燃氣—蒸汽聯合循環熱電廠選址實踐研究

摘 要

1 前言天然氣占我國能源比重較低，根據統計2009年只占一次能源消費的3.9%，而一般發達國家天然氣占一次能源比重則有l0%以上。隨著西氣東輸、川氣東送、俄氣南下、東海氣上岸等
1 前言
天然氣占我國能源比重較低，根據統計2009年只占一次能源消費的3.9%，而一般發達國家天然氣占一次能源比重則有l0%以上。隨著西氣東輸、川氣東送、俄氣南下、東海氣上岸等天然氣管線的建進和投運，國家天然氣大管網逐漸形成。而在未來，隨著節能減排等重重壓力將會不斷的壓到耗能和污染物排放大戶—電廠的身上，所以天然氣熱電廠的建設與燃煤熱電廠的逐步淘汰成為重要的選擇。2011年9月底國家能源局表明：隨著天然氣供應量逐步增加，未來將在我國東南沿海中心大城市規劃布局建設一批燃氣電廠，更是釋放了傳統燃煤電廠在整個發電行業中所占比例將逐步降低的信號。
2 天然氣熱電廠選址的基本要求
天然氣熱電廠的選址所考慮的因素除了要顧及天然氣氣源這一特殊因素外，在其他方面所要考慮的因素要比傳統燃煤電廠要少的多，如傳統燃煤電廠需要考慮燃煤的供給和儲存、灰渣的儲存、污染物排放的限制、用地面積較大等因素。而天然氣熱電廠在不重點考慮當地電網和網架結構的前提下，則只需要重點考慮水源、天然氣氣源、熱用戶分布情況、輸電距離等因素。
2.1水源
電廠的生產需要大量的水源，主要用于鍋爐補充水、主輔機冷卻水等，對于供熱電廠還需考慮由于供熱而增加的水量。現在許多地方都注重了水的綜合利用率，大部分電廠都建設了冷卻塔或者考慮建設冷卻塔以提高水的循環利用率。盡管天然氣電廠所需水量大約為普通燃煤電廠的三分之一，但是由于其生產的特殊性，需要在電廠選址時考慮水源的連續穩定性，對于熱電廠尤其如此。但由于現場條件的種種原因，有些電廠的選址并不能完全滿足水源條件，為此需要考慮非天然水源的綜合利用，這盡管增加了一定的投資量，但是在水的綜合利用方面確是一大進步，而且也符合國家的節水政策。
2.2天然氣氣源
在天然氣氣源量能滿足條件的前提下，為了投資上的考慮應盡量減少氣源站到電廠的距離及沿線施工費用。但輸氣管道的建設尚需符合較多的安全規范，因此在輸氣管線線路的選擇上需要重點考慮這些限制。但是若考慮天然氣電廠啟停時對燃氣管網沖擊影響，則有較長的輸氣管線反而有利。另外，氣源的壓力應較高，最好接近電廠所需壓力，這樣可以減少電廠側的調壓站投資。
2.3熱力中心
同普通燃煤熱電廠一樣，在選址前應做好熱用戶的調查，并與政府做好溝通，盡量導向性的將大熱用戶集中布置。熱電廠位置應盡量位于熱負荷的中心區域，若不能滿足此選址要求也應盡量減少與主要大用戶之間的距離。這樣一方面可以減少熱力管網的建設投資，另一方面在熱力管網投運后能夠減少相應的管損。
2.4輸電距離
應盡量減少與變電站間的距離，一方面可以減少投資，另一方面則可以減少相應的輸電損失。
2.5其他要求
(1)與居民區的安全間距要求。我國目前燃氣熱電廠的布置主要考慮布置在人口相對比較密集、環保要求較高、需熱量相對較大的地區，但是燃氣輪機噪聲相對汽輪機噪聲要大，因此，在布置燃氣熱電廠時應注意控制與居民區等的間距要求，應不小于120m。
(2)應考慮電廠當地的環保排放要求，并關注環保政策的持續性，對于部分環保排放要求較高的地區，燃氣電廠的優勢更為突出。
(3)對于燃氣電廠的周邊道路只需考慮大件運輸即可，而不必象普通燃煤電廠需考慮煤炭運輸等因素。
3 某天然氣熱電廠選址實踐
3.1背景介紹
南方某中等規模城市南于城市經濟發展、節能減排等多方面的要求，需要在經濟開發區原有一家燃煤熱電廠的基礎上再建設一家燃氣一蒸汽聯合循環熱電廠。燃氣熱電廠規劃規模為2 ×100MW+2×90MW級機組，分兩期建設。一期建設規模為2×6FA燃氣一蒸汽聯合循環機組，方案為2臺燃機+1臺抽凝機組，投產后年供熱量約1957YGJ，年供電量約ll億kwh，最大日補水量約0.912萬m3，年耗氣量約2.48億Nm3。
3.2選址實踐
(1)水源
盡管南方水量豐富，但是在規劃電廠周同沒有較好的自然水源，為此有兩個方案可供選擇。方案一是選擇自來水；方案二是選擇附近污水處理廠的中水進行處理達到電廠用水標準后做為電廠水源。方案一的優點是水質穩定、路徑短，缺點是使用成本較高；方案二的優點是使用費用較低，其價格遠低于自來水價格，可以大幅減少電廠在購水上的支出，缺點是水質不容易保證且供水路線較長，而且中水回用技術在國外，尤其日本已有較為成熟的運用，但是在我國還尚未大范圍推廣。
兩個方案的優缺點都很明濕，為此綜合考慮開發區實際情況及工程實際需要，最終選擇生產補水及生活用水目前均采用自來水，但遠期生產用水逐步過渡到使用污水處理廠中水，這樣一方面滿足了電廠當前的實際需要，另一方面又提高了水資源將來綜合利用的可行性。
本工程對于水源的選擇，對于缺水或者水資源較為緊缺的地區有一定的借鑒意義。對于生活用水，為保證安全可靠，首先選擇自來水，生產用水在條件滿足的情況下應首先考慮污水處理廠中水回用，其不僅緩解了水資源緊張問題，提高了水資源利用率，而且減少了污水排放數量。
(2)氣源
由于城市門站直線距離電廠不足3kin，管線距離僅4.5km，為此電廠所需天然氣從市門站接出，并用專線直供電廠。考慮到電廠二期擴建及減少啟停和事故狀態下對天然氣管網的沖擊，管徑選擇為DN600。但是目前的城市門站只能滿足電廠一期工程的需要，為此一期供氣工程利用現狀高壓系統，在現狀進站總管設置三通后，經計量(成撬設置)后直供電廠。同
時與上游公司申請增加一路供應，配合電廠進行二期改造工程。擴容后的門站將不僅能滿足電廠擴建的需要而且也能滿足城市將來發展的需要。
 
 
供氣管線建設盡管是新擴建區域，但是由于城市擴張速度較快的原因，進廠管線需穿越多個復雜地段，期間需穿越繞城高速、河道、高壓電纜溝等，還需與原有建筑保持一定安全間距，最后在4個方案中選擇了相對涉及面較小但是管線略長的線路(見圖1)，盡管在一定程度上增加了施工費用，但是減少了在施工期問的協調難度和由此而帶來的相關的技術措施費用。
(3)熱力管網
選址前對未來熱用戶進行了凋查，見表1。
 
 
從表l中可以看出，擬選廠址重點考慮了大用戶布局的前提下，在距離最大熱用戶最近的同時兼顧了其他主要熱用戶，減少熱力管網建設復雜程度，并且可以在管網投運后減少相應的管損。
(4)輸電距離
本工程接入條件極好，距離最近的220kV變電站僅2km左右，而且沿途順暢，無阻礙物，并且由于此變電站止處于建設階段，由于協調及時，預留了間隔，減少了大量的改造投資。
4 總結
(1)隨著天然氣供應氣源的不斷增加及國家環保政策的不斷收緊，在國內的許多大型城市，如上海、北京等都已率先逐步用燃氣電廠來替代傳統的燃煤電廠，未來天然氣電廠的建設將興起發展高潮。
(2)天然氣電廠南于其對比于燃煤熱電廠具有多重優勢，尤其在選址方面，除了燃氣管線這一制約性因素外，在土地、環保等方面的限制岡素要遠少于燃煤電廠，具有較大的選址靈活性，這個優勢的存在對于燃氣電廠的推廣建設有較好的推動作用。
 
參考文獻
1 聯合循環燃氣輪機發電廠簡介.中國電力網
2 燃氣—蒸汽聯合循環電廠設計規定 DL/T5174
3 城鎮燃氣技術規范 GB50494－2009
 
本文作者：汪晨暉 樊倩 程喜兵
作者單位：杭州市燃氣（集團）有限公司