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摘 要：本人简单介绍了海水淡化热电联产控制系统组成，结合现场运行实际情况进一步做了经济性及节能性研究。实际系统运行结果表明，海水淡化热电联产系统的运行，使企业能耗降低、效益提高。
关键词：热电联产；经济性；节能性
1.前言
首钢京唐钢铁联合有限公司位于河北省唐山市南部渤海湾的曹妃甸工业区内，厂区临海而建，面对沿海相对匮乏的淡水资源和低参数蒸汽无法回收利用的窘境，公司引进低温多效热电联产海水淡化技术，创造性的在其中两套海水淡化主体装置蒸汽进口前分别配置了中温中压汽轮发电机组，充分利用钢铁厂富余燃气烧锅炉产生的中温中压蒸汽在汽轮机组中发电做功，进而将汽轮机末端负压排汽供给海水淡化装置制备除盐水。该系统实现了能量的梯级利用，不仅大幅度降低了海水淡化的运行成本，还产生了额外的发电效益，更好地实现了热、电、水的联产，具有经济性及节能性。
2.热电联产系统组成
海水淡化热电联产系统由蒸汽系统，发电系统，海水淡化系统三大组成，见图1。其基本流程是：中压锅炉利用钢铁厂的富裕煤气炉产生的蒸汽一部分经过锅炉的减温减压器把压力降2-2.5MPa，送给炼钢使用。另外一部分富裕中压蒸汽，压力为3.82MPa送给新建两套25MW发电机组，作为发电机组汽轮机的动力汽源，汽轮机乏汽直接连接海水淡化的入口，一套汽轮机对应一套海水淡化主体，乏汽压力为0.035MPa；由海水淡化装置取代汽轮机的真空泵，同时汽轮机乏汽作为热法海水淡化MED模式下的低低压汽源，海水淡化产出淡水后送往除盐水管道，供给公司各个用户。汽轮机的低压抽汽为0.6MPa，送入低压蒸汽管网，可以给另外两套海水淡化装置在TVC模式下作为低压蒸汽使用。发电机组发出的电经10KV变电站与电网并网后送入电网。
图1 热电机组联产工艺流程
Fig1 Technological process of cogeneration
3.经济性与节能效果分析
3.1经济性研究
本项目采用“锅炉—汽轮机—海水淡化”一对一布置，锅炉产生的中温中压蒸汽直接进入汽轮发电机组发电，而汽轮机负压排汽则进入海水淡化装置生产除盐水，冷凝后的蒸汽冷凝水被泵送入锅炉重新利用。
针对上述的生产流程，对整个系统的经济性进行了分析研究。首钢京唐公司一期共设置两套海水淡化前置汽轮发电机组，规模为日产淡化水2.5万吨，日发电量100.8万kWh。海水淡化装置在使用管网蒸汽时单套消耗蒸汽量为57吨/小时，在使用汽轮机负压排汽量时消耗蒸汽量为87吨/小时（同时消耗管网蒸汽4吨/小时），则在不考虑海水淡化其余成本的情况下，仅海水淡化使用管网蒸汽成本与使用负压排汽成本对比，管网蒸汽成本100元/吨、负压排汽成本15元/吨，则单套日经济效益为100元/吨×57吨/小时×24-（15元/吨×87吨/小时+100元/吨×4吨/小时）×24=9.588万元，按系统年运行350天计算（每套装置每年年修15天），两台装置的年经济效益为：9.588万元/天×350天×2套=6711.6万元/年。
同时，两台发电机组的年发电量为100.8×350=35280万kWh，按每度电成本0.37元/kWh计算，和峰谷平外购电均价0.44元/kWh，相比，年经济效益为：
35280×（0.44-0.37）=2469.6万元。
为充分回收公司污水，采用海水淡化水以1：1比例与污水进行勾兑生产再生水，再生水成本为3.92元/吨（6.1954元/吨×0.5+1.6444元/吨×0.5=3.9199元/吨），从而替代外购原水（4.7元/吨），现每日再生水产量为34000吨，则年经济效益为：34000吨/日×350×（4.7-3.92）=928.2万元。
上述三项效益相加，则年总的经济效益为：
6711.6+2469.6+928.2=10109.4万元。
海水淡化热电联产技术使全系统热量利用效率达82.23%，海水淡化成品水成本降低至6.2元/吨，仅此一项，全年可创造经济效益约10109.4万元。
3.2节能性
首钢京唐钢铁联合有限责任公司是结合“循环经济”的理念，按照世界现有最高水平的能耗标准来进行设计和建设的，要求水资源使用要开源节流，加强科技攻关，开发出“节能环保”的制水、用水技术。同时，新建曹妃甸钢铁厂位于地下水和地表水均稀缺的华北地区，因此开发利用非传统水资源势在必行。
（1）形成钢铁厂内特有的“水—汽—水”循环
海水淡化装置产生的冷凝水经冷凝水泵送至燃气锅炉生产蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机组做功，做功完毕的汽轮机排汽进入海水淡化装置作为热源，这部分热源通过和海水换热，蒸发海水产出合格的淡化成品水，换完热的蒸汽冷凝成冷凝水又会送至燃气锅炉。从而形成项目内部特有的“水—汽—水”循环，是循环经济的具体体现。这种“水—汽—水”之间的物质循环及能量的梯级使用在最大限度上合理地使用了能源。
（2）充分利用浓盐水资源，降低海水淡化成本
首钢京唐公司利用海水淡化浓盐水的高碱度、高温、浓缩的特点，前期混入电厂的烟气脱硫系统，中和烟气系统的酸性，下一步计划将浓盐水进行盐化工（目前正在做中试试验），以降低海水淡化成本。
（3） 实现煤气、蒸汽的“零”放散
目前，我国钢铁企业煤气、蒸汽回收利用效率低的主要原因是回收利用关键技术落后。由于煤气锅炉、低温多效海水淡化装置具有负荷适应范围宽的优点，是煤气、蒸汽用量足够大的机动用户，为解决钢铁企业的煤气、蒸汽动态平衡及“零”放散提供了技术保证。首钢京唐公司将钢铁厂富余煤气回收并通过煤气锅炉产生的蒸汽和余能余热装置回收的蒸汽，按照“能级匹配”、“梯级利用”的原则，结合蒸汽轮机及低温多效海水淡化装置，实现钢铁厂煤气、蒸汽的“零”放散。其工艺流程见图2。
图2 零放散工艺流程
Fig 2 Process flow sheet of zero diffuse
4.结束语
本文主要介绍了海水淡化热电联产运行状况，通过调度系统指导操作人员合理分配汽轮机负荷，使企业能耗降低、效益提高，最后通过数据分析了此系统经济性和节能性。
参考文献
1、刘志平.我国热电联产发展现状及前景[J]，中国能源，1998（9）：6-23.
2.王俊鹤，李鸿瑞.海水淡化[M]，北京：科学出版社，1978.
作者简介：
刘宏伟（1981.08-）：男，汉族，河北廊坊人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限公司，助理工程师，主要从事设备、备件管理工作。
关键词：热电联产；经济性；节能性
1.前言
首钢京唐钢铁联合有限公司位于河北省唐山市南部渤海湾的曹妃甸工业区内，厂区临海而建，面对沿海相对匮乏的淡水资源和低参数蒸汽无法回收利用的窘境，公司引进低温多效热电联产海水淡化技术，创造性的在其中两套海水淡化主体装置蒸汽进口前分别配置了中温中压汽轮发电机组，充分利用钢铁厂富余燃气烧锅炉产生的中温中压蒸汽在汽轮机组中发电做功，进而将汽轮机末端负压排汽供给海水淡化装置制备除盐水。该系统实现了能量的梯级利用，不仅大幅度降低了海水淡化的运行成本，还产生了额外的发电效益，更好地实现了热、电、水的联产，具有经济性及节能性。
2.热电联产系统组成
海水淡化热电联产系统由蒸汽系统，发电系统，海水淡化系统三大组成，见图1。其基本流程是：中压锅炉利用钢铁厂的富裕煤气炉产生的蒸汽一部分经过锅炉的减温减压器把压力降2-2.5MPa，送给炼钢使用。另外一部分富裕中压蒸汽，压力为3.82MPa送给新建两套25MW发电机组，作为发电机组汽轮机的动力汽源，汽轮机乏汽直接连接海水淡化的入口，一套汽轮机对应一套海水淡化主体，乏汽压力为0.035MPa；由海水淡化装置取代汽轮机的真空泵，同时汽轮机乏汽作为热法海水淡化MED模式下的低低压汽源，海水淡化产出淡水后送往除盐水管道，供给公司各个用户。汽轮机的低压抽汽为0.6MPa，送入低压蒸汽管网，可以给另外两套海水淡化装置在TVC模式下作为低压蒸汽使用。发电机组发出的电经10KV变电站与电网并网后送入电网。
图1 热电机组联产工艺流程
Fig1 Technological process of cogeneration
3.经济性与节能效果分析
3.1经济性研究
本项目采用“锅炉—汽轮机—海水淡化”一对一布置，锅炉产生的中温中压蒸汽直接进入汽轮发电机组发电，而汽轮机负压排汽则进入海水淡化装置生产除盐水，冷凝后的蒸汽冷凝水被泵送入锅炉重新利用。
针对上述的生产流程，对整个系统的经济性进行了分析研究。首钢京唐公司一期共设置两套海水淡化前置汽轮发电机组，规模为日产淡化水2.5万吨，日发电量100.8万kWh。海水淡化装置在使用管网蒸汽时单套消耗蒸汽量为57吨/小时，在使用汽轮机负压排汽量时消耗蒸汽量为87吨/小时（同时消耗管网蒸汽4吨/小时），则在不考虑海水淡化其余成本的情况下，仅海水淡化使用管网蒸汽成本与使用负压排汽成本对比，管网蒸汽成本100元/吨、负压排汽成本15元/吨，则单套日经济效益为100元/吨×57吨/小时×24-（15元/吨×87吨/小时+100元/吨×4吨/小时）×24=9.588万元，按系统年运行350天计算（每套装置每年年修15天），两台装置的年经济效益为：9.588万元/天×350天×2套=6711.6万元/年。
同时，两台发电机组的年发电量为100.8×350=35280万kWh，按每度电成本0.37元/kWh计算，和峰谷平外购电均价0.44元/kWh，相比，年经济效益为：
35280×（0.44-0.37）=2469.6万元。
为充分回收公司污水，采用海水淡化水以1：1比例与污水进行勾兑生产再生水，再生水成本为3.92元/吨（6.1954元/吨×0.5+1.6444元/吨×0.5=3.9199元/吨），从而替代外购原水（4.7元/吨），现每日再生水产量为34000吨，则年经济效益为：34000吨/日×350×（4.7-3.92）=928.2万元。
上述三项效益相加，则年总的经济效益为：
6711.6+2469.6+928.2=10109.4万元。
海水淡化热电联产技术使全系统热量利用效率达82.23%，海水淡化成品水成本降低至6.2元/吨，仅此一项，全年可创造经济效益约10109.4万元。
3.2节能性
首钢京唐钢铁联合有限责任公司是结合“循环经济”的理念，按照世界现有最高水平的能耗标准来进行设计和建设的，要求水资源使用要开源节流，加强科技攻关，开发出“节能环保”的制水、用水技术。同时，新建曹妃甸钢铁厂位于地下水和地表水均稀缺的华北地区，因此开发利用非传统水资源势在必行。
（1）形成钢铁厂内特有的“水—汽—水”循环
海水淡化装置产生的冷凝水经冷凝水泵送至燃气锅炉生产蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机组做功，做功完毕的汽轮机排汽进入海水淡化装置作为热源，这部分热源通过和海水换热，蒸发海水产出合格的淡化成品水，换完热的蒸汽冷凝成冷凝水又会送至燃气锅炉。从而形成项目内部特有的“水—汽—水”循环，是循环经济的具体体现。这种“水—汽—水”之间的物质循环及能量的梯级使用在最大限度上合理地使用了能源。
（2）充分利用浓盐水资源，降低海水淡化成本
首钢京唐公司利用海水淡化浓盐水的高碱度、高温、浓缩的特点，前期混入电厂的烟气脱硫系统，中和烟气系统的酸性，下一步计划将浓盐水进行盐化工（目前正在做中试试验），以降低海水淡化成本。
（3） 实现煤气、蒸汽的“零”放散
目前，我国钢铁企业煤气、蒸汽回收利用效率低的主要原因是回收利用关键技术落后。由于煤气锅炉、低温多效海水淡化装置具有负荷适应范围宽的优点，是煤气、蒸汽用量足够大的机动用户，为解决钢铁企业的煤气、蒸汽动态平衡及“零”放散提供了技术保证。首钢京唐公司将钢铁厂富余煤气回收并通过煤气锅炉产生的蒸汽和余能余热装置回收的蒸汽，按照“能级匹配”、“梯级利用”的原则，结合蒸汽轮机及低温多效海水淡化装置，实现钢铁厂煤气、蒸汽的“零”放散。其工艺流程见图2。
图2 零放散工艺流程
Fig 2 Process flow sheet of zero diffuse
4.结束语
本文主要介绍了海水淡化热电联产运行状况，通过调度系统指导操作人员合理分配汽轮机负荷，使企业能耗降低、效益提高，最后通过数据分析了此系统经济性和节能性。
参考文献
1、刘志平.我国热电联产发展现状及前景[J]，中国能源，1998（9）：6-23.
2.王俊鹤，李鸿瑞.海水淡化[M]，北京：科学出版社，1978.
作者简介：
刘宏伟（1981.08-）：男，汉族，河北廊坊人，大学本科学历，首钢京唐钢铁联合有限公司，助理工程师，主要从事设备、备件管理工作。