提高能源效率須打破“以汽定電”模式



    大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目是國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)的第一個(gè)煤制氣示范項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)40億立方米天然氣。圖為項(xiàng)目全景圖。  （本報(bào)記者 陳丹江 攝）

　
    “我們?cè)陂_(kāi)展煤制天然氣、煤制烯烴等新型煤化工項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，遇到的一個(gè)突出問(wèn)題，就是公用動(dòng)力島的配置問(wèn)題。受觀(guān)念的局限和政策的限制，我們目前配置的動(dòng)力島說(shuō)小不小、說(shuō)大不大，能源轉(zhuǎn)化率不高，經(jīng)濟(jì)性也不好。”大唐能源化工有限責(zé)任公司總經(jīng)理、大唐克旗煤制天然氣公司董事長(zhǎng)張明在接受記者采訪(fǎng)時(shí)，明確表達(dá)了自己的觀(guān)點(diǎn)：建設(shè)大型煤化工示范項(xiàng)目必須樹(shù)立“化工廠(chǎng)也是動(dòng)力廠(chǎng)”的理念，要打破傳統(tǒng)項(xiàng)目中化工和動(dòng)力的分割，配套大型動(dòng)力島可以實(shí)施能量?jī)?yōu)化和集成，提高整體能源轉(zhuǎn)化效率。

    記者了解到，張明曾長(zhǎng)期在電力行業(yè)工作，如今又在煤化工領(lǐng)域摸爬滾打了近四年時(shí)間，兩方面的理論積累與實(shí)踐探索，使他對(duì)大型煤化工項(xiàng)目該怎樣科學(xué)配置動(dòng)力島有著自己的切身感受和獨(dú)特見(jiàn)解。新型煤化工項(xiàng)目為何需要配套大型動(dòng)力島？記者就這一話(huà)題與他進(jìn)行了深入交流。

    革新思路，“以汽定電”要改變

    張明介紹說(shuō)：受傳統(tǒng)思維影響，“十一五”期間及以前，我國(guó)的煤化工項(xiàng)目熱電方案是按照化工行業(yè)傳統(tǒng)的配套熱電方案建設(shè)的，即按照“以汽定電”的原則配置煤化工動(dòng)力站方案，以保證化工裝置運(yùn)行的可靠性為前提，配套中小型鍋爐和抽凝式發(fā)電機(jī)組。這種熱點(diǎn)方案雖然靈活性較好，但等級(jí)較低，影響了裝置總體能源轉(zhuǎn)化效率的提高。

    以大唐克旗40億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目為例，全廠(chǎng)加熱蒸汽負(fù)荷為3694噸/時(shí)，動(dòng)力蒸汽負(fù)荷為855噸/時(shí)，全廠(chǎng)用電負(fù)荷328.4兆瓦，工藝副產(chǎn)蒸汽2125噸/時(shí)，熱電車(chē)間配套7臺(tái)470噸/時(shí)，9.81兆帕、540度高溫高壓鍋爐+2臺(tái)100兆瓦抽凝汽輪發(fā)電機(jī)組+3臺(tái)3兆瓦抽背式汽輪發(fā)電機(jī)。該項(xiàng)目熱電機(jī)組按照“以汽定電”原則設(shè)計(jì)建設(shè)，雖然理論上可以滿(mǎn)足化工項(xiàng)目用電需求，但受發(fā)電效率等問(wèn)題影響，熱電機(jī)組僅能滿(mǎn)足項(xiàng)目一、二期工程用電需求，受單機(jī)規(guī)模小、鍋爐數(shù)量多、凝汽量大、副產(chǎn)蒸汽利用率低等不利因素制約，實(shí)際上，機(jī)組無(wú)法滿(mǎn)足項(xiàng)目三期工程的用電需求。該項(xiàng)目公用工程能耗約占總耗能29%，這在一定程度上影響了項(xiàng)目的能源轉(zhuǎn)換效率。大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目中期評(píng)估結(jié)果表明，項(xiàng)目總體能效為53.23%，項(xiàng)目總體效能不高。而如果該項(xiàng)目要上“大二期”，即將40億立方米/年規(guī)模擴(kuò)至80億立方米/年規(guī)模，則還需要重復(fù)再建動(dòng)力島。

    同理，神華包頭建設(shè)的60萬(wàn)噸/年煤制烯烴示范項(xiàng)目，也是由于動(dòng)力島配置不合理，公用工程能耗占總能耗的28%，全廠(chǎng)能源轉(zhuǎn)化率約為35.2%。神華108萬(wàn)噸直接法煤制油項(xiàng)目，全廠(chǎng)能源轉(zhuǎn)化效率為45.87%。

    而其它的煤化工項(xiàng)目，例如煤制合成氨、煤制甲醇、煤制乙二醇等項(xiàng)目，目前大多按照傳統(tǒng)的中小型鍋爐、熱電聯(lián)產(chǎn)的方式建設(shè)，從能源轉(zhuǎn)化的效率角度看，配套熱電裝置未能優(yōu)化，也影響了項(xiàng)目總體能源效率的提高。

    由此可見(jiàn)，我國(guó)“十一五”期間開(kāi)建的幾個(gè)大型煤化工示范項(xiàng)目，受“以汽定電”思維制約，由于動(dòng)力島配置過(guò)小，能源轉(zhuǎn)化效率普遍不高，影響了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

    發(fā)電裝置技術(shù)、機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的約束性指標(biāo)要求以及電力行業(yè)體制機(jī)制的改革，這一切都為煤炭深加工項(xiàng)目公用動(dòng)力島的配置提供了技術(shù)和機(jī)制優(yōu)化的條件。

    目前，我國(guó)的燃煤超超臨界的供電效率已達(dá)45%，超臨界的供電效率達(dá)到42%，E級(jí)燃機(jī)組成的IGCC供電效率達(dá)到41%，F(xiàn)級(jí)燃機(jī)組成的IGCC的供電效率達(dá)到47%。隨著發(fā)電行業(yè)的工質(zhì)參數(shù)提高、單機(jī)容量增大，機(jī)組能效逐步提高，由先進(jìn)的發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱效率可達(dá)85%，大型異步、同步發(fā)動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到98.5%。而電力行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步也為打破“以汽定電”的傳統(tǒng)思維提供了新的選擇。




一些傳統(tǒng)煤化工項(xiàng)目規(guī)模較小，配套動(dòng)力系統(tǒng)也較小。為增加企業(yè)自身發(fā)電量，降低生產(chǎn)成本，山東紅日阿康公司動(dòng)力分廠(chǎng)針對(duì)設(shè)備真空度低的特點(diǎn)，通過(guò)加強(qiáng)凝汽器的清洗等措施，增強(qiáng)汽輪機(jī)的換熱效率。圖為公司維修人員正在檢修汽輪機(jī)。
（劉海青 攝）

　　適度超前，大型高效成主流

　　張明認(rèn)為，既然傳統(tǒng)的“以汽定電”方案導(dǎo)致熱電效率低，從提高能效、降低污染物排放角度看，建設(shè)大型高效的發(fā)電機(jī)組是未來(lái)動(dòng)力島建設(shè)的趨勢(shì)，但這需要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)的配套政策。在建設(shè)煤化工項(xiàng)目時(shí)，允許有條件的企業(yè)上大機(jī)組，這既保證了煤化工項(xiàng)目的發(fā)展需要，同時(shí)還滿(mǎn)足了國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力增長(zhǎng)的客觀(guān)需求，可謂是一舉兩得。

　　煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等新型煤炭深加工項(xiàng)目，與傳統(tǒng)的煤制合成氨、煤制甲醇等中小型煤化工項(xiàng)目相比，其能源轉(zhuǎn)化、消耗量均發(fā)生了巨大的變化。例如，傳統(tǒng)的30萬(wàn)~50萬(wàn)噸/年合成氯項(xiàng)目，年轉(zhuǎn)化原料、燃料煤量約為50萬(wàn)~100萬(wàn)噸，全廠(chǎng)的電、熱動(dòng)力負(fù)荷約60兆~100兆瓦，副產(chǎn)蒸氣量不大，容易在系統(tǒng)內(nèi)平衡，熱動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)置考慮以可靠安全為前提，設(shè)置較為靈活的中小型機(jī)組，以供熱為主，回收高品位能源發(fā)電。大型煤炭深加工轉(zhuǎn)化煤量在500噸~2000噸/年，全廠(chǎng)電、熱動(dòng)力負(fù)荷在300兆~600兆瓦，副產(chǎn)蒸汽量在千噸/時(shí)以上，還有大量的中低品位熱源，具備設(shè)置大型機(jī)組，實(shí)施大型煤化電熱一體化項(xiàng)目的條件。

　　據(jù)記者了解，中海油、河北建設(shè)集團(tuán)等三家聯(lián)合在鄂爾多斯建設(shè)的120億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目，動(dòng)力島方案即考慮采用2臺(tái)350兆瓦機(jī)組規(guī)模。

　　但目前的問(wèn)題是，大型煤化工項(xiàng)目動(dòng)力島建設(shè)往往會(huì)遭遇審批難。不少業(yè)內(nèi)人士建議，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)關(guān)于煤炭深加工項(xiàng)目配套公用動(dòng)力島申報(bào)、審批的管理規(guī)定，理順關(guān)系，明確管理程序。不論是采用一體化或獨(dú)立的建設(shè)模式，建議配套的熱電項(xiàng)目裝置最好與化工裝置作為一個(gè)整體項(xiàng)目上報(bào)、審批，以?xún)?yōu)化整體方案，簡(jiǎn)化審批手續(xù)，減少企業(yè)負(fù)擔(dān)。而這也有利于提高煤炭深加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

　　煤炭深加工項(xiàng)目配套的公用能源站應(yīng)向大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展。為滿(mǎn)足可靠性，機(jī)組建設(shè)臺(tái)數(shù)應(yīng)在2臺(tái)及以上，電力的供應(yīng)應(yīng)充分考慮電網(wǎng)的備用能力。用電規(guī)模較小的項(xiàng)目宜配套抽凝、抽背機(jī)組；150兆瓦及以上宜配套建設(shè)E級(jí)IGCC聯(lián)電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組；400兆瓦及以上容量的電力需求宜配套建設(shè)大型超臨界機(jī)組熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組；也可建設(shè)F級(jí)IGCC熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。

　　對(duì)于單個(gè)建設(shè)的大型煤化工項(xiàng)目，動(dòng)力島宜大不宜小。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于80億立方米/年的煤制天然氣項(xiàng)目，建議配套建設(shè)2臺(tái)350MW的超臨界燃煤機(jī)組，提供高溫高壓，中溫中壓等級(jí)的蒸汽，并將化工過(guò)程副產(chǎn)的低品位蒸汽用于補(bǔ)充水系統(tǒng)的加熱。對(duì)于60萬(wàn)噸/年的煤制烯烴項(xiàng)目，建議配套建設(shè)2臺(tái)E級(jí)IGCC，裝置驅(qū)動(dòng)采用電力和汽動(dòng)的組合。對(duì)于120萬(wàn)噸/年煤制烯烴項(xiàng)目，建議配套建設(shè)2臺(tái)350MW的超臨界燃煤機(jī)組。

　　對(duì)于大型綜合園區(qū)項(xiàng)目用電負(fù)荷高，作為多個(gè)項(xiàng)目的公用動(dòng)力島，用戶(hù)對(duì)供電、供汽的可靠性要求更高，建議建設(shè)相配套的超臨界機(jī)組，對(duì)接入和總降統(tǒng)一考慮，蒸汽用戶(hù)合理布局，統(tǒng)籌供汽、供氣、輸電。

圖為神華包頭煤制烯烴熱電中心熱電動(dòng)力裝置全景。 （本報(bào)記者 呼躍軍 攝）

　　雙管齊下，化工電力協(xié)同發(fā)展

　　張明認(rèn)為，目前國(guó)家對(duì)煤化工配套的發(fā)電項(xiàng)目，富余電量在上網(wǎng)許可、上網(wǎng)電價(jià)等方面還存在限制性政策，讓煤化工項(xiàng)目在考慮動(dòng)力島配置時(shí)左右為難。動(dòng)力島建小了，除影響項(xiàng)目效能外，還對(duì)未來(lái)項(xiàng)目可能的擴(kuò)建形成制約；裝置建大了，富余電量上網(wǎng)難、電價(jià)低，同樣影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

　　以大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目為例。該項(xiàng)目40億立方米天然氣分三期滾動(dòng)建設(shè)，每期工程均為13.3億立方米。由于動(dòng)力裝置須先于化工項(xiàng)目建成投運(yùn)，富余電量的“出路”就成了問(wèn)題。克旗煤制氣項(xiàng)目中由于管線(xiàn)原因，一期項(xiàng)目建成后一直未能投產(chǎn)，而發(fā)電裝置又需營(yíng)運(yùn)，按照現(xiàn)行政策，自備電廠(chǎng)富余電量上網(wǎng)電價(jià)僅為0.25元/千瓦時(shí)，為發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電價(jià)的50%~70%；而如果項(xiàng)目全部投產(chǎn)后，當(dāng)自備電廠(chǎng)的電量不夠需要購(gòu)電時(shí)，其購(gòu)電價(jià)為0.47元/千瓦時(shí)。這就是說(shuō)，購(gòu)電價(jià)要高于賣(mài)電價(jià)近一倍，如此以來(lái)，這些“不大不小”的動(dòng)力島對(duì)大型煤化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響很大。

　　張明建議，國(guó)家應(yīng)順應(yīng)現(xiàn)代煤化工的發(fā)展趨勢(shì)，從節(jié)能減排的角度出發(fā)，出臺(tái)新的支持性政策措施，鼓勵(lì)煤化工一體化的建設(shè)模式，提高能源利用效率。大型煤炭深加工升級(jí)示范項(xiàng)目應(yīng)真正作為一個(gè)煤、化、電、熱一體化能源轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，按照化工、供熱、供電規(guī)模化、一體化的方式配置，在將煤轉(zhuǎn)化為能源（化工）產(chǎn)品的同時(shí)，也可兼具公共電源點(diǎn)的功能。從設(shè)備制造、運(yùn)行穩(wěn)定、提高能效的角度來(lái)看，大型煤炭深加工項(xiàng)目配套建設(shè)公共電源點(diǎn)，既可發(fā)揮作為公共電廠(chǎng)的功能，又可滿(mǎn)足大型煤化工園區(qū)的公用工程需求，可有效地提高整體能源轉(zhuǎn)化效率。園區(qū)化的建設(shè)模式，可以統(tǒng)籌考慮煤炭運(yùn)輸、儲(chǔ)存的等設(shè)施建設(shè)，有利于降低物流成本，也便于與電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)結(jié)合，合理安排電力高度和減低用電成本。

　　煤、化、電、熱一體化項(xiàng)目的發(fā)電機(jī)組，既承擔(dān)了原有煤炭加工企業(yè)的自備電站角色，又承擔(dān)了區(qū)域電廠(chǎng)的功能。國(guó)家應(yīng)對(duì)此類(lèi)電廠(chǎng)應(yīng)給與系統(tǒng)接入的同等待遇，同電同價(jià)；并兼顧煤炭加工企業(yè)的用汽、用電需求，給予合理調(diào)度。

　　同時(shí)，國(guó)家應(yīng)優(yōu)先考慮低價(jià)階煤的利用。從政策上鼓勵(lì)大型煤炭深加工項(xiàng)目?jī)?yōu)先考慮低階煤的利用，提高其開(kāi)發(fā)利用效率。應(yīng)按照不同質(zhì)量煤炭的等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)要求，對(duì)不同質(zhì)量的煤炭深加工利用制定出相應(yīng)的、差別化的能源轉(zhuǎn)化效率要求。