清洁煤电水源热泵区域供能能源站及其配套工程项目可行性研究报告.doc

鹿泉清洁煤电水源热泵区域供能能源站及其配套工程项目可行性研究报告可行性研究报告目录1.概述61.1项目背景61.2投资方及项目单位概况61.3主要设计原则71.4清洁煤电技术71.5编制依据81.6项目建设的必要性分析91.7项目建设的示范性152.负荷分析162.1区域负荷预测163.燃料供应223.1煤炭概述223.2煤粉品质243.3煤粉耗量244.工程设想254.1站区总体规划及总平面规划254.2燃料系统264.3供热技术介绍274.4装机方案284.5热力系统344.6主站房布置354.7电气部分364.8控制部分374.9采暖与空气调节394.10水工系统414.11消防部分454.12建筑与结构部分485.管网工程495.1管网布置原则495.2管网布置505.3敷设方式526.环境和社会影响546.1执行的环境保护标准546.2污染物排放分析及防治措施566.3能源站经济效益586.4能源站环保效益586.5能源站社会效益597.劳动安全607.1选址安全607.2主要安全措施618.职业卫生658.1主要有害因素分析658.2职业卫生防护措施658.3其他669.节约和合理利用能源679.1区域集中供能系统679.2电气系统679.3给水排水系统689.4通风空调系统6810.劳动组织及定员6811.工程项目实施的条件和轮廓进度6811.1工程实施条件6811.2轮廓进度6912.投资估算及经济分析7012.1投资估算7012.2投资估算水平、资金计划及经济效益表格7212.3资金来源8312.4经济效益分析8412.5经济评价8513.风险分析8713.1市场风险分析8713.2资金风险分析8813.3主机技术风险分析8914.结论及建议8914.1结论8914.2存在的问题及建议90附录一 石家庄鹿泉清洁煤电水源热泵供能区域项目可行性研究报告91一、第一期供能区域91二、工程设想911、煤粉品质912、煤粉耗量923、采暖季概述924、设备参数92三、能源站工程建设93四、经济分析941、投资估算水平、资金计划及经济效益表格942、资金来源1063、经济效益分析1074经济评价108五、风险分析1105.1市场风险分析1105.2资金风险分析1105.3主机技术风险分析111六、结论1122014年10月 石家庄鹿泉清洁煤电水源热泵区域供能能源站及其配套工程项目可行性研究报告可行性研究报告第118页1. 概述1.1 项目背景项目名称：石家庄鹿泉清洁煤电水源热泵区域供能项目。建设性质：石家庄鹿泉清洁煤电水源热泵区域供能工程为城市基础建设工程。项目概况：本项目热源为清洁煤粉及上安热电厂冷却水，采用成熟的电站热电联产锅炉及溴化锂吸收式热泵为石家庄城区提供冬季供热。供热服务区域包括石家庄市红旗大街、南三环南二环与西三环之间区域组成的服务区，总区域占地面积为2010万平方米，为典型的热电厂废热回收利用的大型示范性项目。工程内容：主要包括热电厂内热源取退管网建设、能源总站的建设等内容。热源性质：本项目的热源为煤粉及上安热电厂冷却水。1.2 投资方及项目单位概况本项目建设单位： 中能集团 中能集团创建于1987年，在董事长乔伟光带领下紧跟市场、抢抓机遇、艰苦创业，在国家政策指引下不断优化产业布局、积极开辟新的经济增长点，以世界眼光谋划未来，以国际标准提升工作，充分发挥自身优势，致力于打造新的核心竞争力，推进企业持续发展，逐步成长为一个横跨制造业，体育、文化、旅游产业，新能源与资源再生利用产业三大板块，集文化旅游、体育产业、文化传媒、线缆制造、新能源、房地产开发、资源再生利用、酒店管理、化工等九大业态于一身的现代化企业集团，走出了一条特色发展之路。 创建以来，中能集团不仅实现了企业的跨越式发展，而且依托青岛市蓝色经济区和滨海旅游城等综合优势，正着力打造以文化旅游、体育产业、新能源等为主的特色产业链，增强了企业的发展后劲，发展势头良好，“中能”商标跻身中国驰名商标，品牌价值高达30.5亿元，现有职工3000余名，总资产达30多亿元。通过iso9001：2000质量管理体系认证，并先后荣获青岛市高新技术企业、山东省践行科学发展观先进单位、 山东省就业与社会保障先进民营企业、山东省先进民营企业、山东省消费者满意单位、全国重合同守信用企业、全国青年文明号、“国家电网抗灾救灾恢复重建先进集体”等众多荣誉称号。1.3 主要设计原则（1）采取以热定电、热电平衡的原则，利用发电余热制热，保持系统的效率最高，能源站所发电力首先满足能源 站自用，剩余部分供向市电网。（2）考虑到热负荷需求，能源站通过余热利用系统设备设计满足所有负荷需求。（3）能源站按较高的自动化水平配置，能够随着外部负荷变化，自动调节运行工况。（4）考虑到用户负荷增长的不确定性以及项目的经济效益，本期工程可行性研究主要考虑在满足现阶段供应2010万区域供暖能源需求同时，并预留可扩建热负荷设备的空间。（5）能源站各项用水的水源均考虑采用区域内城市自来水管网。（6）能源站煤粉采用igcc清洁煤粉技术。（7）能源站主站房采用全地上布置。（8）能源站循环冷却水系统采用带逆流式机械通风冷却塔的循环供水系统。1.4 清洁煤电技术由于我国中长期以煤为主的能源格局很难发生根本改变，因此为了实现低碳经济，除了要在新能源应用与节能环保方面加强，还应在清洁燃煤技术等新工艺方面下工夫。 首推清洁煤发电技术：新工艺方面主要包括碳捕捉、清洁燃煤发电技术等降低传统能源的碳排放。其中，发展清洁燃煤工艺尤为重要。中国电机工程学会理事长陆延昌认为，2020年，煤电在全国发电量中的比重仍会占到60%以上(目前约占80%)，为了减少碳排放，发展清洁煤发电技术应是中国二三十年内节约能源、减少碳排放的重要渠道。由于碳捕捉技术成本很高，比较浪费资源，发电效率也不高，因而清洁煤发电技术成为首选。行业人士认为清洁煤发电技术是一项先进的电力生产新技术，该技术是把满足供电需求、提高效率、控制环境三位一体进行综合考虑，可使供电效率提高到42%45%，so2, no的排放量减少95%以上，co2降低20%，基本上没有粉尘排放。据统计，目前清洁煤发电技术主要有两种方式：一是煤气多联产技术。这种技术既可以发电，又可以做城市供热，还可以给城市居民供应生活热水，同时还可以生产甲醇、二甲醚等工业原料，还可以把其中的一部分co2变为资源重新加以利用，可以说是一举多得。目前从产业链上来说，构筑情况是比较理想的。目前也是整个市场主推的一种清洁煤电技术。二是整体煤气化联合循环发电技术(igcc)。igcc就是把煤炭气化，然后把煤气用来发电，不仅清洁而且发电效率也比较高，同时煤炭气化以后还可以把煤炭中的有害物质过滤出来。它能实现98%以上的污染物脱除，并可回收高纯度的硫，粉尘和其他污染物在此过程中一并被脱除。虽然igcc被业内人士认为可能是未来煤基发电的极低排放发电系统的一种最佳方法，国内亦有企业进行了尝试运用，但目前主要受到电价的制约。该电站的造价较高，是当前常规燃煤电站成本的2倍左右。如果按照目前的电价水平，该项目短期内很难盈利，除非国家进行补贴或特批较高的上网电价。1.5 编制依据城镇供热管网设计规范（cjj34-2010）供热工程（第四版）(2009)城市工程管线综合规划规范（gb50289-98）室外给水设计规范（gb50013-2006）室外排水水设计规范（gb50014-2006）工业设备及管道绝热工程设计规范（gb50264-115-1997）民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（gb50736-2012）全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调 动力（2009年版）全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 暖通空调 动力（2007年版）使用供热空调手册第二版公共建筑节能设计标准（gb50189-2005）采暖通风与空气调节设计规范（gb50019-2003）严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（jgj262010）通风与空气调节设计规范（gb50019-2003）智能化系统工程检测规程 (db32365-1999)民用建筑电气设计规范 (jcjt16-92)智能建筑设计标准 (dbj-08-47-95)电气装置工程施工及验收规范 (gbj232-82)自动控制设计规范（采暖、通风和空气调节系统）河北省节能规范（2009年版）河北省民用建筑条例（2009年10月1日起施行）以及其他有关的国家和省市的现行规程、规范和标准。1.6 项目建设的必要性分析1.6.1 国家能源背景及政策1）能源背景能源的稳定供给对于经济社会的发展至关重要，特别是近100年来，全球能源消耗平均以每年3%的速度递增，到1998年，全世界一次能源消耗量已超过121亿吨标准煤。随着全球绝大多数发展中国家工业化进程的加快,未来世界能源消耗仍将以3.0%的速度增长。由于能源的加速消耗，大大加快了传统化石能源的耗竭速度。能源资源不足是我国目前面临的一个严重问题。我国人口众多，人均能源占有率远低于世界平均水平。政府部门的统计资料显示，2005年石油、天然气和煤炭人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的7.69%、7.05%和58.6%。我国人均剩余可开采石油储量仅为3.0吨，约为世界平均水平的1/9，石油对外依赖度已经超过40%。 按照现有用能速度，我国目前已探明的石油资源只能使用20年，而煤炭作为我国的主要能源资源，经济可采储量也只能使用50年。另一方面，我国目前的人均能源消耗水平仅为世界平均水平的55%，相当于美国人均能源消耗水平的10%，人均能耗低导致对高能源需求的预期，其增长潜力巨大，只要中国人均能耗达到美国的25%，其能源总需求就会超过美国。一边是能源存量短缺，另一边是能源消耗快速增长，我国能源形势十分严峻。图1-1 人均能耗消费水平随着我国城市化进程的加速，近期中国能源消费的快速增长将能源需求推上了一个更高的台阶。在这一基数上，即使能保持较低的能源消费增长，能源需求的绝对增量也将是巨大的。2006年能源消耗达到24.6亿吨标准煤(大约占世界能源总消耗的15%)。如果将能源需求降低到5%，年增加量也需要1.23亿吨标准煤。环境状况是我国面临的另一大问题。随着人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题日益严重，而矿物能源消费的迅速增长是造成环境恶化的主要原因。我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，煤炭的消费量占能源总消费量的75%(1996)，这种消费结构给环境造成了巨大压力。 燃烧化石燃料排放出的大量so2、co2、nox和烟尘，给生态环境造成极大破坏，使得地球变暖，自然灾害频繁，严重制约了经济的发展。2002年，燃煤造成的so2和烟尘排放量约占排放总量的7080%；so2排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3；co2排放量约9.0亿吨，约占全球排放总量的13%。中国主要污染物排放总量均居世界第一位。我国大气污染严重，是世界上大气污染排放最大的国家之一。世界上污染最严重的十个城市中，仅中国就占了其中七个，城市热岛效应也日益严重。环境污染直接或间接造成的经济损失，占国民生产总值的比例已经达到34%。我国城乡建筑每年都要消耗大量的能源。根据统计，到2000年，房屋建筑耗能量为3.5亿tce，约占全国总能源消耗量的27.5%，并且呈逐年稳步增长趋势。一方面，我国正处在高速建设期，每年城乡房屋建筑竣工面积约为20亿平方米；另一方面，我国单位建筑面积能耗高，单位面积采暖能耗达到气候条件相近的发达国家的三倍以上。大量的高能耗建筑的投入使用必将导致建筑能耗总量快速上升。以我国现有建筑能耗水平计算，到2020年建筑能耗将达到10.89亿tce，为2000年的3倍，也就是说，差不多相当于2000年全国能源总消耗量。2）能源政策能源和环保问题已经成为制约我国经济增长、实现到2020年人均国内生产总值在2000年基础上翻两番的国民经济发展战略目标的瓶颈因素。为此，中央提出建设节约型社会、构建资源节约型和环境友好型社会的战略目标，从而促进能源、环境和经济社会的协调、和谐、可持续发展。2007年10月15日，胡锦涛主席在代表十六届中央委员会向十七大作报告时，提出了实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求，指出进一步的工作方向为“建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”。国务院办公厅发布了一系列关于节能减排的通知，其中关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知中，明确指出开发利用可再生能源。国务院关于加强节能工作的决定指出，推进建筑节能，全面实施重点节能工程。国家发展与改革委员会编制了“中长期节能专项规划”，建筑节能被列为重点节能领域之一，建筑节能工程成为十大节能工程之一，建筑节能工程包括：新建建筑全面严格执行50%节能标准，四个直辖市和北方严寒、寒冷地区实施新建建筑节能65%的标准，并实行全过程严格监管。建设低能耗、超低能耗建筑以及可再生能源与建筑一体化示范工程，对现有居住建筑和公共建筑进行城市级示范改造，推进新型墙体材料和节能建材产业化。建设部制定了“建设部建筑节能九五计划及2010年规划”、“建设部建筑节能十五计划纲要”、“建设部建筑节能技术政策”、“民用建筑节能管理规定”、“关于固定资产投资工程项目可行性研究报告节能篇（章）编制及评估的规定”等一系列政策、规定。建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见中指出，推进可再生能源在建筑中应用是贯彻落实科学发展观，调整能源结构，保证国家能源安全的重要举措；推进可再生能源在建筑中应用是实施国家能源战略的必然选择；推进可再生能源在建筑中应用是满足能源需求日益增长，改善人民生活质量，提高建筑用能效率的现实要求。国家重点支持相关技术领域中应用可再生能源的示范工程、技术集成及标准制定，其中包括地表水及地下水丰富地区利用淡水源热泵技术供热制冷工程。近年来，为了推动全社会节约能源，提高能源利用效率，保护和改善环境，促进经济社会全面协调可持续发展，1997年颁布了中华人民共和国节约能源法；为促进可再生能源的开发利用，增加能源供应，改善能源结构，保障能源安全，保护环境，实现经济社会的可持续发展，2005年颁布了中华人民共和国可再生能源法，鼓励城镇建筑及其住户采用可再生能源供暖、制冷、制备生活热水。与此同时，公共建筑节能设计标准、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）、建筑照明设计标准等一系列节能标准相继出台，建筑能效测评与标识管理办法与建筑能效测评与标识技术导则已进入征求意见阶段，居住建筑节能设计标准也在编制中。各地方也相继编制了地方性节能标准实施细则以及相关的节能检验标准。住建部下发的关于印发住房城乡建设部建筑节能与科技司2012年工作要点的通知，对建筑节能工作做出多项部署，通知要求：加快可再生能源建筑领域规模化、一体化应用；大力推动绿色建筑发展，实现绿色建筑普及化；推进可再生能源建筑应用示范工作深入开展，适时开展新建建筑强制性应用可再生能源试点；住建部“十二五”建筑节能专项规划提出，到“十二五”期末，建筑节能形成1.16亿吨标准煤节能能力。其中，推动可再生能源与建筑一体化应用，将形成3000万吨标准煤节能能力。表1-1 与废热利用相关的各项政策内容1.6.2 石家庄能源背景及政策石家庄市一次能源严重不足，95%以上的由外地调入，在全市的能源消耗中，以钢铁、化工、电力、医学、建材、建筑等行业消耗为主，能源消耗占到全市的70%以上，以煤为主的消耗结构造成了石家庄市严重的环境污染问题，能源禀赋差，能源利用率低，污染严重已经成为石家庄的可持续发展的桎梏。表1-2石家庄市用煤消耗量结构表为加快本市行政区域内能源结构优化调整，平衡燃气和电力供需，提高能源综合利用效率和电力、热力安全保障水平，缓解区域用热压力，根据国家、省有关法律、法规和市委、市政府关于加强生态文明建设的决定和河北省会生态环境治理工作实施方案要求，以及国家关于发展分布式能源的指导意见，特制定本办法。分布式能源是指以煤炭为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，能源综合利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式和煤炭高效利用的重要方式。与传统集中式供能方式相比，分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点，并在国际上发展迅速。“十二五”期间，国家将发展分布式能源作为提高能源综合利用效率、实现节能减排的重要措施。本市行政区域内，从事公共建筑设施规划、建设、经营活动和用热用冷活动的单位，应当遵守本办法。1.6.3 热电厂的废热利用的必要性和可行性目前，我国电力工业以燃煤火电为主，而燃煤火电厂又以凝汽式汽轮发电为主，其发电量约占总发电量的80%。这类火力发电厂的热能利用率较低，50%以上的热量被循环冷却水携带，通过冷却塔散发到大气中。由于循环冷却水的温度低(冬季2035，夏季2545)，属于50以下的低品位热源，采用常规手段对其回收利用的效率较低。所以，长期以来，对这部分能量的回收利用没有引起足够重视。由此不仅造成了大量的能量浪费，而且加剧了环境污染。因此，采用先进的技术手段，对这部分能量加以回收利用，是非常必要的。平山县每年烧煤数百吨，而电厂的废气却白白流失，能否让上安电厂与平山热力公司对接，实现节能减排，采用热泵技术充分的利用低品位废热来实现废热重新利用，降低对空气，对水等环境的污染，并实现区域采暖就是很好的解决措施。由于电厂循环冷却水所携带的废热是一种低品位能源,因而直接利用的范围及效率都非常低。而利用热泵技术,可以提高低品位能量的品位,从而扩大其应用范围,提高其利用效率。目前,热泵技术已日趋成熟,科技工作者根据各种各样的低位能源形式,已开发出多种类型的热泵,如地源热泵、城市污水源热泵、空气源热泵、海水源热泵、太阳能热泵以及工业废热热泵等。由于各种低位热源的特点不同,使得以上各种低位源热泵的应用在不同程度上存在一些技术问题,如空气源热泵蒸发器冬季结霜问题、污水源热泵的污水处理及设备防腐问题、地源热泵的取水及回灌和对地温影响问题、海水源热泵的水处理及设备防腐问题以及太阳能热泵的非持续供热问题等。而吸收了汽轮机乏汽潜热的电厂循环水,由于其水质优良,且有相对稳定的流量和温度作为热泵的低位热源,其优越性是以上其他热源所不能比拟的。其优越性主要表现在以下几个方面:(1)位于地面上,不需要为管路和换热器的安置打很深的竖井,节省了初投资。(2)由于循环水具有非常好的流动性和较好的换热性能,不需要像土壤源热泵那样长的启动过程。(3)由于循环水的温度和流量都稳定,蒸发器不会出现结霜现象。(4)由于循环水比较清洁,无腐蚀问题,不易导致传热效果的恶化。(5)能降低凝汽器循环水进水温度,提高汽轮机凝汽器的真空度,增加机组的通流量和发电功率。因此,电厂循环冷却水可以作为热泵理想的低位热源。但由于目前热泵的出水温度普遍较低(一般为60左右,超高温热泵出水温度为85),热泵的应用范围受到许多技术、经济因素的限制,从而阻碍了循环冷却水废热的回收利用。1.7 项目建设的示范性1.本项目使用上安电厂的废热作为低品位冷热源，利用成熟的水源热泵技术、蓄冷蓄热技术，满足该项目供暖需求。项目的实施将对国家节能减排做出巨大贡献，同时对可再生能源区域供能的技术可靠性、经济可行性起到良好的示范作用。2.电厂的凝结水废热，蒸汽废热等对环境造成了严重的危害。大量研究表明:热污染不仅伤害水生生物,而且降低水的密度和粘度,并能加速水体中粒状物沉降速率,进而影响河流中悬浮物沉降速率及河流携带淤泥的能力,在一定程度上,河流水体的增温,也或多或少影响两岸的植被,故应引起高度关注。温排水对水域生态环境的影响虽然多系潜在的、累积的,似乎还不及一般常说的化学物质的水污染危害大。但应看到,热污染的危害更多和更主要的是从根本上、整体上改变水体理化特性,进而严重影响水生态系统的结构和功能。温排水废热对水环境的影响较大时,可造成严重的热污染。近20余年来火电装机容量高速发展,容量如此迅速地增长,其排放的废热量亦将随之猛增,必定对环境产生累积的、持久的负面影响。伴随电力的发展,温排水的热影响已越来越成为不可忽视的环境问题。建筑节能在我国节能减排全局中占有重要地位，而北方城镇供热在我国建筑能耗中所占的比例最大(约占40)，因此供热节能是我国节能工作的重中之重。在北方城镇的主要供暖方式中，热电联产因单位供暖煤耗远低于区域锅炉和各类分散供暖方式(分户燃气供暖和电热供暖)，是目前公认的能源转换效率最高的热源形式。逐步优化能源结构，提高能源利用效率，发展可再生能源已成为我国可持续发展战略中不可缺少的重要组成部分。本项目充分利用电厂的废热，利用吸收式热泵将废热转化为高品位的热能实现供热，可减少电厂废热对大气环境的污染，改善环境质量。项目的建设符合我国节能中长期专项规划的要求，对水源热泵技术的推广将起到良好的示范作用。2. 负荷分析2.1 区域负荷预测2.1.1 供热供应范围本项目以上安电厂废热和煤粉炉发电废热为热源，为石家庄城区提供冬季供热。供热服务区域石家庄市，总的供热建筑面积为2010万m2。其供热区域负荷如下表所示：表2-1 各地块用能面积及供热量统计序号地块名称供热面积（万）供热单位面积热负荷（w/）供热量（kw）1西溪诚园204080002盛世御水丽城和鑫界王府10040400004鑫界9号院10040400005龙岗小区及其西侧地界王府南侧地块12040480007良城国桥郡4040160009中加学校640240010燕西台840320011五里庄小学1050500012西五里五星花园90403600013东五里五星花园75403000014欣绿地产75403000015石家庄外语翻译技术学院150406000016仓安工业园新华电脑学校40401600017东五里庄旧村30401200018中基地产150406000019西美花街100404000020海龙湾26401040021新世纪花园150406000022石环公路筹建处1040400023石环公路管理处1040400024图书馆2040800025培训中心20501000026康桥郡北侧地块180407200027时代公馆30401200028合计2010807000图2-1 此项目石家庄供能区域2.1.2 供能时间确定据现行技术规范、结合石家庄市多年平均气候资料，主要水温、气温设计参数确定如下：石家庄地理位置：地处河北省中南部，环渤海湾经济区。位于北纬37273847，东经1133011520之间，属于温带气候，西部平山到石家庄市区坡度为1/14001/1200，石家庄到东部辛集坡度为1/12001/1400。辖区内大地构造，属山西地台和渤海凹陷之间的接壤地带，地势东低西高差距大，地貌复杂。西部太行山地，海拔在1000米左右，山峦重叠，地势高耸，京广铁路以东为华北平原的一部分。地貌由西向东依次排列为中山、低山、丘陵、盆地、平原。地处平山的最高山峰驼梁海拔2281米，为河北省境内的第五峰，是石家庄的制高点。全市冬季平均气温在-2.3-0.5之间。与常年相比，东部地区气温比常年略偏高，西部地区比常年略偏低，中部地区与往年基本持平，其中新乐偏高0.4，偏高最多，赞皇偏低0.9，偏低最多。图2-2石家庄气温曲线图根据以上气温参数资料，综合分析考虑后，确定全年供能时间如下：商业按07：00-22：00供能，住宅24小时全天供能。供热时间为11月15日3月15日共计120天。热水车全年运行。2.1.3 室内外设计参数2.1.3.1室外设计参数据现行技术规范、结合石家庄市多年平均气候资料，主要水温、气温设计参数确定如下：室外设计参数地区：河北省石家庄市纬度： 38.03经度： 114.41夏季大气压（pa） 99560.00夏季空调室外干球温度（） 35.10夏季通风室外干球温度（） 32.30夏季空调室外湿球温度（） 26.60夏季最热月月平均相对湿度 75%夏季室外平均风速（m/s） 1.50冬季大气压（pa） 101690.00冬季室外供暖计算干球温度（） -8.00冬季室外空调计算干球温度（） -11.00冬季最冷月月平均相对湿度 52%冬季室外平均风速（m/s） 2.30图2-3石家庄全年室外干球温度变化图2-4石家庄全年室外湿球温度变化2.1.3.2室内设计参数表2-2 室内设计参数建筑功能夏季冬季干球温度相对湿度干球温度相对湿度（）（%）（）（%）居住266018商业2660202.1.4 本期同时使用系数分析在不同类型建筑或同一建筑中，空调器的运行时间不同，设计时以同时使用系数表示。 根据实用供热空调设计手册第二版中所提供的资料，影响同时使用系数的主要因素有：建筑类型；供能站的规划数量及位置选取；各类建筑的使用特点；气候特点、生活习惯、经济条件等人为因素有关。并且设计手册中还给出了某些类型建筑区域的同时使用系数。见表2-3。表2-3不同类型建筑同时使用系数表区域名称同时使用系数备注大学校园0.490.55教室、实验室、图书馆、行政办公室、体育馆、宿舍等商务区0.70.8商业中心、办公类建筑、文化建筑、酒店、医院综合区0.650.7上述几类主要建筑及功能同时具有实践证明，冬季制热时，热源只有17的时间在最大负荷下运行，39 、33 、l1的时间分别在75 、50 、25的负荷下运行。2.1.5 本期工程热负荷预测冷热负荷指标由dest能耗模拟软件对本项目所服务的各种不同单体建筑冷热负荷模拟分析，从而得到两种建筑业态的建筑单位面积全年逐时负荷，下图3-6和3-7分别是dest软件对住宅建筑和商业建筑的模拟结果。图2-5 居住建筑单位面积逐时负荷图2-6 商业建筑单位面积逐时负荷综上，住宅建筑冬季热负荷指标为40w/m2；商业建筑冬季热负荷指标为55w/m2。由已知本区域居住建筑为主，使用采取节能措施的推荐热指标值，住宅为40w/。冬季同时使用系数理论值是0.60.9，本项目住宅同时使用系数计算中取值1.0，建筑面积为2010万，则可得本区域的采暖负荷为：804 mw。3. 燃料供应3.1 煤炭概述煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广和最易储存的化石燃料。被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。然而，燃烧煤炭产生的二氧化碳排放占到全国80%，是最大的空气污染源，迫切需要通过自主创新推动能源生产和利用方式变革，大幅降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度，有效控制温室气体排放，提升煤炭提质与资源综合利用、高效燃煤发电、先进煤基洁净燃料、污染物控制及资源化利用、工业节能、重大装备研制等技术和能力，建立世界一流研发平台，培养世界一流科研队伍，发展世界一流技术，获得世界一流成果。煤炭科学研究总院是我国煤炭行业唯一的综合性科研机构和技术创新基地，拥有优秀稳定的人才队伍，设有“国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室”、“煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室”等十多个国家及行业重点实验室和研究中心，及配套的核心设备生产基地。承担了煤炭行业70%以上的科技攻关项目，累计科技成果5000余项，获得国家级、省部级科技奖1000余项、各类专利500多项。伴随着我国科技体制改革的步伐，始终坚持以“推动煤炭科技进步，发展节能环保产业”为企业使命。煤科总院研制的高效煤粉工业锅炉系统具有清洁燃烧、高效运行、显著节煤、节约占地、简易操作、友好环境等特点。目前，煤科总院在东部沿海和北部高寒地区的煤炭企业集团、市政热力和大型工业园区市场取得了很好的推广业绩，已在天津、河北、山东、安徽、江苏、浙江、福建、广东、广西等地区，内蒙古、陕西、山西、甘肃等西部高寒矿区，共计20多个省市地区建成推广应用煤粉工业锅炉系统500余台套，近万蒸吨等效容量。检测数据显示，与传统的链条锅炉相比，煤粉型工业锅炉系统平均效率由65%提高至90%，综合节煤率达30%以上;煤粉型工业锅炉系统实测烟尘排放仅为11毫克/标准立方米，远优于传统链条锅炉的80毫克/标准立方米，与天然气锅炉的排放水平相当;二氧化硫排放不超过100毫克/标准立方米;氮氧化物排放不超过200毫克/标准立方米。与燃煤链条锅炉相比，烟尘排放降低85%以上，减少二氧化硫排放30%至40%，减少氮氧化物排放50%左右，并大大减少可吸入颗粒物的排放量。据统计，煤炭科学研究总院从1999年开始，在消化吸收国外先进燃煤工业锅炉技术基础上，对煤粉安定储存、无脉动密相输送、二次空气无级分级配风、前置强化燃烧、烟气再循环、高倍率灰钙循环烟气脱硫等关键技术进行了开发创新，创立了燃煤工业锅炉行业的系统集成运作“岛链”模式，开发出了3个系列15个标准化产品，获得了31项专利，3项省部级科技奖，开启了我国新型煤粉锅炉的设计、制造和使用的新篇章。这项创新成果2007年通过国家技术鉴定。本项目的煤粉拟使用常规的煤粉燃料ii 类烟煤（qdw：18.8mj/kg），采用煤汽化技术，即与载氧的气化剂（o2，h2o，co2）之间的不完全反应，最终生成由co，h2，co2，ch4，n2，h2s,cos等组成的煤气。3.2 煤粉品质由于目前暂未收到清洁煤气资料，本项目预以ii 类烟煤（qdw：18.8mj/kg）的煤粉品质为设计基准，其成分及参数见表3.2-1。表3-1 ii 类烟煤成分（摩尔百分比）及参数序号项目单位数据1cy%47.532hy%3.563oy%6.954ny%0.95sy%0.336wy%10.337ay%30.48vr%28.89qdwymj/kg18.83.3 煤粉耗量鹿泉清洁煤电水源热泵区域供能能源站煤粉耗量见以下煤粉耗量表。表3-2煤粉耗量表规模型号每小时耗煤量（t/h）每日耗煤量（t /d）每年耗煤量（104 t /a）3台(300t/h)煤粉锅炉1573768131.88合计1573768131.88设计值1603840134.4注：1.表中设备日耗煤量按24小时计，年耗煤量按年利用小时数计：煤粉锅炉350天/年。2.表中的耗煤量设计值考虑设备非额定负荷运行时的低效率工况，裕量取2%。4. 工程设想4.1 站区总体规划及总平面规划4.1.1 站区总体规划拟建区域供能能源站用地范围呈规则方形地块，具体位置见下图：图4-1 能源站位置本方案结合石家庄市的总体规划，能源站利用现有原规划空地进行规划建设。能源站内有原规划道路从区域内穿过，能源站可以利用这些道路作为进站道路，并在该道路上开设能源站主要出入口和设备检修出入口。站区内交通及运输通道采用混凝土硬化地坪，最小宽度为4m，均可满足能源站交通运输及消防的规范要求。能源站建筑及设备全部地上布置，地上建筑及设备总高度控制在30m以内。站内管线以直埋为主，电缆采用地下排管敷设，能源站的各管线设计接口在能源站围墙外1m处。4.1.2 总平面布置能源站总平面布置是根据工艺提供260mw机组方案并结合远景一次规划设计。能源站区域由3个功能区组成，即主站房区、办公区和余热回收区。从能源站区域的环境角度考虑，能源站主站房区（包括主机房、电控室、办公室等）布置在站区南侧。在能源站与周边居民区之间留有大面积绿化隔离带，以减少其对居民区的噪声影响。机力通风冷却塔尽量远离居民区、沿东西向靠南侧围墙布置。能源站建筑及设备全部地上布置，地上建筑及设备总高度控制在30m以内。4.1.3 道路规划能源站的运输、消防道路原则上以充分利用原有道路设施为主，区域内建、构筑物及设备之间连接通道及部分场地做混凝土硬化，也可作为不小于4m的消防通道使用。4.1.4 竖向规划能源站建筑物的室外地坪设计标高将根据石家庄市城市总体规划要求统一确定。4.1.5 管线规划给水、排水、消防、电力、通信和工业管道等综合管线，将结合原有规划及现有的条件，综合考虑进行规划。4.1.6 围墙及绿化能源站设2.2m高铁艺围墙，绿化面积及标准根据项目总体规划要求确定。4.2 燃料系统区域供能能源站煤粉源为ii类烟煤，建设新型高效清洁煤粉型锅炉，不仅在节能减排上取得了良好效果，还产生了可观的直接经济效益。新型煤粉工业锅炉系统包括煤粉加工子系统、煤粉储供子系统、燃烧器子系统、布袋除尘器子系统等。新型煤粉锅炉对原煤要求很高：5700大卡以上且含硫量低于35%的洗选煤，经烘干机烘干，水分指标不大于5%，其中15毫米以下的碎煤送入磨煤机粉碎，成为细度为200目的细粉，合格的细粉从旋风分离器中分出落入罐车内。4.3 供热技术介绍4.3.1 机组选型原则区域供能能源站机组选型综合考虑热、电负荷变化规律，采取“以热定电、热电平衡”的原则，通过对系统运行方式进行技术经济比较，合理配置发电设备、余热利用设备和调峰设备，保证项目经济性。4.3.2 电厂余热回收专用热泵机组传统的热电厂余热利用见下图所示：图4-2传统的电厂余热利用技术以上传统的电厂余热利用技术中，存在以下缺点：1、采用汽水换热器，效率低，一般最高只能达到80%左右，因此有很大的能耗损失。2、一次管网温差小，通常最大只有60左右，远远不能满足长距离管网输送的目的。电厂余热回收专用热泵机组能够很好的解决传统技术所具有的缺点，能源总站专用吸收式热泵机组回收电厂循环水余热，热电厂供热能力提高50%，综合供热效率提高50以上，大幅度减少co2和其他污染物排放，减少冷却水蒸发损失。而且热端进出水温差达100以上，解决了长距离热媒水输送的要求。下图为该热泵机组利用电厂余热示意图。图4-3专用热泵机组的电厂余热利用技术4.4 装机方案本工程仅以能源站近期所承担的负荷提出装机、运行方案，同时预留远期负荷增加时能源站扩容的余地。4.4.1 装机方案4.4.1.1 采暖季概述本方案选用清洁煤粉为主热源，配置2台400t/h的电站煤粉锅炉，配套2台抽汽式汽轮机，并设有2台国内主流装机容量60mw的发电机组，发电自用；上安电厂发电冷却循环水（约170mw）作为溴化锂热泵辅助热源（驱动热源为部分抽汽式汽轮机抽出的0.5mpa蒸汽约220t/h，来源于抽取汽轮机发电后蒸汽），提升用户侧回水温度至90；剩余的抽汽式汽轮机抽出的0.5mpa蒸汽约570t/h，用于供热，提升用户侧部分回水至120供城市热网；配置2台35t/h余热热水锅炉（热源为电站锅炉排放烟气）将部分回水提高至目标温度120供城市热网，机组配置如下：1）2台cg-400t/h-6.3-m电站煤粉锅炉，2台c60-6.3/1.3/0.55抽汽式汽轮机；2）10台23mw热水型第一类溴化锂吸收式热泵机组，制热量为400mw；3）2台35t/h余热热水锅炉，制热量为50mw。4.4.1.2 设备参数（1）发电设备参数发电机组：2台cg-400t/h-6.3-m电站煤粉锅炉2台c60-6.3/1.3/0.55抽汽式汽轮机发电出力：120mw电压等级：10.5 kv清洁煤粉消耗：160t/h蒸汽压力6.3mpa效率：电站锅炉炉效率90%，煤碳使用效率99%排烟温度：无尾部受热面250，有尾部受热面150发电设备性能指标如表5.4-1。表4-2 电站锅炉能指标表序号功能性能标准数值1分批安装 电站锅炉大小范围10-500t/h2经验在中国大陆运行至少一年的已安装的内燃机的最少数量（在上述大小范围内）10台3空间利用- 能源密度20 平方米 / 兆瓦4效率 在额定工况下热电联产效率（总体）92%5断电的启动要求: 0% - 100% 加载的最短反应时间含启动时间在内，从启动到满载约20分钟6灵活性: 运营 每天整个系统启动/关闭的最少次数2次7可用性 100%利用率的设备最少年运行小时数8,000 小时（2）余热利用设备热水型第一类吸收式溴化锂机组：10台制热量：23mw/台余热进出水温度：32/37供回水进出水温度：60/90驱动热源0.5mpa蒸汽220t/h供回水水流量：1143m3/h/台用电功率：50kw/台溴化锂吸收式热泵机组性能指标如表4-3。表4-3 溴化锂吸收式热泵机组性能指标序号功能性能标准数值1分批安装 吸收式制冷机大小范围1 一30兆瓦2性能热水供水/回水温度最小差值0.2 倍额定温差3效率最低能效比蒸汽热水型机组：0.964经验在中国大陆运行至少一年的已安装的吸收式制冷机的最少数量（在上述性能范围内）10台5停机再启动所需时间10分钟6灵活性: 运营 每天整个系统启动/关闭的最少次数2次7可用性 100%利用率的设备最少年运行小时数8,000小时8可靠性 最短供应商保质期出少后2 年或调试验收后 1 年（以先到期者为准）（3）余热热水锅炉设备余热热水锅炉2台，每台35t/h供热水量：1428m/h额定压力：0.2mpa额定进出水温度：90/120余热热水锅炉性能指标如表4-4。表4-4 余热热水锅炉性能指标序号功能性能标准数值1性能供水/回水温度差值90/1202停电启动要求:10分钟3灵活性: 运营每天整个系统启动/关闭的最少次数24可用性 100%利用率的设备最少年运行小时数8,000 小时4.4.2 运行方案4.4.2.1 供热方案4.4.2.1.1 设备组成本项目的供热机组由第一类吸收式溴化锂热泵机组、电站锅炉、抽汽式发电机组蒸汽及余热锅炉机组组成，设备的供热系统总装机容量如下表，可满足本期工程尖端热负荷800mw需求量。表4-5供热系统总装机容量序号项目单位数值1吸收式溴化锂热泵机组供热出力mw400所占比例50%2余热热水锅炉供热出力mw50所占比例6.25%3发电机组蒸汽供热出力mw355所占比例44.375%4.4.2.1.2 输配系统（1）能源站热水系统供、回水温度为120/60，最大流量为11430m/h。4.4.2.1.3 运行模式运行原则能源站按照以下原则运行：能源站系统依据能源管理系统ems预测曲线并结合实际负荷波动追踪运行。4.4.2.2 应急方案4.4.2.2.1 设备组成本项目的应急设备为电站锅炉产生的蒸汽降压后直接输入管网供给用户侧，不经过汽轮机发电。设备的供热系统总装机容量如表4-6所示，可满足热负荷927mw需求量。表4-6供热系统应急总装机容量序号项目单位数值1电站锅炉发电后蒸汽供热出力mw355所占比例38.3%2电站锅炉发电蒸汽供热出力mw122所占比例13.2%3余热热水锅炉供热出力mw50所占比例5.4%4溴化锂设备供热出力mw400所占比例43.1%4.4.2.2.2 输配系统（1）能源站用户侧系统供蒸汽压力为0