后分为两路进入两台锅炉的疏水扩容器，疏水回收率98%。

向博可思（长子）石膏有限责任公司供工业蒸汽方案：潞光公司脱硫石膏产量30万t/年，生产1t石膏需要蒸汽量0.5t，蒸汽用量约15万t/年(25t/h)。考虑今后规划的建材厂的蒸汽用量（8～10t/h)，按照35t/h计算。石膏厂、建材厂工业蒸汽管道Ф377×9，材质为20#钢。蒸汽参数1.3MPa、温度280℃，比容0.209m3/kg，用汽量35t/h，管径DN350，流速21.1m/s。供汽期间需加强对汽轮机运行参数的监视；
冷段蒸汽的减少也会对锅炉运行造成影响，需加强锅炉参数观测调整。回水系统：石膏厂蒸汽经过疏水扩容器冷凝后，由疏水泵回收接至回水母管，经水质检测合格后分为两路进入两台锅炉的疏水扩容器。疏水回收率约70%。建材厂蒸汽全部消耗，疏水不回收。

2.3 厂外工业蒸汽管道路由情况

宋村工业园区位于潞光电厂东南侧2.2公里，工业蒸汽管道供宋村工业园区蒸汽管网路：工业蒸汽管道从潞光电厂围墙外沿张下线东侧、创业街、689县道、顶管敷设过326省道敷设过热蒸汽管线，管道全长约6.2km，沿途预留分支接口分别至山西长子县轩阳物流有限公司、山西华夏丹朱红酒业有限公司、长治市浩润食品有限公司（园区最末端蒸汽用户管线长度4.3公里）、山西省长治市潞酒有限公司。

博可思（长子）石膏有限责任公司及建材厂位于潞光电厂西侧扩建端0.8公里，正在规划筹建。工业蒸汽供石膏厂、建材厂管网路：工业蒸汽管道从#1锅炉西侧综合管架工业蒸汽母管接出，沿着输灰管线向西敷设，经扩建端预留场地接至用户接口。

表1 蒸汽成本计算表

表2 工业蒸汽二氧化碳减排量计算（近期）

潞光电厂向长子县宋村园区供工业蒸汽项目蒸汽供应按照50万吨/年设计。敷设工业蒸汽供汽管道一根600米（管径DN600），敷设工业蒸汽供石膏厂蒸汽管道一根800米（管径DN350），敷设蒸汽疏水回用水管道一根1000米（管径DN250）。

潞光电厂向长子县宋村园区供工业蒸汽管道安装工程管道长度约600米；
蒸汽管道从邻机加热管道经减压减温引出，与蒸汽母管汇合经锅炉房、汽机房C排外侧柱、集控楼外侧柱后引至土建炉侧综合管架下方，在启动锅炉房附近下管架，后经厂区部分建筑后接至厂区围墙边分界线处。在潞光电厂东侧围墙内1米与厂外工业蒸汽主管网对接。工业蒸汽管道主管管径DN600（Φ630×15）、支管管径DN350（Φ377×10），设计压力2.0MPa、350℃。

潞光电厂向石膏厂、建材厂供工业蒸汽管道长度800米，管道从工业蒸汽管道从#1锅炉西侧综合管架工业蒸汽母管接出，沿着输灰管线向西敷设，经扩建端预留场地接至用户接口。工业蒸汽管道管径DN350（Φ377×10），设计压力2.0MPa、350℃；
工业蒸汽回水管道安装工程管道长度约1000米，回水管道母管从厂区围墙分界线处引接，沿着蒸汽管道路由逆向敷设，分别接至两台锅炉的

疏水扩容器备用接口。回收水管道主管管径DN250（Φ273×6）、支管管径DN200（Φ219×5），设计压力0.7MPa(a)、80℃。含蒸汽系统配套的阀门、测量仪表及相关支吊架、保温油漆、土建工程及相关配套设施的安装工程。本项目投资800万元。

3.1 经济效益

依据对宋村产业园区内现有企业进行调研，项目投产初期2022年蒸汽量用量约1.5万吨。随着宋村工业园区在建项目的投产，工业蒸汽消耗量将会逐渐增加。潞光电厂向长子县宋村园区供工业蒸汽项目，趸售工业蒸汽含税热价为120元/t（110.09元/t不含税），蒸汽冷凝水部分回收，疏水回水保证在98%以上。如回收率低于98%，损失的冷凝水量按照50元/t加收费用。经过核算，工业蒸汽供热成本94.93元/吨（不含税价）。工业蒸汽供热利润15.16元（不含税价）。项目实施后2022年工业园区可供汽1.5万吨。随着园区企业的建成蒸汽用量会逐渐增加，利润额随之增长，预计6年内可回收投资。

3.2 环保效益

2022年度预计两台机组年发电量56.1亿kWh，按85%负荷率计算运行小时约5000h，平均供汽流量约15000÷5000=3吨/小时，煤耗降低约0.3g/kWh，全年节约标煤约56.1亿×0.3g/kWh=1683吨，减排二氧化碳38847t/年，关闭5t/h小锅炉1座。随着园区企业的建成，蒸汽用量的逐渐增加，煤耗进一步降低。