桓仁金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告－优秀甲级资质可研报告完整版

金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 1 1.概述 1.1 项目概况 1.1.1 项目名称、承办单位及可行性研究报告编制单位 项目名称： 冷却水余热利用项目 承办单位： 金山热电 有限 公司 单位地址： 五女山经济 资源 开发区北江 生态产业园 法定代表人： 可行性研究报告编制单位： 本溪市工程咨询中心 1.1.2 企业情况 满族自治县位于辽宁省的东北部，距沈阳 250km，距本溪 190km，距吉林省通化 108km。面积 3547平方公里，人口 31 万人。该县地处 山区，有丰富的林业、水力、旅游和矿产资源，煤炭储量十分丰富。镇位于该县中部，城区面积 10 平方公里，分镇内和泡子沿两 个地区。近年来一批新的资源开发项目和基础设施相继建成，本溪至的国家二级公路已建成通车，经济的快速发展给带来美好的前景。 县热电厂的可行性研究与初步设计由水利电力部东北勘测设计 院完成，初步设计于 1989年 10月完成，辽宁省计划经济委员会于 1990 年9 月 7日以辽计经发 1990527 号正式批复关于热电厂初步设计的批复。 热电 厂 于 2002 年正式建成投产，厂区占地面积 4.7 公顷， 为两炉两机， 有 2 台 75 吨循环流化床锅炉， 2 台 12MW 单级抽汽凝式汽轮金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 2 发电机组 。 2004 年企业改制出售给辽宁金山热点股份有限公司，组建 金山热电有限公司， 公司现有 3台 75吨循环流化床锅炉， 2台 12MW单级抽汽凝式汽轮发电机组，供热用换热站一级换热站 1处，二级换热站 9处，是一个以供热为主的热电联产企业。供热面积达 180万平方米，年发电量 1.5 亿 kw/h。年消耗标准煤 123000 吨。拥有职工 276 人（管理人员 35 人）。 1.1.3 项目情况 2008 年本溪五女山经济资源开发区江北生态园建设全面启动，计划开发住宅面积 20 万平方米以上。园区内原无供热系统，需要建设一个完整的供热系统，目前热电公司现有供热能力无法满足要求，通过多方面考察论证最终决定在厂 区内建水源热泵来完成江北区供热。 水源热泵供热，近年来在我国北方一些大城市先后引用比较成熟的供热方式， 金山热电有限公司每年冬季供热发电的时候，都有大量的余热让冷却水带走排放掉。目前厂内汽轮机冷却水量为1600t/h， 锅炉冷渣机冷却水量为 120t/h。 平均水温在 15以上可以满足机组取热需求。 将这部分热量加以利用，在降低运行成本同时也符合国家关于节能减排的相关政策。 1.1.3.1 项目建设规模及工程投资 项目总投资 2460 万元，其中设备投资 1380 万元（包括热泵、换热站等设备购置与安装）。土建工程投资 230 万 元（包括 建设一金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 3 座 1200m全封闭地下蓄水池、机房 820m、换热站 2 处 700m）。管网工程投资 850 万元（包括 DN529 一级管网 300 米， DN426 二级管网5260 米及分支三级管网）。 1.1.3.2 项目工程计划 全部工程计划 分两期建设， 工期 2008 年 9 月至 2010 年 10 月。目前一期工程 2 台水源热泵机组及主干管网已完成，投入试运行，完成投资 1600 余万元。 1.1.3.3 社会经济效益 （ 1） 经济效益： 按供热面积 20万 计算，年热费收入 520万元，年节约标煤 1.25万吨，按照目前每吨标煤 765 元计算，折 合 人民币 956 万元。 （ 2） 社会效益： 此方案实施可节省建设锅炉供热的大面积征地和粉煤灰、炉渣等污染物排放，又节省一次能源 1.25 万吨标准煤的消耗量，年可减少 SO2 排放 106 吨、氮化物排放 92 吨、 CO2 排放 3.3 万吨。 1.2 项目建设的必要性 金山 热电有限公司 目前 供热面积达 180 万平米， 2008 年 再 建的和计划建设的约 40 万 m都需要连网。现有的供热系统 将基本达到满负荷运转， 公司研究决定进行对原有供热设备进行改造，新建一座冷却水回收利用系统暨水源热泵 系统建设，保证扩大供热面积的前提下对资源回收利用 。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 4 镇泡沿 地 区 处 在 世界文化遗产五女山下， 为连片棚户区， 为 彻底改变城区面貌 和提高棚户区居民居住条件， 县 政府 决定 解决江北城区棚户区改造问题， 计划开发面积 20 万 m，一期 工程于 2007 年开始 建设 ， 2008 年完工和主体结构完工的住宅面 10 万 m， 二期工程 计划 于 2009 年开工，开发面积 10 万 m，共计 20 万 m， 依靠现有供热系统已 无法 满足 这部分新建建筑的 供热 。 城区依山傍水，景色宜人，以其优美的自然风光和著名的世界文化遗产吸引了大批国内外游客前来观光旅游。 如对热电公司扩建或 在小区内建设锅炉房供热 都将增加增加污染物的排放， 不但会 影响城区美化，还不符合国家环保要求 ， 破坏生态环境。更不利于地区的经济发展。因此，江北城区供热就要有一个即能解决供热的民生问题又要符合国家环保要求，同时还能促进经济发展的项目。 地源热泵供热，近年来在我国北方一些大城市先后引用特别是沈阳市有 1000 多万 m采用了此技术。相对是比较成熟的供热方式，但是需取深层地下水， 金山热电有限公司因为是热电联产。每年冬季供热发电的时候，都有大量的余热让冷却水带走排放掉。如果能够有效的回收这部分热量加以利用，将提高节能运行成本同时也满足国家关于节能减排的新能源政策。将冷却水替代 地下水作为水源热泵机组的热源水，再利用水源热泵的工作系统将居民冬季的采暖水进行加热，可以有效的提供源源不断的热能供应。 此方案实施可节省建设锅炉供热的大面积征地和污染物排放，金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 5 又节省一次能源煤的消耗量 1.25 万吨（ 1.25 万吨 765.00 元=9562500.00 元 ）。所以为最可行的供热方式。 1.3 设计依据及指导思想 1.3.1 设计依据 （ 1） 国家有关设计规范、规程及规定； （ 2） 热电有限责任公司的设计委托书； （ 3） 甲方提供的有效资料。 1.3.2 设计指导思想 （ 1）采用 水源热泵 冷热水 回收 机组可省掉锅炉设 备的投入，即省掉设备的投资又节省了锅炉房的建筑面积； （ 2）在夏季可节约全部的卫生热水的加热费用，即使是在冬季运行费用也只是锅炉的 1/3，每年可为用户节省非常可观的锅炉运行费用； （ 3）机组可安装在屋面、平台、地面等，不用占据建筑面积，可为用户节省可观的建筑面积； （ 4）可根据工程进度和投入使用的时间不同分期投入主机的安装容量，有利于工程资金的合理使用，避免闲置空调设备占据大量资金； （ 5）没有冷却水系统，省掉了冷却塔、水泵和冷却水管路系统的投资和安装工作，节约了此项的费用，在平时运行时节约了大量的冷却水耗 ； 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 6 （ 6）自动化程度高，负荷调节范围宽广，在不同季节和负荷下更能符合调节上的要求，具有常规中央空调无法比拟的负荷试用性，具有非常明显的节能性。特别是在夜间、过度季节，低负荷时更明显； （ 7）单机振动和噪音小，对建筑的影响小，如设计、安装处理的好对建筑的使用不会造成任何影响； （ 8）无须投入大量的运行、维修人员，节约运行费用； 1.4 主要技术经济指标 主要技术经济指标见表 1-4-1； 1-4-2 表 1-4-1 主要技术经济指标表 序号 项目 技术参 数 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 7 1 机组型号 WCFXHP69 2 制热量（ KJ/h） 9200000 3 输入电功率 KW（ KW） 536 4 COP 值 4.8 5 冷 凝 器 热水进出水温度（） 40/45 6 热水流量（ m3/h） 393 7 水压降（ kPa） 100 8 蒸 发 器 循环水进出水温度（） 15/8 9 循环水流量（ m3/h） 260 10 水压降（ kPa） 100 11 负荷调节范围 8.5-100% 12 压 缩 机 品牌及产地 顿布汉什 /烟台 13 压缩机形式 立式 全封闭 14 螺杆形式及产地 双螺杆 /AISI1141 棒料 15 电 动 机 品牌及产地 顿布汉什 /烟台 16 启动方式 双三角 17 额定电流（ A） 946 18 启动电流（ A） 938/1190 19 机组重量（ kg） 8100 表 1-4-2 主要技术经济指标表 序号 项目 技术参数 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 8 1 机组型号 WCFXHP81 2 制热量（ KJ/h） 10908000 3 输入电功率 KW（ KW） 635.9 4 COP 值 4.78 5 冷 凝 器 热水进出水温度（） 40/45 6 热水流量（ m3/h） 457 7 水压降（ kPa） 100 8 蒸 发 器 循环水进出水温度（） 15/8 9 循环水流量（ m3/h） 280 10 水压降（ kPa） 100 11 负荷调节范围 8.5-100% 12 压 缩 机 品牌及产地 顿布汉什 /烟台 13 压缩机形式 立式全封闭 14 螺杆形式及产地 双螺杆 /AISI1141 棒料 15 电 动 机 品牌及产地 顿布汉什 /烟台 16 启动方式 双三角 17 额定电流 （ A） 1123 18 启动电流（ A） 1190 19 机组重量（ kg） 8940 2.水源热泵原理与经济技术分析 2.1 水源热泵原理 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 9 2.1.1 工程概况 金山热电公司坐落于县北江生态产业园区浑江岸边，厂区内现有规模为“三炉二区”，即三台 75t/h 的循环流化床锅炉配二台 12MW的抽凝式供热发电机组，并建有 16KM 的供热管网。为充分利用厂区内的废热及可再生资源，计划采用水源热泵系统为县北江生态产业园区 20 万的小区进行集中式的供暖。本项目以河水及电厂循环水作为水源泵系统的双水源，针对该系统在供热 区内的应用方案进行节能效果和技术经济分析。 2.1.2 水源热泵的水源分析 项目 3 月 7 月 8 月 10 月 12 月 入水水温（） -8 18 22 28 26 30 18 25 1 10 出口水温（） 19 25 25 31 28 33 20 28 9 15 表 1 2007 年电厂循环水温度统计表 浑江是鸭绿江主要支流，全长约 110 公里，是地区主要河道。金山热电公司循环水冷却水取自浑江，据统计，电厂冬季循环冷却水流量约为 1600t/h，浑江江水流速为 0.08m/s,流量为 24m/s（ 1440m/h），因此，有大量的循环冷却水废热以及可靠的江水资源可以作为热泵系统的低位热源 /热汇。 由图 1 和表 1所示，冬季河水金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 10 温度为 -15 13，冬季电厂循环水温度为 13 24。 由于水源热泵空调器最理想的节能运行温度为 12 31，冬季制热的蒸发温度越高，机组制热系数越高，而电厂循环水温度比河水温度高，因此本项目冬季采用电厂循环冷却回水作为热泵的热源为小区供暖。 2.1.3 气象条件 冬季采暖室外计算温度： -21 冬季室外主导风向及频率： NE,22% 冬季室外平均风速： 2.8m/s 冬季室外最大冻土深度： 143cm 冬季室外大气压力： 101.05kPa 冬季室外极端最低平均温度： -30.7 2.1.4 采暖热指标 根据当地建筑物的情况，按城市热力网设计规范，参照建设单位提供的有关资料，本工程采用综合热指标为 70W/m2。 2.1.5 供热现状及发展 按 金山 热电有限责任公司提供的资料， 采暖期从 11 月 1 日起至翌年 3 月 31 日止，计 151 天。 在规划集中供热范围内， 供 热面积 220万 m2，工业用汽 75T/h 3,目 前已基本达到 三 台锅炉的计划供热负荷，如果新增供热负荷就只有增加供热锅炉和建设 新 的热原地。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 11 北 浑江 西江电站 图 2-1-1 规划 供热范围5 号站 4 号站 3 号站 2 号站 1 号站 6 号站 热电厂 6 号站 1 号站 新建换热站 已有换热站 供热管道 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 12 2.2 水源热泵系统设计方案 水源热泵系统全天 24 小时供热，负荷一致，通常容量在 175KW以上的水源热泵 采用水 水方式 ，因此 ， 系统末端计划采用集中式大型水 -水 热泵机组加风机盘管系统。 为将来夏日制冷、冬季制热考虑，充分利用两个水源，采用 8个阀门完成水源热泵系统的制热、制热切换 ， 如图 2 所示。冬季：阀门 A、 B、 C、 D 开， E、 F、 G、 H关，电厂循环冷却水从凝汽器 1出来后，一部分被热泵系统利用，降温后送入吸水池 3，再进入凝汽器 1；另一部分送至冷却塔 2 冷却后进入吸水池 3，再进入凝汽器 1.这种方式不但简化了系统 ，而且提高热泵的制热系数。 夏季： 阀门 E、 F、 G、 H 开，阀门 A、 B、 C、 D 关，热泵系统采用开式直接利用河水换热。根据地源热泵系统工程技术规范中规定，开式地表水换热系统取水口应远离回水口，并宜位回水口上游，取水口应设置污物过滤装置。因此，河水不宜直接通过热泵机组，先要进行净化处理，最后利用循环水泵 11 将河水通过输送管道送至冷凝器 8 中，而放出热量后的河水则通过排水管道直接排入河 12 中。 图二： 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 13 2.3 水源热泵系统节能性分析 2.3.1 热泵的制热性能系数 热泵将低位热源的热 量品质（位）提高，需要消耗一定的高品位能量。常用热泵的制热性能系数 COP（ Coefficient of Performance）来衡量 热泵的能量效率。对于蒸汽压缩式热泵，其设计工况制热性能系数定义为： 式中， COPe 为热泵的设计工况制冷性能系数； Qe 为冷凝热量，kW； Qe 为制冷量， kW； W 为压缩机消耗的功率， kW。 通过对金山热电公司水源热泵机组冬季工况测试数据的回归分析，我们可以得到如下的 COP 值关系式： 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 14 COP=0.0930to 2.6812 一 （ 2） 式中， to 为热 泵热源的入口温度。 2.3.2 热泵供热燃料单耗 根据热力学第二定律，对于任一能源利用过程，其 熵 平衡关系可以一般性的描述为燃料 熵 =产品 熵 +熵 消耗，既： 式中， eq、 ef 分别表示单位产品和单位燃料的火用值； P表示产品产量； B5 表示燃料量；为生产过程中各环节的 熵 消耗所对应的煤耗。 对于任何能源利用过程，单耗分析模型都可以一般性地表示为： 式中， bmin=eq/ef 为生产该产品的理论最低燃料单耗，即在无任何火用耗损存在时的产品燃料单耗； bi 为系统各子系统设备的 熵 耗损引起的附加燃料单耗之和。 若热泵所耗电量 来自供电燃料单耗为 b e5的抽凝式发电机组，则其供热燃料单耗为： 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 15 该热电厂机组供电煤耗为 551g/kWh，供热煤耗为 40kg/GJ，则 bhhy=551/COP，当 COP3.826 时，热泵供热比热电厂抽汽供热节能。代入公式（ 2）中进行计算，则 t015.2 .由于不同厂家机组的性能不同 ,因此对不同的方案应分别进行分析。 2.3.3 热泵的一次能源利用率 对于有同样制热性能系数的热泵若采用的驱动能源不同，则其节能意义和经济性均不相同。因此用一次能源利用率 PER（ Primary Energy Ratio）来评 价热泵的节能效果。 对于电力驱动水源热泵供暖，其一次能源利用率可表示为： 式中， 、 t分别为发电效率和输配电效率。 能同时完成夏季空调和冬季采暖的系统的一次能源利用率可表示为： 式中， PER 制冷工况下一次能源利用率， PER =制冷量 /一次能源量； PER 供热工况下一次能源利用率， PER =制热量 /一次能源量； 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 16 制冷工况权重， =制冷天数 /全年总天数 供热工况权重， =制热天数 /全年总天数 现以以下四种方案为例进行计算比较：方案一：水源热泵中央空调系统；方案二：水冷冷水机组 +电厂抽汽采暖；方案三：蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组 +电厂抽汽采暖；方案四：分散式空调+电厂抽汽采暖。 取水热泵制冷工况下的 COP 冷 为 5、供热工况下的 COP 热 为 4；水冷冷水机组的 COP 为 5；燃煤锅炉效率 65%，燃气锅炉效率 85%，蒸汽型双效溴化锂吸收式制冷机组的热力系数为 1.20，电厂供热效率为 0.8，发电效率取 0.32，输配电效率近似取 0.95；夏季制冷天数为 120 天，冬季供暖天数为 150 天。由以上条件计算出几种方案的一次能源利用率，结果如图 3 所示，水源热泵中央空调系统的一次能源利用率最高，与分散式空调 +电 厂抽汽采暖相比增加了 79%。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 17 2.3 水源热泵系统方案技术经济分析 根据小区的负荷情况及建设情况，冬、夏季均由水源热泵机组来承担室内 供暖负荷，夏季为末端提供 7 12的冷冻水，冬季为末端提供 45 50的热水。系统方案经济性分析需要计算初投资和运行费用，并与小区分散式供热机组 +抽汽采暖系统进行分析比较。 2.3.1 设计参数 冬季 夏季 室内设计温度 热指标 供暖期 室内设计温度 冷指标 制冷期 20 55W/ 150 天 26 100W/ 120 天 热负荷 11000KW 冷负荷 20000KW 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 18 2.3.2 设备选型 选用 四台（二 台 WCFXHP69 和二台 WCFXHP81） 水源热泵机组，制热量为 11000KW， 制冷量为 10000KW， 满足小区的热负荷和冷负荷要求，供暖季节热泵机组 标牌 负荷 下运行。 2.4 经济性分析 小区供热抽汽来源于汽轮 机的第四级抽汽，这部分蒸汽所包含的热量并没有被充分利用，大大降低了蒸汽的品质，并且凝结水未考虑回收，从能量的角度而言是很不经济的。能源利用过程中的 任何耗损都 导致实际功量的减少，而热电联产供热是以减小机组发电量为代价，若采用热泵技术对外供热，因提供 Qy 的热量减小机 组的供电量 Wy 为： 式中， Wy 为外供抽汽用来做功时增加的供电量， KW； h 为汽轮机抽汽焓， KJ/KG； hc 为汽轮机排气焓， KJ/KG； Dg 为供热蒸汽量，KG/H； m、 e 分别为机组机械效率和电机效率； Wp 为减少电厂循环水泵的泵功消耗， KW； p为热网效率； to 为热水出水温度， 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 19 根据公式（ 7）、（ 9）进行计算，冬季供 暖 150 天 而减少机组出力 177861kW。水源热泵风机盘管系统定流量运行，平均使用时间按每天 12小时计算， 减少发电量 213万 KWH,上网电价为 0.455元 /kWh，减少发电收入 97 万元。 整 个供暖季节的运行 对比 情况如表 3 所示。 表 3 冬季供热运行费用分析 设计日负荷率 设计运行天数 运行费用 (元 ) 水源热泵系统 蒸汽管网散热器 100% 60 20073 75350 75% 50 13003 50% 20 3805 25% 20 2596 小计 150 39477 水源热泵系统节约电费 (元 ) 35873 另外，供热期间将一部分循环水引入热泵系统后直接回到吸水池，可减少因冷却塔引起的水量损失。根据 2008年 地表水水资源费征收标准，河水的取水价为 0.35 元 /m3，冷 却的蒸发损失率取3，则整个冬季节约的水、电费合计约为 35913 元。 综合以上所述，水源热泵系统全年节约运行费用 35873 元，水源热泵系统经济效益明显，不仅能有效改善室内的空气品质，金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 20 而且能充分利用热电厂的废热能及可再生资源，在有条件的地区，水源热泵是最理想的空调方式 。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 21 3. 冷却水余热利用项目 方案及装机设备 3.1 项目方案 3.1.1 项目实施方案 在当今可持续发展已经成为热门话题，环境因素作为可持续发展三要素之一，已引起各个方面的关注。可持续发展意味着维护、合理使用并且提高自然资源基础，意味着在发展计划 和政策中纳入对环境的关注和考虑。用热泵系统回收城市地下水中的热能，既开发了一种清洁能源，同时又降低了城市废热的排放，保护了环境。 冷却水余热利用项目即 水源热泵是利用厂区冷却水量大，水质稳定，温度在 13 至 15 摄氏度等特点，以冷却水作为热源进行制热循环的一种装置。水源热泵具有热量输出稳定、 COP 值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现水资源合理化利用的有效途径。水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少 40%以上，比电供热减少 70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省 2/3 以上的电能，比燃煤锅炉节省 1/2 以上的燃料。由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制热系数比传统的空气源热泵高出 40%左右，其运行费用仅为普通的 50%60%。因此，水源热泵有着广阔的应用前景，但其使用还需解决以下问题：确保当地有大量的热水资源，清洁技术的选择、系统形式的选择、热源水温的问题以及其保证性和经济性问题。 水源热泵的技术状况和经济性与热源 /热汇的特点密切相关。对热泵系统来说，理想的热源 /热汇应具有以下特点：在供热季有金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 22 较高且稳定的温度，可大量获得，不具有腐蚀性或污染性，有理想的热力学特性，投资和运行费用较低的热源水。在大多 数情况下，热源 /热汇的性质是决定其使用的关键。 水源热泵采用冷却水做水源热泵的热源 /热汇，它具有以下特点：产生量大，几乎全年保持恒定的流量；冬季水温高于室外温度，而且在整个供暖季，水温波动不大 12-15 ；含有大量的热能，厂内所有的冷却水含热量占供热比的 22%。因此为区域供热提供一种理想的热源 /热汇。 水源热泵供暖系统原理。主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构构成一个最简单的蒸汽压缩式热泵装置作为供热系统的热源。它通过蒸发器从热源水中吸取热量 Qe，在冷凝器中放出热量 Qc（ Qc=Qe+W）供给供热系统。这种 供热系统只要消耗少量的电能 W,便可得到满足供热所需要的热量 Qc平衡 3.2 与其他供热系统的简单比较 将水源热泵系统和燃煤锅炉供热方式进行了比较，其结论见表 2。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 23 附表 2： 供能方式的经济比较 (m) 项目 水源热泵 蒸汽锅炉 供热面积 建筑面积 20 万平方米 建筑面积 20 万平方米 热负荷指标 55W/m2 200KJ/m2 总热负荷 Q 总 20 万 55W 11000W Q 总 20万 200 kJ=4000万KJ 设备 型号、数量 WCFXHP81,2 台 WCFXHP69， 2 台 总 制热 量 3000KW/台 20t 锅炉 1 台 制热量 57900000KJ 设备一次性投入 机组 =187 万 2 374 万元 机组 =218 万 2 436 万元 20t 锅炉 =120 万 1=160 万元 厂 房 及 占地 厂内扩建：水池 300 m2机房820 m2投资 150 万元 新征地： 4200 m2 150=63万 建锅炉房、蓄煤棚投资 300 万 运行费用 630KW 24 小时 60%0.38元 4 17236.5元 /天 150 天 206.84万元 /年 3.5t 380元 24小时 80% 150 天 =383.04万元 /年 人工 费用 P=1人 4班 600元 /月 5个月 12000 元 /年 P=4 人 4 班 1500 元 5个月 =120000元 /年 维护费用 机组 =1.5 万元 /台 4 台 6万元 /5 年 锅炉 =5 万元 /5 年 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 24 从设备投资上看，水源热泵供热系统比燃煤锅炉供热系统高20%。从年运行费用上看，燃煤锅炉供热系统比水源热泵系统高。2种供热方式的年运行成本水热泵系统仅为燃煤锅炉供热系统的46.19%。在投资有效期内 (按 20年考虑 )，综合比较 2种方案的费用，水源热泵系统的总运行费用大约是燃煤锅炉供热系统运 行费用的45%左右。由此可见，水源热泵系统比其它方案更具经济性。 3.3 设备清单 附表 1： 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 单 价 . 金 额 1 热泵机组 WCFXHP69 台 2 1870000.00 3740000.00 2 热泵机组 WCFXHP81 台 2 2180000.00 4360000.00 3 补水泵 KQL200/300 台 4 21800.00 87200.00 4 补水泵 KQL80/170 台 2 4500.00 9000.00 5 循环泵 KQSN300-N13 台 3 41000.00 123000.00 6 循环泵 KQSN350-N13 台 2 59000.00 118000.00 7 水处理设备 套 1 97500.00 97500.00 8 水箱 塑钢 个 1 24300.00 24300.00 9 除污器 ZWY-400/16 台 1 27800.00 27800.00 10 除污器 JWY-350/16 台 1 18750.00 18750.00 11 低压配电柜 台 10 17500.00 175000.00 12 高压 配电柜 台 2 75000.00 150000.00 13 变压器 S9-2000 台 2 171000.00 342000.00 14 其它 600000.00 15 总合计： 9720000.00 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 25 附表 2： 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 单 价 金 额 1 换热器 HRQ-300/16 台 4 320000.00 1280000.00 2 除污器 ZWY-500/16 台 2 31000.00 62000.00 3 角式除污器 JWY-3500/16 台 2 18750.00 37500.00 4 循环泵 KQSN350-N13 台 2 59000.00 118000.00 5 循环泵 KQSN300-N13 台 2 41500.00 83000.00 6 循环泵 KQSN250-M19 台 2 35800.00 71600.00 7 补水泵 KQW80-7.5/2 台 4 4500.00 18000.00 9 低压配电柜 台 12 17500.00 210000.00 10 变压器 315 台 2 41000.00 82000.00 11 水 箱 个 2 24300.00 48600.00 12 其它 1000000.00 13 总合计： 3010700.00 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 26 3.4 水源热泵 运行工况分析 3.4.1 水源热泵 运行工况分析 （ 1）、最大热负荷工况 在 满负荷 热负荷工况下 4 台 机组 全部投运，可满足采暖热负荷 22 万平方米的 要求，若一台 机组 发生故障， 其他满负荷运行 ，可保证 82%的供热负荷，若短时间 增加循环水温度 ， 在 停一台机可满足 100%采暖热负荷要求。 （ 2）、平均热负荷工况 在平均热负荷工况下 4台 机组 全部投运， 机组 负荷率为 91%，保证采暖热负荷 . 3.4.2 水源热泵运行工况 结论 通过 水源热泵 蒸汽平衡计算和 水源热泵 机炉运行工况分析，金山 热电有限责任公司 水源热泵 供热 ，在满足供热负荷要求的前提下，能够在较经济、稳定的工况下运行。 4.外部条件 4.1 厂址概述 4.1.1 概述 县热电有限责任公司热电厂位于浑江北岸，与县城隔江相望。该场地地势平缓，靠近本溪至、抚顺至、通化至丹东公路，交通十分便利。靠近水源（浑江），取水方便 。 4.1.2 工程地质 该厂区地层分布比较均匀稳定，各地层的物理及力学性质比较好。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 27 从钻孔剖面可以看出有地 下水存在，水位埋深在 7.6m-8.5m，该地下水对混凝土无侵蚀作用，排架结构及框架结构可采用柱下独立基础，根据承载力的要求，确定地基持力层为亚粘土。 地区地震基本烈度为七度。 4.2 交通运输 县热电厂交通运输以汽车运输为主，热电厂靠近本溪至、抚顺至、通化至丹东等国道，距沈阳 250km，距本溪 190km，距吉林省通化 108km，交通十分便利。 4.3 水源 本工程热电厂内工业用水、生活用水、消防给水，热网补水及热水供应系统均取自浑江。浑江为鸭绿江的主要支流，在热电厂上游 1.5km 为辽宁省最大的水库 桓龙湖水库， 该水源水量充沛、水质清澈。 热电厂坐落于浑江岸边，浑江水经取水泵房加压后用于机组冷却水、热电厂热力系统补水、热网用水、厂区生活及消防用水，水量满足本工程工业及生活用水要求，水质符合工业用水水质标准，简单处理后也可满足生活用水水质标准。 4.4 建筑物与构筑物 4.4.1 气象条件 1、气 温 历年极端最高气温： 37.2； 历年极端最低气温： -35.0； 历年平均气温： 6.3； 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 28 最热月平均气温： 22.8； 最冷月平均气温： -6.8； 冻结期为本年 11 月上旬至次年 4 月上旬； 土壤冻结深度： 1.43m。 4.4.2 雨雪 年最大降雨量： 1233mm； 历年平均降雨量： 832.5mm； 雨季一般为 7,8,9 三个月，此季节降雨量占全年降雨量的75%； 最大积雪厚度： 22cm； 基本雪压值： 0.3KN/m2。 4.4.3 风 主导风向：西北； 年平均风速： 2.3m/s； 最大风速： 18m/s； 基本风压值： 0.55KN/m2。 4.5 工程地质及地震资料 工程地质：该厂区地层分布比较均匀稳定，各地层的物理及力学性质比较好。 从钻孔剖面可以看出有地下水存在，水位埋深在 7.6m-8.5m，该地下水对混凝土无侵蚀作用，排架结 构及框架结构可采用柱下独立基础，根据承载力的要求，确定地基持力层为亚粘土。 根据中国地震烈度区图此地区地震基本烈度为七度。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 29 4.6 电厂改扩建 根据工艺要求，本次改建土建增加项目如下： 在原主厂房南侧扩建一座 水源热泵换热站 厂房及水源热泵机组 4 台 基础部分 ， 土建工程包括设备基础，厂房围护结构及基础，屋面系统。建筑面积约 2720m2，建筑体积约 12420m3； 建设 DN529一级管网 300 米， DN426 二级管网 5260 米及分支三级管网 。 4.7 热网工程 根据工艺要求，在场区内新建以下建筑： 在厂区 水源热泵 换热站， 钢筋混凝土框架结构，独立基础，砖墙围护。 所有新建管路固定支墩及检查井、阀门井。 5.工程设想 5.1 总体布置 5.1.1 概述 县位辽宁省东北部，距沈阳 250km，距本溪 190km；县热电厂位于浑江北岸，与县城隔河相望，周边公路本溪至国家二级公路已建成通车，交通运输方便。 该地区属于典型大陆性气侯，年平均气温 6.3，最高气温37.2，最低气温 -35；历年平均降水量 832.5mm，雨季一般集中在 7、 8、 9 三个月，此季度降水量占全年降水量的 75%；冻结期为本年 11 月至次年 4 月，冻结深度为 1.73m；常年主 导风向为西北风，平均风速为 2.3m/s。该区工程地质条件较好，地层分布比较均匀稳定，各地层间的物理及力学性质较好。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 30 5.1.2 平面布置 金山 热电 公司 的 冷却水余热利用项目 是在 公司 工业场地内进行，本次设计在热电厂锅炉间南侧扩建 厂房及附属建筑 ；热网改扩建工程在 北江生态产业园 内进行， 新建独立供热体系 。 5.1.3 竖向设计 公司 的工业场地已经形成，场平标高在 245.30m-247.00m 左右，设计标高基本在 246.20m-246.50m 之间。 厂区内的雨雪水主要以新建道路一侧的排水沟和自然径流排出的方式排至厂区既有排 水沟后再排至厂外之低洼处。 5.1.4 厂区运输 公司 工业场地已形成，主干道设计路面宽度为 9m，次干道路面设计宽度为 6m，道路的布置按工业场地的功能分区、线路的用途、结合建筑物的平面位置而进行设计，运输线路通畅、顺直，提高运 输效率。厂区道路基本设计为环形，在道路的尽端设计有停车场地，以利于生产和消防的需要。设计之路面结构：面层为 C25水泥混凝土路面厚 18cm，基层为 15cm 级配碎石，垫层为 20cm 厚二合灰土。 5.1.5 厂外道路 为使工业场地整洁有序，避免人、货流及客、货车的混杂，工业场地有两个出入口，东出入 口为厂前区面向人流的主要方向，设计的路面宽为 9m，接至沿江公路；北出入口为生产用车及灰渣运输的出入口，设计的路面宽为 9m，直接通至城区。 5.2 水源热泵 热力系统 概况 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 31 该工程的建筑面积为 20 万平方米、 10 万平方米两种住宅供暖项目，采用水源热泵采暖 1.首先假设可以提供充足的水热源且水冬季温度为 15 2.本系统使用的 循环冷却水 ，水源较好，可达到热泵用水质标准 3.水源热泵的相关技术参数和技术条件 住宅热负荷指标： QL=55W/m2 住宅供暖温度： T=18 20 供暖末端设备为：风机盘管或地热辐射方式 循 环冷却水 提供充足水量的中水热源水温为 15 以上。 4.水源热泵机组的选型方案 建筑面积 20 万平方米 热负荷指标 55W/m2 总热负荷 Q 总 20 万 55W 11000W 机组型号、数量 WCFXHP81 2 台 WCFXHP69 2 台 。 制热量3000KW/台 设备一次性投入 B=185 万 4 740 万元 机房占地面积 S 200 平方米 主机运行费用 L 630KW 20 小时 60% 0.57 元 417236.5 元 /天 120 天 206.838 万元 /年 管理人员费用 P=4 人 2000 元 /月 5 个月 40000 元 /年 维护费用 Q=1.5 万元 /台 4 台 6 万元 /年 /5 年 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 32 5.3 扩建方案 根据“ 节能降耗 ”的原则，参照集中供热热负荷，考虑到 机组 运行的经济性、灵活性和统一性以及供热的可靠性等要求确定装机方案。 水源热泵属于节能、回收余热型的 供暖设备，其社会效益和经济效益非常优越，是一项非常好的节能环保的采暖系统 ，是 国家 鼓励发展的建设项目。 5.4 电力系统 本工程设计范围包括： 改扩建工程包括增加 4 台 水源热泵机组 、 及附属设备和 公用系统用电负荷调整 ， 新增负荷 630KW。 目前公司 已建 有 10kv 高压配电室，设有 21 台高压配电柜全部投入使用；全厂设有三台厂用变，基本满负荷。考虑以上电气负荷增加较大，需对原电厂高低压厂用系统进行改造。低压系统需增加 1 台 S9-800/1010.55%/0.4kv 变压器，低压系统采用 GCS抽出式低压配电柜。 高压系统需增加 2 台 10kv、 JYN 型真空断路器手车柜。 1台向鼓风机、引风机、给水泵供电； 1 台向厂用变压器供电。 由于增加 1 台厂用变压器，主控制室需相应增加 1面控制屏及保护 屏。 10kv 及 0.38kv 电缆采用交联塑套电缆，沿电缆桥架、电缆沟或埋地敷设。 5.5给水： 1、 用水量： 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 33 生产、生活用水量：本工程用水包括机组冷却水、热电厂热力系统补水、供热及热水供应补充水及生活用水。 用水量及水量平衡见表 5-7-1。机组冷却水量见表 5-7-2。 消防用水量：消防用水量按室内 251/s，室外 401/s，共计651/s。同一时间内火灾次数为 1次，火灾延续时间 2h，一次消防用水量 468m3。 电厂生活饮用水为纯净水。 用 水 量 表 表 5-8-1 序号 用水项目 规模 标准 用水量 备 注 用水量 （ m3/h） 用水量 （ m3/d） 1 化学 水车间用水量 11.25 270.00 2 热网工程用水量 117.39 2839.68 （含淋浴用水量 22.32） 3 生活用水量 400 人 351/d 4.4 14.00 4 冲洗及浇洒用水量 10.00 40.00 5 合计 143.04 3163.68 6 未预见水量 61.60 1398.07 7 总计 204.64 4561.75 冷却水用水量表（ m/h3） 表 5-8-2 序号 机 组容量（ 2 12MW） 采暖季（ m/h3） 非采暖季（ m/h3） 1 凝汽器 4850 5700 2 油冷器 238 238 3 空冷器 200 200 4 合计 5288 6138 2、 给水系统： 给水系统：热电厂主要给水系统已经形成，在江边设取水泵金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 34 站一座，内设 200sh-9B 型离心泵四合， Q=1700m3/h， H=42m。浑江水经取水泵站后作为厂区消防、生活及电厂冷却水，冷却水出水用于 水源热泵机组用 水。 3、 消防系统：厂区消防为临时高压制。设 ISG125-200 型消防泵三台（ Q=38.3m3/h， H=37.5m），满足整个厂区消防要求，厂区主要消防管道环状布置。 4、 排水： 排水量：厂区排水项目及排水量见表 5-8-3。 排水量表 表 5-8-3 序号 排水项目 折减系数 排水量 备注 排水量 （ m3/d） 排水量 （ m3/h） 排水量 （ l/s） 1 化学水车间排水 0.7 189.12 7.88 2.19 2 生活排水 0.8 11.2 3.52 1.56 3 淋浴排水 0.9 20.09 20.09 5.58 4 冲洗排水 0.25 10 2.5 0.69 5 其它排水 246.4 30.80 2.78 6 合计 476.81 64.79 排水系统： 厂区排水采用生活污水与工业废水合流的排水系统。生活污水设化粪池、含油污水经隔油池、化学水酸碱废水经中和处理后排入厂区排水管网，经场外排水管道排至泡子沿河沟。 在厂区主要道路上设置雨水口和雨水管道。厂区雨水经雨水管道排至浑江。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 35 5.6化学水处理 水源及水质 本工程水源为 循环冷却 水，经处理后直接供 机组 使用。 中压锅炉给 水质量标准见表 5-9-1。 热网补充水质量标准见表 5-9-2。 锅炉补给水质量标准 表 5-9-1 硬度 ( e/L) 溶氧 ( g/L) 铁 ( g/L) 铜 ( g/L) PH 25 联氨 ( g/L) 油 (mg/L) 3 15 50 10 8.5 9.2 - 1 热网补充水质量标准 表 5-9-2 悬浮物 （ mg/L） 总硬度 （ e/L） PH （ 25） 溶解氧 （ mg/L） 含油量 （ mg/L） 5 600 7 0.1 2 5.7通信 1、 行政通信： 行政通信已经形成，在厂办公楼设有 200 门程控电话交换机一套，作为全公司行政管理用。其主要用户分布在厂办公楼及其他行政福利设施。 2、 调度通信： 在厂生产集中控制室设程控调度机一部，容量为 100 门。在新建锅炉控制室设置调度分机，给主机配有无线 /有线汇接器。在区域换热站设调度无线电话，可直接与程控调度主机联网。 金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告 36 3、 通信线路： 厂内通信缆线全部采用直埋方式敷设。 6.区域供热 6.1 概述 2008 年本溪五女山经济资源开发区江北生态园建设全面启动，计划开发住宅面积 20 万平方米以上。园区内原无供热系统，需要建设一个完整的供热系统，目前热电公司现有供热能力无法满足要求，通过多方面考察论证最终决定在厂区内建水源热泵来完成江北区供热。 6.2