发电厂乏汽余热回收可研.doc

F F1 10 06 6E E0 08 8K K A A0 01 1 0 01 1 阜新发电厂乏汽余热利用工程阜新发电厂乏汽余热利用工程 可行性研究报告可行性研究报告 征询意见稿 征询意见稿 中中国国电电力力工工程程顾顾问问集集团团华华北北电电力力设设计计院院工工程程有有限限公公司司 北北京京清清华华城城市市规规划划设设计计院院能能源源规规划划设设计计研研究究所所 2 20 01 12 2 年年 3 3 月月 北北京京 批 准 郭维胜 付林 审 核 张世钢 余莉 校 核 李永红 编 制 李永红 冯丽洁 陈杰 郑忠海 韩晓利 宋固 名单级别如何定 金载友 倪久成 王刚锋 刘凤红 石贤忠 石中 华 王义芳 目录 1 概述 1 1 1 项目概况 1 1 2 项目建设必要性 1 1 3 编制依据 7 1 4 编制范围 8 1 5 工作过程 8 2 基础资料 9 2 1 气象资料 9 2 2 厂址 地质及水文概况 9 3 供热范围及热负荷 11 3 1 供热范围 11 3 2 热负荷 11 4 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术介绍 14 4 1 技术原理 14 4 2 技术的推进与发展 15 4 3 技术的应用实例 17 5 热源及供热首站 21 5 1 供热系统方案 21 5 2 电厂首站改造任务 23 5 3 新型供热首站的主要设备 23 5 4 小机排汽管道改造及凝汽冷却系统运行方式 27 5 5 供热可靠性分析 28 6 厂区改造工程设想 29 6 1 总平面布置 29 6 2 循环水冷却水系统改造 30 6 3 小机乏汽回收改造 31 6 4 电气部分 32 6 5 仪表与控制部分 35 6 6 土建部分 38 I 7 热网系统改造 41 7 1 供热首站 41 7 2 热力站改造 41 8 节约能源及环境保护 44 8 1 节能分析 44 8 2 环境减排分析 44 8 3 社会效益 45 9 生产组织及定员 46 9 1 组织机构及人员编制原则 46 9 2 本项目运行方式及定员 46 10 劳动安全与卫生 47 10 1 执行的有关主要规程 规范 47 10 2 主要防治措施 47 10 3 劳动安全及工业卫生机构与设施 47 10 4 安全教育 47 11 项目实施的条件和建设进度及工期 49 11 1 项目实施的条件 49 11 2 项目分期实施 51 11 3 建设进度及工期 53 12 投资估算及财务评价 54 12 1 投资估算说明 54 12 2 投资估算 55 13 经济评价 59 13 1 投资计划及资金筹措 59 13 2 经济评价原则 59 13 3 主要原始数据 59 13 4 评价结果 59 13 5 敏感性分析 60 13 7 结论 62 14 结论 81 II 图纸目录图纸目录 序 号 图纸名称图号 数 量 备注 1说明书F106E08K A01 011 2总平面及地下设施布置图F106E08K A01 Z 011 3热平衡图F106E08K A01 J 011 4余热利用热力系统图F106E08K A01 J 021 5凝结水泵系统及抽真空系统图F106E08K A01 J 031 61 余热回收热网首站平面布置图F106E08K A01 J 041 72 余热回收热网首站平面布置图F106E08K A01 J 051 8集中供热管网改造图F106E08K A01 J 061 9余热利用循环水系统图F106E08K A01 S 011 10水力计算校核结构简图F106E08K A01 S 021 11电气原理接线图F106E08K A01 D 011 12热工控制系统规划图F106E08K A01 K 011 13施工组织设计总布置图1 0 1 1 概述概述 1 11 1 项目概况项目概况 本项目为阜新发电厂乏汽余热利用工程 系利用阜新发电厂的汽轮机乏汽 余热对鸿源热力网和市热力网供热区域进行的供热系统改造工程 阜新发电厂 目前有 2 200MW 机组和 2 350MW 机组总计 4 台机组 承担着约占阜新市供热 面积的三分之一的供热负荷 拟采用基于吸收式换热的热电联产集中供热技术 回收热电厂两台小机乏汽 两台 200MW 汽轮机乏汽及 1 台 350MW 汽轮机循环水 余热 提高热电厂供热能力 改造后可满足 1710 万 的建筑采暖需求 本项目 包括在阜新发电厂内 200MW 汽机房 A 列外安装 9 台余热回收机组 同时鸿源 和市区热力网配合改造部分用户热力站 以及新建热力站安装吸收式换热机组 以降低热网回水温度 我国已成为世界上最大的温室气体排放国之一 节能减排 已成为我国社 会经济发展的一个重要核心 2009 年 9 月联合国气候变化峰会和 12 月的哥本 哈根气候变化谈判会议上 我国政府明确量化碳减排目标 到 2020 年 单位 GDP 二氧化碳排放比 2005 年下降 40 至 45 展示了中国在应对气候变化 履 行大国责任方面的积极态度 这充分表明我国不再单纯追求经济的增长速度 而是加强资源的有效利用 关注可持续增长 节能减排 已被摆在前所未有的 战略高度 而提高能源利用率 加强余热回收利用是节约能源 降低碳排放 保护环境的根本措施 由此 本项目是改善环境 发展低碳经济 促进可持续 发展的必然选择 1 21 2 城市概况城市概况 阜新市地处辽宁省西北部 东经 121 10 122 56 北纬 41 41 42 56 之间 东与沈阳毗连 西与朝阳接壤 南与锦州 沈阳为邻 北 与内蒙古相接 阜新城市位于自东北向西南倾斜的盆地中 南有医巫闾山脉 北有小松岭山 新义铁路和细河东西横穿市区 全境东西长 184 3 公里 南北 宽 84 公里 总面积 10445 平方公里 地势西北高 东南低 西南高 东北低 自 2001 年年底被国务院正式确定为全国第一个资源型城市经济转型试点市 以来 阜新市以调整和优化经济结构为重点 致力于将以煤电为主的单一产业 结构逐步调整为多元化的产业结构 在资源型城市经济转型道路上进行了积极 1 的探索 并取得了初步成效 现已基本形成以煤电 机械 电子 化工 食品 建材为主的工业体系 下一步 阜新将牢牢抓住东北老工业基地振兴 辽宁省 五点一线 开发开放 经济转型试点市和辽宁省实施 突破阜新 战略的有 利机遇 建设全国重要的农产品及食品加工供应基地 全国重要的新型能源基 地 全国重要的煤化工基地 三大产业基地 培育壮大装备制造业配套 新型 建材 精细化工 新型电子元器件 玛瑙加工和北派服饰等 六大优势特色产 业 构筑多元化经济格局 推动经济转型实现新突破 阜新市主城区现状人口 64 5 万人 主城区采暖面积 2260 7 万平米 其中 热电厂供热占 48 3 其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热 目前阜新市面临 着进一步扩大城市规模与挖掘现有电厂供热能力 供热资金短缺与管理水平不 高等多重压力 1 31 3 供热现状供热现状 1 热源现状 阜新发电有限责任公司现有 2 200MW 机组和 2 350MW 机组总计 4 台机组 其中两台 200MW 机组分别投产于 1996 年和 2000 年 两台 350MW 分别投产于 2007 年 4 月和 12 月 目前承担着约占阜新市供热面积的三分之一的供热负荷 阜新发电厂的两台 CC140 N200 12 7 535 535 型汽轮机组在冬季额定抽汽 工况下的主要热力参数见表 1 1 目前单台机组主蒸汽不超过 600t h 乏汽约 195t h 厂用及附近工业用蒸汽及居民供热约 20 30t h 热网实际采暖抽汽量 为 2 150 300t h 蒸汽参数 P 0 245MPa T 265 折合供热容量约为 216 6MW 表表 1 11 1 阜新发电厂阜新发电厂 CC140 N200 12 7 535 535 型汽轮机型汽轮机 额定抽汽工况下主要热力参数额定抽汽工况下主要热力参数 型号CC140 N200 12 7 535 535 型式超高压一次中间再热三抽汽冷凝式 主蒸汽压力MPa12 75 主蒸汽温度 535 主蒸汽流量t h610 再热蒸汽进汽阀前蒸汽压力MPa1 95 2 再热蒸汽进汽阀前蒸汽温度 535 额定工业抽汽流量t h50 额定工业抽汽压力MPa 绝压 0 98 四段采暖额定抽汽压力MPa 0 44 四段采暖额定抽汽流量t h 72 六段采暖额定抽汽压力MPa 0 245 六段采暖额定抽汽流量t h 220 阜新发电厂的两台 C300 N350 16 7 538 538 型汽轮机组在冬季额定抽汽工 况下的主要热力参数见表 1 2 目前单台机组主蒸汽约 800 1000t h 乏汽约 400t h 热网现状采暖抽汽量为 2 170 340t h 蒸汽参数 P 0 8MPa T 333 3 折合供热容量约为 255MW 表表 1 21 2 阜新发电厂阜新发电厂 C300 N350 16 7 538 538 型汽轮机型汽轮机 额定抽汽工况下主要热力参数额定抽汽工况下主要热力参数 项目单位数据 型号 C300 N350 16 7 538 538 0 8 型式 亚临界 一次中间再热 双缸双排汽 单轴 冷凝 式汽轮机 生产厂家 哈尔滨汽轮机厂有限责任 公司 额定功率MW350 最大功率MW384 641 新汽压力MPa16 67 新汽温度 538 再热汽温 538 额定进汽量t h1037 41 最大进汽量t h1165 排汽压力KPa4 9 额定抽汽量t h240 抽汽压力MPa0 8 额定冷却水温度 25 2 热网现状 以阜新发电厂为热源的一次热水管网分为鸿源热力网和市区热力公司 1 分 公司热力网 管网及热力站布置见图 1 1 图 1 2 鸿源网一次网设计供回水温 度为 120 60 350MW 机组供热首站承担鸿源网供热面积约 476 万 供热半 3 径约 3 5 公里 鸿源网热网循环水量 5800 5900t h 循环水泵 3 用 1 备 流量 2600t h 扬程 120m 功率 1250kW 200MW 机组供热首站承担市网供热面积 约 374 万 供热半径约 3 公里 一次网设计供回水温度为 110 70 市网热 网循环水量约 4500 4700t h 循环水泵 2 大 2 小 大泵流量 2000t h 扬程 125m 功率 1400kW 小泵流量 1080t h 扬程 112m 功率 680kW 35 万 kW 供热首站 图图 1 11 1 阜新鸿源热力管网示意图阜新鸿源热力管网示意图 图图 1 21 2 阜新市区热力公司管网示意图阜新市区热力公司管网示意图 鸿源热力公司现有两条蒸汽管线 分别为国泰蒸汽管线和总机厂蒸汽管线 外供蒸汽来自于 200MW 机组的工业抽汽 外供蒸汽的主要用户为国泰酒店 4 体育中心以及电厂周边一些洗浴中心 国泰酒店冬季高峰用汽约 12 t h 体育中 心冬季高峰用汽在 6 5 t h 左右 洗浴中心总蒸汽用量在 5 6t h 左右 全年均有 负荷 鸿源热网有三条高温水供热管线 分别为 新建市网线 太平南网线 太 平复线 鸿源公司热水供热采用间接供热 公司下设十七座热力站 2010 年公 司供热面积约 376 2 万平米 2010 年公司直辖的 17 座热力站中 有 6 座超过了 其设计供热能力 热力站的供热面积如表 1 3 所示 表表 1 31 3 阜新鸿源热力公司热力站统计表阜新鸿源热力公司热力站统计表 序号热力站名称 设计供热面积 万 m 实际入网面积 万 m 1 生活网 40 24 9 2 二十四中 20 11 9 3 创业路 25 13 0 4 双 跃 10 7 0 5 矿总院外 30 31 9 6 御景园 30 29 3 7 金剑小区 20 13 9 8 红玛瑙 30 20 8 9 太平三角地 20 28 4 10 太平医院 20 24 7 11 海河新村 25 27 1 12 海州矿机关 25 21 8 13 总机厂 30 23 1 14 高 东 30 23 1 15 地质公园 20 17 4 16 二十一中 25 26 2 17 高 西 30 31 7 除了以上列出的直接管理的热力站外 鸿源公司还通过热水转供的方式 对外出售高温热水热量 其主要的转供区域有海宇 海宇新区 康佳 康大 市游泳馆 矿总院内 鑫维 西铁等 转供供热面积约为 100 万平米 鸿源网设计供回水温度为 120 60 但是根据 2011 年采暖季最冷天实际运 行数据所示 如表 1 4 一次热网供水温度约在 80 84 之间 回水温度约 43 49 与设计温度相差甚远 一次热网的供回水温差仅为 31 41 左右 处 于 大流量 小温差 的不节能运行状态 目前阜新发电厂供热区域主要采用 5 散热器采暖 根据往年运行经验采暖季二次网的实际运行供回水温度在 50 40 基本能保证用户采暖需求 表表 1 41 4 20112011 年采暖季最冷天鸿源公司热力站运行参数年采暖季最冷天鸿源公司热力站运行参数 热力站名称供热管线 一次网供回 水温度 二次网供回 水温度 一次水流 量 t h 二次水流 量 t h 创业路站市网复线 81 48 748 7 4238 7631 4 生活网站 电厂生活 网 83 8 45 551 5 41 8113 21735 二十四中市网复线 83 7 45 346 9 38 8101 31000 海矿机关太平南网 79 6 42 245 9 36 885 2655 总机厂太平南网 81 3 43 548 40 2127 6968 地质公园太平南网 81 8 45 848 1 37 843 5485 3 二十一中太平复线 81 5 42 945 8 37 2122 4991 6 太平三角地太平复线 81 8 45 148 6 38 7125 61000 表表 1 51 5 20112011 年采暖季鸿源热网首站运行参数年采暖季鸿源热网首站运行参数 日期 12 261 31 91 131 171 21 供水温度 84 384 5848378 680 9 回水温度 46 947 347 247 445 245 6 供水压力 MPa 0 420 430 460 460 460 48 回水压力 MPa 0 160 160 160 170 160 18 流量 t h 501353835610550456705660 市热力公司下属有 6 家分公司 其中第 1 分公司供热热源由阜新发电厂提 供 第 2 3 5 6 分公司由燃煤锅炉房提供热源 第 4 分公司由阜新市杰超热 电厂提供热源 第 1 和第 6 分公司采用高温热水间接供热方式 第 2 和第 4 分 公司采用低温水直接供热方式 第 3 分公司为蒸汽锅炉供热 第 5 分公司蒸汽 锅炉和热水锅炉供热并存 第 1 分公司和第 6 分公司高温水供热管网相连 初 末寒期 6 公司部分热力站可转为阜新发电厂供热 第 3 分公司和杰超热电厂的 蒸汽管网相连 2011 年市热力公司实际供热面积约 956 万平米 其中热源为阜 新发电厂的第 1 分公司的实际供热面积约 374 万平米 各分公司热力站个数及 供热面积如表 1 6 所示 表表 1 61 6 阜新市热力公司供热情况表阜新市热力公司供热情况表 所属热源 热力站 个数 设计供热面 积 万 m2 2011 年实际供 热面积 万 m2 一分公司阜新电厂 12696374 二分公司锅炉低温水直供 6565 三分公司蒸汽锅炉 716290 6 四分公司 杰超热电厂低温水 直供 140140 五分公司蒸汽与热水锅炉 1023778 六分公司热水锅炉高温水 19599209 总计 481899956 市热力第 1 分公司一次网设计供回水温度为 110 70 第 6 分公司一次网 设计供回水温度为 90 60 低温水直供的供回水设计温度为 60 45 2011 年 采暖季最冷天各分公司典型热力站运行参数如表 1 5 所示 第 2 和第 4 分公司 采用低温水直供的方式 供热半径小 第 3 和第 5 公司热力站采用汽水换热供 暖 运行成本较高 表表 1 71 7 20112011 年采暖季市热力公司典型热力站最冷天运行参数年采暖季市热力公司典型热力站最冷天运行参数 热力站名称所属分公司 一次网供回 水温度 二次网供回 水温度 一次水流量 t h 二次水流量 t h 小蓝桥站一公司 84 9 4452 6 42661 82710 站前一公司 85 4750 39866 23974 体育场站一公司 85 4552 42 15762543 二公司 54 5 39 42467 桑港站三公司200 蒸汽 55 45 6862 热电厂四公司 54 6 38 72940 蒙中站 六公司 水水 换热 82 44 550 39 510964201 新都站 五公司 汽水 换热 132 5 蒸汽 55 2 44 6957 实验小学站六公司 79 6 40 653 6 37 5350 2821 第 1 分公司使用电厂 200MW 机组供热首站作为热源 其 2011 年采暖季一 次热网的运行参数如表 1 8 所示 表表 1 81 8 20112011 年采暖季鸿源电厂年采暖季鸿源电厂 200MW200MW 机组热网首站运行参数机组热网首站运行参数 日期 1 31 61 181 211 25 供水温度 8082807979 回水温度 4243434442 供水压力 MPa 0 510 490 520 560 53 回水压力 MPa 0 120 10 120 130 12 流量 t h 45204532472248114756 3 汽轮机乏汽余热 汽轮机乏汽采用水冷式凝汽器冷却 冬季排汽背压在 4 5 6kPa 循环冷却 水进水温度 12 17 出水温度 21 26 夏季排汽背压不超过 9 5kPa 循环 7 冷却水进水温度 25 30 出水温度 32 37 具体如图 1 3 和图 1 4 所示 0 5 10 15 20 25 30 35 40 123456789101112 月份 350MW机组循环水温度 循环水入口 循环水出口 图图 1 31 3 阜新发电厂阜新发电厂 350MW350MW 汽机循环水进出口温度逐月变化汽机循环水进出口温度逐月变化 0 5 10 15 20 25 30 35 40 123456789101112 月份 200MW机组循环水温度 循环水入口温度 循环水出口温度 图图 1 41 4 阜新发电厂阜新发电厂 200MW200MW 汽机循环水进出口温度逐月变化汽机循环水进出口温度逐月变化 1 41 4 项目建设必要性项目建设必要性 1 阜新发电厂供热能力面临不足 急需提高热源供热能力 阜新发电厂原设计供热能力 1200 万平米 现由于机组负荷率及抽汽能力原 因只供热 860 万平米 阜新主城区采暖面积 2260 7 万平米 其中热电厂供热占 48 3 其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热 热电厂供热比例较小 从十二五 国家节能减排的任务和阜新城区大气环境治理的要求 需要严格控制城区燃煤 锅炉的建设 为应对未来热负荷需求的增加 亟待提高现有热电厂热源的供热 能力 2 将阜新发电厂乏汽余热回收用于供热 实现该电厂可持续发展 8 阜新发电厂 2 200MW 和 2 350MW 供热机组存在大量的汽轮机乏汽余热通 过冷却塔排放掉 以保证汽轮机末端的正常工作 在额定抽汽工况下 该部分 热量可占燃料燃烧总发热量的 28 以上 相当于供热量的 70 以上 其对于电厂 发电来说是废热 但是对于低品位的建筑采暖而言 则构成巨大的能源浪费 如果该部分乏汽余热能够充分回收用于供热 可以大幅提高该电厂的供热能力 和能源利用效率 增强企业的竞争力 并带来巨大的节能 环保与社会效益 本工程拟采用基于吸收式循环的热电联产集中供热技术 回收阜新发电厂 两台小机乏汽 两台 200MW 汽轮机乏汽及 1 台 350MW 汽轮机循环水余热 在不 新建热源 不增加污染物排放的情况下 提高电厂供热能力 工程达产后可实 现 1710 万 m2的建筑供热 并为阜新市发电厂余热回收供热技术的发展和应用 积累实践经验 1 51 5 编制依据编制依据 1 阜新发电厂 2 350MW 及 2 200MW 机组初步设计 2 阜新发电厂提供的汽轮机热力特性 现状热电厂机组运行数据及有关 厂家提供的设备资料 3 由鸿源热力公司 市区热力公司提供的热力站参数 供热面积统计表 以及阜新发电厂集中供热热网示意图 4 热电联产项目可行性研究技术规定 计基础 2001 26 5 阜新市城市供热总体规划 2009 2020 年 6 城镇供热管网设计规范 CJJ34 2010 1 61 6 编制范围编制范围 本项工程可行性研究由北京清华城市规划设计研究院能源规划设计研究所 编制 编制内容包括 1 基于吸收式循环热电联产集中供热技术的应用方案 2 电厂余热回收系统和设备的选择 电控 土建方案设想 3 有关余热回收机组供汽 供热水以及乏汽 循环冷却水管道的改造方 案的设想 4 电厂余热回收机房和电厂原供热首站热网管道的联通 9 5 热力站的吸收式换热技术改造及集中热网的水力计算 1 71 7 工作过程工作过程 2011 年 11 月 10 号北京清华城市规划设计研究院能源所 北京中科华誉 有限公司共同到阜新发电厂洽谈循环水余热利用有关问题 并踏勘了现场 并 完成了余热回收改造的初步方案 2 月底阜新市政府 中科华誉公司及阜新发 电厂达成优化升级供热系统回收阜新发电厂乏汽余热的意向 北京清华城市规 划设计研究院能源所 简称清华 再次去阜新发电厂 鸿源热力公司 市热力 公司及规划局 市政公用局进行调研 并会同华北电力设计院工程有限公司 简称华北院 进一步深化乏汽余热回收总体方案 华北院接到此项目时 要 求完成时间仅为一周 所以各专业所做的工作内容仅限于清华提供的资料及数 据进行的 完成项目可行性研究设计 10 2 2 基础资料基础资料 2 12 1 气象资料气象资料 阜新气候属于北温带大陆季风气候区 冬季严寒少雪 夏季干旱少雨 全 年日照为 2903 8h 年平均气温 8 7 最高气温 37 5 最低气温 23 无 霜期 180 天 最大冻土深度 1 4m 左右 常年主导风向为西南向 其次是东北 北两个方向 最大风速 16m s 年总降水量 457 1mm 年蒸发量 1941 8mm 其主要参数如下 平均气压987 2hPa 平均气温 8 7 平均最高气温 37 5 平均最低气温 23 极端最高气温 40 6 极端最低气温 28 4 平均相对湿度58 平均降雨量457 1mm 最大冻土深度1 4m 日平均气温 5 的天数159 历年最大风速16m s 全年主导风向西南向 2 22 2 厂址 地质及水文概况厂址 地质及水文概况 2 2 12 2 1 厂址条件厂址条件 阜新发电厂位于阜新市市区南部 距阜新市中心 1 5 公里 厂址以北 10 公里处有阜新市区主要河流 细河 由东向西流过 厂区东高西低 高差约 1 0 米 电厂海拔高度为 169 7m 2 2 22 2 2 地质条件地质条件 本工程抗震设防烈度 度 地面运动加速度为 0 1g 1 杂填土 杂色 组成成分差异大 主要成分由粘性土 砖块 碎石及建 筑垃圾组成 松散 稍湿 层厚 0 80 4 20 米 底板标高介于 169 70 165 10 米 2 粉质粘土 黄褐色 含少量铁锰结核 无摇震反应 稍有光滑 干强度 韧性中等 稍湿 可塑 该地段均有该层出露 层厚 1 2 4 90 米 顶板标高 介于 169 70 165 30 米 底板标高介于 165 60 163 30 米之间 11 3 粘土 黄褐色 含少量铁锰结核 无摇震反应 稍有光滑 干强度 韧 性中等 湿 硬塑 层厚 0 80 米 顶板标高 165 00 米 底板标高 164 20 米 4 细纱 黄色 矿物成分以石英 长石为主 湿 饱和 稍密 层厚 0 40 2 50 米 顶板标高介于 166 50 163 30 米 底板标高介于 164 80 161 60 米 5 砾砂 黄色 矿物成分以石英 长石为主 混几少量卵石 颗粒分选性 一般 饱和 中密 层厚 0 90 5 40 米 顶板标高介于 164 80 161 30 米 低板标高介于 163 40 157 20 米 6 页岩 褐色 强风化 顶部以风化成土状 层理明显 层面近于水平 泥质结构 稍湿 硬 层厚 3 30 5 00 米 顶板标高介于 160 20 157 20 米 低板标高介于 153 90 152 70 米 7 页岩 褐色 中等风化 层理明显 层面近于水平 岩芯较完整 呈快 状 泥质结构 稍湿 硬 层厚大于 4 00 米 2 2 32 2 3 水文条件水文条件 该区的地下水类型主要为潜水 埋深在地表下 7 20 8 20 米 相应高程为 163 10 161 30 米 稳定水位与初见水位变化不大 含水层主要为第四系冲洪 积细纱 粗砂 砾砂及圆砾层 透水性良好 地下水的补给来源有 大气降水 细河河水补给 排泄方式则以地下径流为主 地下水动态主要受大气降水 地 表水体的影响 呈季节性变化 12 3 3 供热范围及热负荷供热范围及热负荷 3 13 1 供热范围供热范围 本项目集中供热范围为鸿源热力网和市区热力公司一公司的供热区域 3 23 2 热负荷热负荷 3 2 13 2 1 采暖综合热指标采暖综合热指标 建筑采暖综合热指标是由所在地区气象条件及建筑物的围护结构特征所决 定的 通过对 2010 年采暖季的实际运行能耗数据及供热面积的分析统计 推算 阜新现状供热系统的采暖综合热指标约为 55W m2 另外 阜新市城市供热总体 规划 2009 2020 年 中 2010 至 2015 年也采用相近的采暖负荷指标 本项 目可研中的计算分析以此数值为依据 3 2 23 2 2 热负荷调查热负荷调查 2010 年阜新发电厂采暖季总供热面积为 850 万 其中鸿源网约为 476 万 市热力公司一分公司网约为 374 万 根据城市总体规划 阜新市主城区 中心组团 主要向北 向西方向扩展建设用地 并控制铁南矿区规模 西铁 地区以旧区改造为主 根据现状高温水管网联网情况 阜新发电厂增加供热能 力后 主要的供热区域应为鸿源热力网及市热力公司一公司和六公司的覆盖范 围 按近期主城区房地产开发规划及市热力公司统计 近期的供热面积如表所 示 表表 3 13 1 近期阜新发电厂供热区域供热面积统计表近期阜新发电厂供热区域供热面积统计表 所属公司热力站名称 设计能力 万平米 现状入网面积 万平米 未来供热面积 万平米 一所首站 10087114 一所煤校站 956880 一所小蓝桥站 955468 一所体育场站 804458 一所市政 未用 80070 一所教委站 807585 一所指挥部站 603352 一所中心医院 住院站 40050 一所友爱家园站 未用 35020 一所三禾蓝湾 拟建 1507 一所中心医院 877 13 所属公司热力站名称 设计能力 万平米 现状入网面积 万平米 未来供热面积 万平米 一所滨河大厦站 866 六所六分公司锅炉房 00 六所蒙古中学站 1004567 六所机床厂站 702741 六所实验小学站 451630 六所市北站 451629 六所玉龙新城 45329 六所民安站 452034 六所城建站 301335 六所局北站 302127 六所巩家洼子站 未用 30054 六所实验二部 未用 3007 六所宏运站 40613 六所幸福家园站 15813 六所客运站 301429 六所矿小站 30212 六所卫生营站 151217 六所北环站 15717 自管新天地站 00 六所威尼斯站 15310 六所工人文化宫 625 六所厂内小区 1048 自管财政站 613 自管中新花园 533 六所三职专 312 市网复线二十四中 201212 市网复线创业路 251313 市网复线双 跃 1077 市网复线矿总院内 1066 市网复线矿总院外 303232 鸿源生活网 4024 924 9 鸿源御景园 3029 343 9 鸿源金剑小区 2013 913 9 鸿源红玛瑙 3020 820 8 鸿源太平三角地 2028 428 4 鸿源太平医院 2024 729 4 鸿源海河新村 2527 142 1 鸿源海州矿机关 2521 821 8 鸿源总机厂 3023 133 0 鸿源高德东 高孙路 3023 156 6 鸿源地质公园 2017 417 4 14 所属公司热力站名称 设计能力 万平米 现状入网面积 万平米 未来供热面积 万平米 鸿源二十一中 2526 234 3 鸿源高德西 派出所 3031 731 7 鸿源转供康佳 15 015 0 鸿源转供海宇 18 018 0 鸿源转供700 线 60 060 0 近期阜新发电厂供热区域的总供热面积可达 1663 万 采暖热负荷为 914MW 3 2 33 2 3 采暖热负荷曲线采暖热负荷曲线 阜新市的采暖气象资料 1 冬季室外采暖计算温度 17 w t 2 采暖期室外平均温度 5 4 p t 3 室内计算温度 18 n t 4 采暖天数 159 天 p N 按气象资料测定阜新市冬季供热负荷系数为 18 5 4 0 6685 18 17 pnp wnw Qtt K Qtt 式中 采暖季平均热负荷 W p Q 采暖季最大热负荷 W w Q 室内计算温度 n t 采暖季室外平均温度 p t 采暖季室外计算温度 w t 采暖热负荷分布综合公式系数如下 5 0 714 w nw t tt 1 0324 5 p p N N 15 5 0 9256 p pw t b tt 55 5154 n p NN R N 室外气温分布规律表达公式如下 17 当 N 5 w t 当 5 N 159 0 9256 5 175 17 154 N 采暖热负荷表达公式如下 采暖期室外延时热负荷如表 3 1 所示 当 N 5 w Q Q 当 5 N 159 0 9256 5 1 0 714 154 w N Q 表 3 1 不同室外温度的热负荷 延续时间及供热量 室外温度 Tw 温度低于 Tw 的 延续时间 天 温度等于 Tw 的时间 小时 热负荷 MW 供热量 万 GJ 175120941 040 7 1610 5131914 143 1 1516 5146887 246 7 1422 9152860 347 2 1329 4157833 547 0 1236 1160806 646 4 1142 8162779 745 6 1049 7165752 844 6 956 6166725 943 5 863 6168699 042 3 770 7170672 141 1 677 8171645 339 7 585 0172618 438 4 492 2173591 536 9 399 5175564 635 5 2106 8176537 734 0 16 室外温度 Tw 温度低于 Tw 的 延续时间 天 温度等于 Tw 的时间 小时 热负荷 MW 供热量 万 GJ 1114 2176510 832 5 0121 6177483 930 9 1129 0178457 129 3 2136 4179430 227 7 3143 9180403 326 1 4151 5180376 424 5 5159 0181349 522 8 合计3816866 2 依据以上条件 则采暖热负荷延续时间曲线如图 3 1 所示 远期采暖供热 量为 866 2 万 GJ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 05001000150020002500300035004000 延续时间 小时 热负荷 MW 图 3 1 阜新发电厂集中供热负荷延时曲线 17 4 4 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术介绍基于吸收式换热的热电联产集中供热技术介绍 4 14 1 技术原理技术原理 通过深入研究和分析目前热电联产集中供热系统存在的问题及其节能潜力 就怎样就同时解决了电厂凝汽余热利用和大温差输送热量这两个问题 2007 年 清华大学提出 吸收式换热 的概念和 基于吸收式换热的热电联产集中供热 技术 简称 基于吸收式换热 专利号 200810101065 X 并与北京环能瑞 通科技发展有限公司合作 相继开发出 吸收式换热机组 专利号 200810101064 5 和 余热回收专用热泵机组 专利号 200810117049 X 等一 系列新产品 新技术流程如图 4 1 所示 在热力站处安装吸收式换热机组 用于替代常 规的水 水换热器 在不改变二次网供回水温度的前提下 降低一次网回水温度 至 25 左右 显著低于二次网回水温度 热网供回水温度由原来的 130 60 变 为 130 25 输送温差拉大了近一倍 由此大幅度的降低了热网投资和运行费 用 在电厂热网加热首站安装吸收式热泵机组 以汽轮机的采暖蒸汽驱动回收 汽轮机排汽余热 用于梯级加热一次网热水 由于热网低温回水实现了与汽轮 机排汽的能级匹配 使得热泵处于极佳的制热温度和更大的升温幅度 从而使 热电联产集中供热系统的能耗大幅度降低 通过新型热泵机组开发和构建新型的集中供热系统 一方面利用电厂汽轮 机乏汽余热供热 可提高热电厂现有供热机组的供热能力 30 以上 降低系统 供热能耗 40 以上 另一方面实现了管网的大温差输送 可提高热网的输送能 力 80 左右 降低新建管网的投资和输送能耗 30 以上 18 图图 4 1 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术流程基于吸收式换热的热电联产集中供热技术流程 此项技术与上述电厂凝汽余热回收技术相比 具备非常显著的优势 1 无需改动原汽轮机组的结构 改造难度小 工程量少 改造周期短 2 通过大幅降低一次热网回水温度 实现了与电厂低温乏汽余热的能级匹 配 无需提高抽汽参数或排汽背压余热回收机组 热泵 即可的获得较佳的制 热性能 因此不会影响电厂的发电 3 热网水升温幅度大 回收余热的比例大 通常可占到总供热容量 30 50 节能性显著 4 由于热泵制热性能较高 回收一定的余热 则需要的热泵容量相对较小 设备投资较小 占地面积少 经济效益非常显著 基于吸收式换热的热电联产集中供热 技术将现有供热系统与吸收式热 泵技术的特点有效结合 具有极强的可操作性和可推广性 有效的将提高热源 供热能力 增加管网输送能力以及热电厂的节能增效有机的结合起来 可大幅 提高我国热电联产集中供热系统的效率 有效的缓解北方城市热电联产集中供 热事业面临的突出矛盾 是我国热电联产集中供热方式的未来发展方向 4 24 2 技术的推进与发展技术的推进与发展 19 2008 年 5 月 31 日 在中国工程院为该项技术召开了 第九次工程前沿科 技研讨会 出席会议的有中国工程院杜祥琬副院长 倪维斗院士 徐大懋院士 秦玉琨院士 江亿院士以及发电 汽轮机 供热 采暖空调等领域的专家 专 家们一致认为 这是热电联产集中供热领域的一项重大创新 对实现我国节能 减排的战略目标有重要意义 同时该供热方式具有显著的经济效益 有助于热 电联产集中供热事业摆脱目前的困境 2008 年 10 月 在赤峰市建成首个示范工程 经过 2008 年与 2009 年两个 采暖季的运行 完全达到了示范工程的预期效果 2009 年 3 月 在赤峰市召 开了 基于吸收式换热的热电联产集中供热新流程试验工程 项目成果鉴定会 上 鉴定委员会评价该成果 为我国大型热电机组远距离高效供热开辟了新途 径 具有极大的推广应用价值 是我国热电联产集中供热领域的一项重大原始 创新 项目成果总体达到了国际领先水平 2009 年 9 月 在赤峰市试点工程完成后 中国工程院 8 名院士联名向国家 有关部门提交建议书 呼吁推广应用该技术 目前 该技术已被国家发展和改 革委员会列入 国家重点节能技术推广目录 第二批 中 同时 作为重大节 能示范技术 被列入国家战略性新兴产业规划 节能环保产业发展规划 中 2010 年 12 月 在大同市完成了第一热电厂 2 135MW 乏汽余热利用示范 工程 标志着该项技术在大型集中供热系统的成功推广 图图 4 24 2 第九次工程前沿科技研讨会第九次工程前沿科技研讨会 20 图图 4 34 3 赤峰示范项目成果鉴定会赤峰示范项目成果鉴定会 4 34 3 技术的应用实例技术的应用实例 1 1 赤峰示范项目 赤峰示范项目 赤峰示范项目是由清华大学联合赤峰富龙热力有限责任公司在赤峰市组建 的首个 基于吸收式换热技术 示范基地 利用此项技术改造由富龙热电厂现 有的 1 台热电机组 富龙热电松山区热网及穆家营热力站组成新的供热系统 新系统承担 16 万 的小区住宅供暖任务 该项目于 2008 年 10 月采暖季运行 系为 2 300MW 机组凝汽余热回收项目的最终实施所进行的小规模工业性试验 并积累运行经验 在富龙热电厂内新建热网首站 建筑面积 227 站内设置电厂余热回收 机组 双效吸收机 单效吸收机 大温差吸收机 和汽水换热器 实现一次网 回水的梯级加热 额定工况下 采暖热负荷 8 0MW 一次网供 回水温度为 130 25 二次网供 回水温度为 60 45 电厂循环水供 回水温度 40 35 一次网回水与电厂余热回收机组蒸发器出口的低温水混合至 33 一部 分作为新区回水 另一部分加压后与来自供热机组凝汽器出口的新区热网供水 57 混合至 40 40 的混水一部分进入电厂余热回收机组的蒸发器放热 降温至 35 流出 另一部分依次通过利用蒸汽驱动的双效 单效及大温升吸收 式热泵从 40 梯级加热至 90 最后通过汽 水换热器将热网水升温至 130 供出 130 的一次网供水经敷设的 DN150 的直埋管网送至穆家营热力站 改 造后的热力站内设吸收式换热机组 将一次网热水温度降至 25 后返回电厂 完成循环 图 4 4 为示范工程实际运行性能测试曲线 可以看出 在保证水量 蒸汽 21 量与设计值差别不大的前提下 热网循环水量 78t h 新区来水量 110t h 蒸汽量 8 0t h 二次网水量 460t h 各机组实测性能达到了设计要求 图 4 5 所示的热负荷延时曲线中 整个采暖季总耗热量约为 9 8 万 GJ 其 中回收的循环水余热量约为 4 9 万 GJ 即在总供热量中 仅有 4 9 万 GJ 的热量 系来自汽轮机采暖抽汽 相比于常规的采暖蒸汽加热热网水的供热模式节能 50 左 右 图图 4 44 4 示范工程实际运行性能测试曲线示范工程实际运行性能测试曲线 图图 4 54 5 热负荷延续时间曲线供热量构成热负荷延续时间曲线供热量构成 2 2 大同第一热电厂乏汽余热利用示范工程项目 大同第一热电厂乏汽余热利用示范工程项目 2010 年 12 月 2011 年 4 月 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术的 另一里程碑式工程 大同第一热电厂乏汽余热利用示范工程已成功运行一个 22 采暖季 同煤集团 两区 总供热面积 638 万 m2 对 14 座用户热力站进行改造 安装了 18 台吸收式换热机组 合计采暖面积 273 万 m2 使一次网回水降低至 20 30 左右 改造后一次网返回热电厂的综合回水温度可降低到 37 左右 图图 4 64 6 华电大同第一热电厂基于吸收式换热的热电联产集中供热方案华电大同第一热电厂基于吸收式换热的热电联产集中供热方案 大同一电厂为 2 135MW 直接空冷机组 每台主机配置一台 HRU85 型余 热回收机组 余热回收机组采用汽轮机排汽作为低温热源 采用五段抽汽作为 高温热源 加热热网循环水对外供热 每台余热回收机组供热能力为 85MW 其中回收乏汽流量约为 100t h 驱动蒸汽流量约为 30t h 供热改造后 通过回收汽轮机乏汽余热 在没有新增热源的情况下 将供热能力增加了 131 5MW 将电厂供热能力提高了 49 使大同市少建 35MW 集中式燃煤锅炉 4 台 项目实施后 每采暖季可回收 187 5 万 GJ 的汽轮机凝汽余热 大型燃煤锅 炉效率按 85 计算 回收这部分余热低位热值相当于节约 7 5 万吨标准煤 节 能率可达 50 按大同当地使用的煤质 除尘效率按 90 计算时 可减少 CO2 排放量 196500t a SO2 排放量 637 5t a NO2 排放量 555t a 灰渣量 18364t a 在近一个采暖期中 供热系统运行良好 2011 年 3 月 由西安热工研究院 对电厂内的余热回收机组的主要运行参数及性能进行了现场测试 测试结果表 23 明 两台余热回收机组乏汽余热总回收功率 134MW 达到了预想的设计效果 在用户热力站处安装的 18 台吸收式换热机组 投运后性能稳定 在热网水力平 衡状况较好的前提下 各吸收式换热机组一次网回水温度基本可稳定在 20 30 2011 年 3 月 23 号 基于吸收式换热热电联产集中供热新技术 现场经验 交流会在大同市召开 该会议由中国城镇供热协会 中国电机工程学会热电专 业委员会 大同市人民政府办公厅主办 由华电山西能源有限公司 同煤集团 协办 由大同市市政管理委员会 北京清华城市规划设计院能源所 北京华清 泰盟科技发展有限公司承办 与会代表包括中国工程院倪维斗院士 江亿院士 国家发改委 住建部 科技部等有关部门领导 各发电集团有关领导 行业专 家等 会议期间 与会代表们实地参观了大同一电厂供热改造项目运行情况 并 对该技术进行了充分的交流 专家们表示 本项目技术可靠 性能达到了设计 指标 应该大力推广 24 5 5 热源及供热首站热源及供热首站 5 15 1 供热系统方案供热系统方案 本供热系统方案拟考虑在电厂安装吸收式余热回收机组 利用采暖抽汽驱 动 回收利用两台 200MW 机组乏汽余热 一台 350MW 机组循环水余热及两台汽 动泵小汽机乏汽余热 热网侧通过新建及改造热力站安装吸收式换热机组 一 次热网总回水温度可降低至 30 电厂侧一次热网回水首先由余热回收机组加 热 然后经现状首站汽水换热器加热至 110 供出 本方案具体流程如图 1 所示 热网回水分两路进入电厂加热 一路为鸿源 网 除市网复线 回水 其供热面积为 491 万 该路回水首先进入新增设的凝 汽器 由两台小汽机 60t h 的排汽加热 热网水吸收小汽机排汽余热 38MW 升温 至 41 然后进入所对应的循环水余热回收机组 循环水余热回收机组由 103t h 的 0 8MPa 抽汽和 70t h 的 0 245MPa 抽汽驱动 以一台 350MW 机组部分 循环水为低位热源 可回收循环水余热 54MW 将热网水加热至 95 之后余热 回收机组出口热网水进入现状 350MW 机组对应的汽水换热器由 70t h 的 0 8MPa 抽汽加热至 110 供出 另一路为市热力网及市网复线回水 其供热面积为 1171 万 该路回水首 先并联进入乏汽余热回收机组和所以对应的循环水余热回水机组 其中乏汽余 热回收机组由 117t h 的 0 8MPa 抽汽驱动 以两台 200MW 机组排汽为低位热源 共回收乏汽