利用吸收式热泵回收可再生能源供暖项目技术方案

长春宇光高新热电分公司利用吸收式热泵回收可再生能源供暖项目技术方案同方节能工程技术有限公司2014年07月目录总述31概述511项目概况512编制依据613主要技术原则72项目建设意义及建设必要性和条件821项目建设重大意义822项目建设必要性123供热现状1531现有供热情况1532电厂现状154循环冷却水余热回收方案1741循环冷却水利用技术路线选择1742设计参数选择2243方案详述2244供热可靠性2445冷却塔的防冻问题265工程设想2751厂区总平面布置2752主要工艺系统2853电气部分3054热工自动化部分3155给排水部分3256建筑结构部分3257采暖通风及空调3358消防部分346环境影响分析3661环境保护设计依据3662采用的环境保护标准3663环境影响分析及防治措施3664环境效益分析377劳动安全与职业卫生3871劳动安全3872职业卫生398投资估算及经济分析4181投资估算4182经济分析419结论4210附件43101同方近三年吸收式热泵业绩表43102部分项目图文说明45103同方节能工程技术有限公司51总述热电厂发电的热力过程一般遵循着蒸汽的朗特循环和再热朗特循环，发电效率为3543。根据热力学第二定律，此过程中存在着大量的冷端损失，乏汽（空冷机组）和循环水余热（水冷机组）。将这些冷端损失通过吸收式热泵系统重新回收到供热系统中，将热网回水预热，将节省大量蒸汽，创造可观的经济效益。吉林省宇光能源股份有限公司高新热电分公司（以下简称宇光高新热电）宇光高新热电原有212MW抽凝式汽轮发电机组、112MW抽背式汽轮发电机组和225MW抽背式高温高压汽轮发电机组，以及475T/H循环流化床锅炉、175T/H循环流化床锅炉和2230T/H高温高压循环流化床锅炉，形成“五机七炉），供热面积达500万平方米。2013年又扩建168MW热水锅炉，供热面积在2013年末达到700万平米。宇光高新热电的212MW抽凝式汽轮发电机组和112MW抽背式汽轮发电机组利用其额定抽汽压力为0294MPAA、温度167通过热网加热器构成了1号、2号、4号民用供热管网；利用225MW抽背式高温高压汽轮发电机组的定抽汽压力为0294MPAA、温度167通过热网加热器构成了3号民用供热管网。本方案是根据宇光高新热电蒸汽参数、余热参数和供热参数量身定做的。利用2台16MW的吸收式热泵机组来对热网回水进行预热，机组采用29T/H、025MPAA的饱和采暖抽汽作为驱动热源，折合188MW的热量。回收24MW汽轮机组循环冷却水部分水量1618M3/H，温差7（23/16），折合热量为132MW，相当于节约采暖抽汽191T/H；二者合计32MW的热量，将2200M3/H的热网回水由60预热到73。本项目实施后，热指标按50W/M2利用循环冷却水余热供热承担的供热面积为264万平方米。通过技术创新为电厂实现节能增效的目的。社会效益本项目实施后，每采暖季可回收冷却循环水余热1745万GJ，按照电厂目前90的效率计算，回收这部分余热相当于节约6617吨标准煤，可减排相应的大气污染物和粉煤灰，具有良好的节能减排效益。可减少CO2排放17337吨，减少粉尘排放72吨，减少CO排放93吨，减少SO2排放562吨，减少H2S排放3吨，减少NOX排放49吨。减少冷却水塔飘逸损失，每个采暖期可节水39143吨。项目收益本项目静态初投资为2560万元，每采暖季可实现利润34778万元，投资回收期为74年，经济效益较好。由于本工程是节能项目，还可享受国家特殊补贴政策，故投资回收期还可缩短。此项目由同方节能工程技术有限公司投资，在合约期内实现双方共赢。综上所述，根据宇光高新热电提供的技术资料和现场实地调研，结合多年技术成果和工程实践经验，通过对技术、经济、环境效益和风险等多方面分析和比较，我公司编制出“宇光高新热电利用吸收式热泵回收可再生能源实现供暖项目技术方案”，供公司各级领导和相关专家进行决策。1概述11项目概况吉林省宇光能源股份有限公司前身是吉林省营城矿业有限责任公司，成立于2003年4月21日，2007年12月28日与吉林吉恩镍业股份有限公司再次重组，成为一家集煤、电、热一体化的能源公司。公司于2008年9月27日整体变更为股份有限公司，注册资金15029万元，注册地址为九台市工农大街217号，总部办公地址设在吉林省长春市高新技术产业开发区佳园路2345号。宇光能源是一个“产权清晰、权责分明、政企分开、管理科学”，具有现代企业制度特征的股份制企业。公司设有股东会、董事会、监事会和公司经营团队，下设吉林省宇光营城矿业有限公司、吉林省宇光空港热电有限公司和吉林省宇光资源开发有限公司三个子公司；长春高新热电分公司、长春高新热力分公司两个分公司。公司经营范围为煤炭开采、发电、供热和供热管道铺设及维修、粉煤灰销售、普通货运、机械加工等业务。位于长春市高新区，系吉林省宇光能源股份有限公司下属企业，原为吉恩镍业长春高新热电厂，始建于2003年9月，2005年3月正式投产，配套212MW抽凝式汽轮发电机组，475T/H循环流化床锅炉，总装机容量24MW，年发电量1亿千瓦时，供热量58万吉焦。2008年股份制改造后，更名为“吉林省宇光能源股份有限公司长春高新热电分公司”。重组后公司投入近5500万元对设备进行了大修和改造。2008、2009年先后扩建112MW抽背式汽轮发电机组和175T/H循环流化床锅炉。2009年7月，随着一汽轿车股份有限公司生产规模扩大和居民采暖面积增加，进行三期增容扩建，扩建规模为225MW抽背式高温高压汽轮发电机组和2230T/H高温高压循环流化床锅炉。2010年10月20日投产，总投资37亿元。宇光高新热电现有员工302人，技术人员63人。自2005年投产两机两炉至2010年发展到五机七炉规模，总装机容量由24MW发展到86MW，锅炉蒸发量855T/H，年发电能力73亿千瓦时，供热能力2025万吉焦，主要承担一汽轿车股份有限公司生产用热及周边工业和居民用热，2013年供热量达370万吉焦，供热面积突破500万平方米。2013年4月20日168MW全国最大热水锅炉扩建工程开始施工，于2013年11月26日正式投产，宇光高新热电供热面积突破700万平方米。近年来，随着社会的日益发展与进步，国家对资源节约、环境保护、能源的综合利用等方面的要求逐步提高。中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右，主要污染物排放总量减少10的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。2006年8月，国务院发布了“关于加强节能工作的决定”，要求调动社会各方面力量进一步加强节能工作，加快建设节约型社会，实现“十一五”规划纲要提出的节能目标，促进经济社会发展切实转入全面协调可持续发展的轨道。因此，宇光高新热电结合可利用的余热情况和集中供热需求，提出了回收凝汽器循环冷却水余热制取集中供热采暖热水，以求解决越来越突出的节能降耗矛盾，促进生产的可持续发展。本项目将利用宇光高新热电现有厂区内的场地，采用基于吸收式热泵的循环水利用供热技术，回收两台12MW双抽供热机组部分循环水余热，以提高现有的供热能力和经济性。因此本项目的实施不仅会使宇光高新热电节能减排目标责任的履行情况得到进一步的保证，更会对企业的可持续发展产生积极影响和促进作用。12编制依据1）依据国能电力201225号文“国家能源局财政部关于开展燃煤电厂综合升级改造工作的通知。”。2）宇光高新热电提供的20132014年供热记录、热力系统图等资料。3）中华人民共和国环境保护法。4）中华人民共和国大气污染防治法。5）城市烟尘控制区管理办法。6）火力发电厂设计技术规程DL50002000和各专业设计技术规定。7）城镇供热管网设计规范（CJJ342010）。8）城镇直埋供热管道工程技术规程（CJJ/T8189）。9）民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分吉林省实施细则（DB221641998）。10）严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ262010）。11）民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB507362012）。13主要技术原则131实施范围本项目主要是余热利用综合系统的建设，其内容如下热泵机房建设包括厂房土建、设备安装、管道安装及配电自控系统安装等。其中设备主要包括热泵主机、凝结水泵、余热水加压泵、热网水加压泵、减温加压器等。管道安装包括热网水、余热水、热泵驱动蒸汽管道、凝结水管道等。132报告编制技术原则本报告的编制，从总体上体现了以下几个技术原则（1）认真总结国内电厂与工业领域的节能降耗的先进技术和工艺，做到技术先进可靠、方案优化合理，保证长周期稳定、高效益运行。（2）企业运营要遵守环境保护法，以期实现经济效益、环境效益和社会效益的统一。（3）充分利用电厂现有各种余热资源和设施以节省投资，提高经济效益。具体来讲，主要贯彻原则如下（1）技术先进（2）安全可靠（3）经济合理（4）节约能源（5）节约资金（6）余热利用（7）保护环境（8）运行稳定2项目建设意义及建设必要性和条件21项目建设重大意义211我国节能减排现状1）节能目标能源是经济社会发展的物质基础，也是制约经济社会发展的资源因素。本世纪前20年将是我国经济结构战略性调整的关键时期。随着人口增加、工业化和城镇化进程加快，特别是重化工业和交通运输的快速发展，能源需求量将大幅度上升，经济发展面临的能源约束矛盾将更加突出。同时，由于粗放型经济增长，我国资源利用效率低，浪费严重，节约潜力巨大。因此，推动全社会大力节能降耗，提高能源利用效率，加快建设节约型社会，是转变经济增长方式，走新型工业化道路的客观要求；是缓解甚至解决资源约束矛盾，保障国家能源安全的现实选择；是改善环境质量，缓解环境压力的根本措施；是提高经济增长质量和效益，增强企业竞争力的重要途径。要从战略和全局高度，充分认识节能降耗，建设资源节约型社会的重大意义，牢固树立和认真落实以人为本、全面协调可持续的科学发展观，促进人与自然和谐发展，为实现全面建设小康社会宏伟目标作出积极贡献。到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1034吨标准煤下降16，比2005年的1276吨标准煤下降32；“十二五”期间，实现节约能源67亿吨标准煤。2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在23476万吨、20864万吨，比2010年的25517万吨、22678万吨分别下降8；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在2380万吨、20462万吨，比2010年的2644万吨、22736万吨分别下降10。为了实现此目标国家制定了“十二五”节能减排综合性工作方案。国家将实施节能重点工程，如实施锅炉窑炉改造、电机系统节能、能量系统优化、余热余压利用、节约替代石油、建筑节能、绿色照明等节能改造工程，以及节能技术产业化示范工程、节能产品惠民工程、合同能源管理推广工程和节能能力建设工程。2）节能工作的指导思想我国节能工作的指导思想是以科学发展观为指导，坚持节能优先的方针，以大幅度提高能源利用效率为核心，以转变增长方式、调整经济结构、加快技术进步为根本，以法治为保障，以提高终端用能效率为重点，健全法规，完善政策，深化改革，创新机制，强化宣传，加强管理，逐步改变生产方式和消费方式，形成企业和社会自觉节能的机制，加快建设节约型社会，以能源的有效利用促进经济社会的可持续发展。要把节能减排作为调整经济结构、转变增长方式的突破口和重要抓手，作为宏观调控的重要目标，动员全社会力量，扎实做好节能降耗和污染减排工作，确保实现节能减排约束性指标，推动经济社会又好又快发展。3）我国节能减排技术的研发和推广取得了长足进步改革开放近30年来，中国的经济社会面貌发生了广泛而深刻的变化，与此同时，经济增长也付出了沉重的资源环境代价。2006年中国国民生产总值仅占世界的55，却消耗了世界50左右的水泥、30的钢铁、15的能源。水污染、空气污染、酸雨等环境污染现象严重，一些持久性有机污染物、重金属、辐射、电子垃圾等新的环境问题也在不断增多。现在我们已经意识到，必须改变以大量消耗资源、破坏环境为代价的粗放型经济增长方式，实现可持续发展。国务院相继召开一系列会议，研究部署节能减排工作。中央经济工作会议提出，要把节能减排作为调整经济结构、转变增长方式的突破口和重要抓手，作为宏观调控的重点。作为世界上人口最多的发展中国家，我们不可能照搬发达国家的能源消费模式和发展道路。因此，必须开拓新的发展道路，探索合理的能源消费模式。从能源消费和经济发展的关系来看，选择合理的社会经济结构，引导社会能源终端消费行为，在影响能源需求的作用上，和依靠科学技术进步提高能效同样重要。必须强化对能源需求进行合理引导和管理。要在科学研究和分析的基础上，经过多方论证达到共识，设立国家可持续能源需求总量和能源效率的社会控制目标，建立可持续的能源需求和能效变化预警指标体系，使能源消费总量控制目标和多层次多领域的能效技术和经济目标，成为落实全面、协调、可持续的科学发展观的具体内容。随着科学发展观的贯彻落实，在政府的大力推动下我国节能减排技术的研发和推广取得了长足进步。212节能减排工作的重要性和紧迫性“十二五”以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区也相继作出了工作部署，加强了重点行业、重点企业和重点工程的节能工作，积极推进循环经济试点，加大重点流域和区域水污染防治力度，节能减排工作取得了积极进展。1）节能减排面临形势严峻目前，我国节能减排面临的形势仍然相当严峻。去年，全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十二五”后四年节能减排工作的难度。全国人大五次会议上的政府工作报告中郑重提出“十二五”规划提出这两个约束性指标是一件十分严肃的事情，不能改变，必须坚定不移地去实现”。近几年，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了很大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，全国各地区对环境污染问题反映强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。在这个问题上，我国没有任何别的选择，只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才是实现经济又好又快发展的正确道路。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。温室气体排放引起的全球气候变化，备受国际社会广泛关注。我国是以煤炭为主的能源生产大国和消费大国，减少污染排放，是我们应该承担的责任。目前，我们国家已经把节能减排作为当前加强宏观调控的重点，作为调整经济结构、转变增长方式的突破口和重要抓手，作为贯彻科学发展观和构建和谐社会的重要举措，进一步增强紧迫感和责任感，下大力气、下真功夫，实现“十二五”规划确定的节能减排目标。2）节能减排是每个企业的责任国家已确定千家企业作为节能减排工作的重点，五年实现节能1亿吨标准煤，今年实现节能2000万吨。各级政府都加大了对企业节能减排工作的检查和指导，今年要启动重点企业与国际国内同行业能耗先进水平对标活动，推动企业加大结构调整和技术改造力度，提高节能减排管理水平。项目建设单位是国家重点玉米加工企业，是耗能较大的行业，实行节能减排建设是本企业的责任。213节能减排工作措施1）采用节能减排新技术目前，我国已经实施节能减排科技专项行动，一批国家工程实验室和国家重点实验室，攻克一批节能减排关键和共性技术。积极推动以企业为主体、产学研相结合的节能减排技术创新与成果转化体系建设，增强企业自主创新能力。制定了有关政策措施，鼓励和支持企业进行节能减排的技术改造，采用节能环保新设备、新工艺、新技术。2）加大节能减排的投入政府引导、企业为主和社会参与的节能减排投入机制正在形成。各级政府都加大了对节能减排投入，引导社会资金投资节能减排项目。鼓励和引导金融机构加大对循环经济、环境保护及节能减排技术改造项目的信贷支持。解决节能减排的资金问题，主要采用市场机制的办法，按照“谁污染、谁治理，谁投资、谁受益”的原则，促使企业开展污染治理、生态恢复和环境保护。3）切实加强节能减排法制建设我国正在加快完善节能减排法律法规体系，提高处罚标准，切实解决“违法成本低、守法成本高”的问题。已经制定和执行主要高耗能产品能耗环保限额强制性国家标准。加大节能减排执法力度。中央和地方政府每年都开展了节能环保专项执法检查。坚持有法必依、执法必严、违法必究，严厉查处各类违法行为。4）强化节能减排监督管理国家已建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系，确保统计数据真实。各地方、各部门、各单位在都认真开展资源使用、污染排放情况的检查，找出存在问题和薄弱环节，认真整改，建立健全并严格执行各项规章制度。5）加强领导，狠抓落实节能减排既是一项现实紧迫的工作，又是一项长期艰巨的任务。实现节能减排的目标任务和政策措施，关键在于加强领导，狠抓落实。6）加快节能减排新技术的研发近年来，发达国家节能减排新技术和新产品不断涌现，能源使用效率大幅提高，给他们带来了巨大的经济效益和社会效益。长期以来我国主要通过关闭和转移能耗大、污染严重的工业企业来实现资源节约和保护环境的目标，带来的后果是减少了污染、降低了能耗，但经济和社会的发展受到了制约，影响了经济、社会的协调和可持续发展，加快节能减排新技术的研发和推广是我国在经济较快增长的同时实现节能环保目标的主要解决之道。降低了污染、降低了能耗，但经济和社会的发展受到了制约，影响了经济、社会的协调和可持续发展，加快节能减排新技术的研发和推广是我国在经济较快增长的同时实现节能环保目标的必由之路。22项目建设必要性221项目背景1）社会背景近年来，随着社会的日益发展与进步，国家对资源节约、环境保护、能源的综合利用等方面的要求逐步提高。中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗低20左右，主要污染物排放总量减少10的约束性指标。这是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。2006年8月国务院发布了“关于加强节能工作的决定”，要求调动社会各方面力量进一步加强节能工作，加快建设节约型社会，实现“十一五”规划纲要提出的节能目标，促进经济社会发展切实转入全面协调可持续发展的轨道。2）循环水冷却水吸收式热泵供热系统近年来，我国能源政策、环境保护政策、建筑节能政策、城市能源结构的改变，大规模推行集中供热与工业余热回收等因素促进我国吸收式热泵技术的快速发展，吸收式热泵技术已经成为国内建筑节能及暖通空调界热门研究课题，吸收式热泵回收低位（温）余热供热作为一种新型的供热趋势，技术已经非常成熟，吸收式热泵技术已经步入市场化、产业化发展的轨道。火力发电厂在纯凝工况下的能源利用率通常低于40，而在有抽汽供热的情况下能源综合利用率也不到60，在损失的能量中，由低温循环水所带走的能量约占电厂总耗能的30以上，如何充分高效的利用这部分能量将会对社会、环境、电厂带来巨大的利益。有效回收循环水余热资源，相当于在不增加热电厂装机容量和不增加当地大气污染物排放的情况下新增供热面积，是一种新型城市集中供热趋势。采用热泵技术吸收循环冷却水中的热量进行集中供热，能同时解决能源浪费和环境污染问题。另外，循环冷却水中的温度和流量都较稳定，有利于热泵系统的安全稳定运行，并节省大量因蒸发而损失的循环冷却水。3）国家节能减排政策国务院在2011年8月31日以国发201126号文件发布的“十二五”节能减排综合性工作方案中明确提出“加快节能减排技术推广中重点推广吸收式热泵供暖”。4）“节能减排”形势下，企业解决能源需求问题的动力技术经济动力采用新技术，降低运行成本，提高效益。资金动力财政部、国家发展改革委关于印发节能技术改造财政奖励资金管理办法的通知东部地区节能技术改造项目根据项目完工后实现的年节能量按240元/吨标准煤给予一次性奖励，中西部地区按300元/吨标准煤给予一次性奖励。还有地方政府提供的各类节能补贴。因此，宇光高新热电结合可利用余热情况和集中供热的需求，提出了回收生产过程中的循环冷却水余热制取集中供热采暖热水，以求解决越来越突出的节能降耗矛盾，促进企业的可持续发展。222实施的必要性1）项目建设是节能增产的需要本方案能够利用余热为热网提供热量，增加供热面积。减少采暖蒸汽耗量，增加工业蒸汽量，实现提高产量的目标。2）项目建设是节能减排的需要随着不可再生能源的日益消耗，国家的能源形势越来越严峻，开发利用新能源和各种节能技术是缓解能源危机的主要方式。热泵技术以其低投入、高产出的优越性能得到了广泛的认可和应用。热泵系统与燃煤供热锅炉比不仅可以节约大量能源，无大气污染物排放，有效降低区域环境污染，而且还可以降低冷却水的蒸发量，节省宝贵的水资源，并减少向环境排放的热量和水汽，具有非常显著的经济、社会与环境效益。综上所述，本项目的建设可有效汽轮机在发电过程中的冷端损失循环冷却水中的热量并加以利用，提高经济效益同时满足国家节能减排的新能源政策，同时也增加的生产用汽和减少了大气污染物排放，为供热区域内城市的环境做出贡献，贯彻了可持续发展的宗旨。3供热现状31现有供热情况宇光高新热电原有212MW抽凝式汽轮发电机组、112MW抽背式汽轮发电机组和225MW抽背式高温高压汽轮发电机组，以及475T/H循环流化床锅炉、175T/H循环流化床锅炉和2230T/H高温高压循环流化床锅炉，形成“五机七炉），供热面积达500万平方米。2013年又扩建168MW热水锅炉，供热面积在2013年末达到700万平米。宇光高新热电的212MW抽凝式汽轮发电机组和112MW抽背式汽轮发电机组利用其额定抽汽压力为0294MPAA、温度167通过1、2、3热网加热器与中压抽汽0981MPAA、温度270通过4、5热网加热器构成了1号、2号、4号民用供热管网；利用225MW抽背式高温高压汽轮发电机组的定抽汽压力为0294MPAA、温度167通过12、13、14热网加热器构成了3号民用供热管网。32电厂现状321双抽汽凝汽式汽轮机参数表32CC124909810294双抽汽凝汽式汽轮机主要技术参数序号项目单位数值1型式双抽汽凝汽式汽轮机组2型号CC1249098102943额定进汽压力MPA494额定进汽温度4355额定蒸汽流量T/H976中压抽汽压力MPA127/0981/07847额定抽汽量T/H308最大抽汽量T/H509额定抽汽温度27010低压抽汽压力MPA0392/0294/019611额定抽汽量T/H4012最大抽汽量T/H5013额定抽汽温度16714额定排汽压力KPA4915排汽量T/H25321热网系统宇光高新热电厂内民用供热管网主要分为1号、2号、3号、4号管网。1号、2号、4号管网主要是由5台热网加热器、5台热网循环水泵、加热器疏水泵、补水泵等设备组成，供热方式是热网首站采用一级加热，供热初末期实际运行温度80/60，流量2200M3/H，严寒季实际运行温度为82/50、流量2500M3/H，主管径DN800，采暖蒸汽主要利用212MW双抽汽轮机组和112MW抽背汽轮机的低压蒸汽（三抽和排汽），额定参数为0294MPAA、167；3号管网主要是由3台热网加热器、4台热网循环水泵、加热器疏水泵、补水泵等设备组成，供热方式是热网首站采用一级加热，供热初末期实际运行温度80/55，流量4600M3/H，严寒季实际运行温度为82/50、流量4800M3/H，主管径DN1120；采暖蒸汽主要利用312MW汽轮机组的低压抽汽，额定参数为0294MPAA、167。322余热水系统热电厂发电的热力过程一般遵循着蒸汽的朗特循环和再热朗特循环，发电效率为3543。根据热力学第二定律，此过程中存在着大量的冷端损失，乏汽（空冷机组）和循环水余热（水冷机组）。本项目余热水系统主要来源于宇光高新热电1、2CC124909810294型双抽汽凝汽式汽轮机组在发电过程中所产生的冷端损失。根据宇光能源所提供的数据，在整个采暖季两台机组全部循环冷却水循环水量为3300M3/H，供热期凝汽器进出口水温为16/23。4循环冷却水余热回收方案41循环冷却水利用技术路线选择411利用压缩式热泵回收乏汽余热技术利用压缩式热泵回收乏汽余热主要有两种方式，一种方式是铺设单独的管道，将电厂凝汽余热引至用户，在用户热力站等处设置分布式电动压缩式热泵，这种方式能够收到一定的节能效果，但是管道投资巨大，输送泵耗高，因此无法远距离输送，供热半径仅限制在电厂周边35公里范围以内；另一种方式是在电厂处集中设置电动压缩式热泵，这种供热形式造成厂用电耗量大，在能源转换效率上显然不是最好的方式。412利用吸收式热泵回收余热技术目前，吸收式热泵余热回收技术以其高效节能和具有显著经济效益的特点，尤为引人注目。吸收式热泵常以溴化锂溶液作为工质，对环境没有污染，不破坏大气臭氧层，而且具有高效节能的特点。可以配备溴化锂吸收式热泵，回收利用各种低品位的余热或废热，达到节能、减排、降耗的目的。吸收式热泵以高温热源驱动，把低温热源的热量提高到中温，从而提高系统能源的利用效率。图2单效溴化锂吸收式制冷机工作原理热源水热水热水溶液热交换器驱动热源溶液泵冷剂泵发生器蒸发器吸收器冷凝器节流装置图411单效溴化锂吸收式热泵工作原理图411为单效溴化锂吸收式热泵的工作原理热泵由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、节流装置、溶液泵、冷剂泵等组成；为了提高机组的热力系数还设有溶液热交换器；为了使装置能连续工作，使工质在各设备中进行循环，因而还装有屏蔽泵（溶液泵、冷剂泵）以及相应的连接管道、阀门等。目前我国吸收式热泵发展较快，如中电投赤峰热电有限公司、中电投通辽盛发热电有限公司、辽阳红阳热电厂、黑龙江鸡西煤矸石热电有限公司、鹤岗市萝北县兴汇热电有限公司等利用吸收式热泵技术的余热利用项目都已投入运行。413吸收式热泵4131吸收式热泵介绍吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称AHPABSORPTIONHEATPUMP，它以蒸汽、废热水为驱动热源，把低温热源的热量提高到中、高温，从而提高了能源的品质和利用效率。吸收式热泵原理，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，产生制冷效应，回收循环水余热Q2，加热热网回水。得到的有用热量（热网供热量）为消耗的蒸汽热量与回收的循环水余热量之和Q1Q2，见图412。图412吸收式热泵热平衡图4132吸收式热泵原理主要介绍溴化锂吸收式热泵的原理及选用原则，并列举其在国内外工业生产、生活中的成功应用，见图413。溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽为驱动热源，在发生器内释放热量QG，加热溴化锂稀溶液并产生冷剂蒸汽。冷剂蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热QC加热流经冷凝器传热管内的热水，自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内低温热源水的热量QE，使热源水温度降低后流出机组，冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器。被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热QA，加热流经吸收器传热管的热水。热水流经吸收器、冷凝器升温后，输送给热用户。图413吸收式热泵原理图屏蔽泵的做功与以上几种热量相比，基本上可以不用考虑，因此可以列出以下平衡式吸收式热泵的输出热量为QAQC，则其性能系数COPGEACQ1GEACEGGQCOP由以上两式可知吸收式热泵的供热量等于从低温余热吸收的热量和驱动热源的补偿热量之和，即供热量始终大于消耗的高品位热源的热量（COP1），故称为增热型热泵。根据不同的工况条件，COP一般在160185左右。由此可见，溴化锂吸收式热泵具有较大的节能优势。吸收式热泵提供的热水温度一般不超过98，热水升温幅度越大，则COP值越小。低温余热的温度15即可利用，一般情况下，余热热水的温度越高，热泵能提供的热水温度也越高。驱动热源可以是0208MPA的蒸汽，也可以是燃油或燃气。蒸汽型吸收式热泵的单机容量最大可达50MW以上，由此可见其应用范围是比较广泛的。4133吸收式热泵主要特点溴化锂吸收式热泵是一种以蒸汽、热水、燃油、燃气和各种余热为热源，制热供暖或升温的节电型设备。它具有耗电少、噪声低、运行平稳、能量调节范围广、自动化程度高、安装维修操作简便等特点，在利用低势热能与余热方面有显著的节能效果。同时，它还有无环境污染、对大气臭氧层无破坏作用的独特优势。因此，溴化锂吸收式热泵被广泛应用于纺织、化工、医药、冶金、机械制造、石油化工等行业。溴化锂吸收式热泵可分为第一类和第二类两种形式。1）第一类吸收式热泵第一类吸收式热泵的发生器和冷凝器处于高压区，而吸收器和蒸发器处于低压区。在蒸发器中输入低温热源，发生器中输入驱动热源，从吸收器和冷凝器中输出中高温热水。因以增加热量为目的，故而又称增热型吸收式热泵。2）第二类吸收式热泵第二类热泵与第一类热泵相反，发生器和冷凝器处于低压区，而吸收器和蒸发器处于高压区。热源介质并联进入发生器和蒸发器。在吸收器中利用溶液的吸收作用，使流经管内的热水升温。单级吸收式热泵能使热水温度提高30左右。若要获得更高的温升，则可采用二级、多级吸收式热泵或吸收压缩式热泵。这种热泵以升温为目的，故而又称热交换器。基于本项目的研究情况，我们着重关注第一类吸收式热泵的主要特点A）可以利用各种热能，以蒸汽、热水和燃料燃烧产生的烟气为驱动热源；以各种低品位热源，如余热、排热、太阳能、地下热能、大气和河湖水等为低温热源。B）经济性好、能源利用率高，用于采暖供热与传统使用的锅炉相比，显然有热效率高、节能效果好等优点。C）维护管理简便，运转部件少，振动和噪声低，结构简单，维修方便。D）有助于能耗的季节平衡，在能耗高的季节，热泵所利用的低品位热能也增多，有助于减少能源的消耗。E）有助于减少二氧化碳的排放，降低温室效应。4134吸收式热泵在电厂的应用应用吸收式热泵可系统解决热电联产集中供热系统存在的以下问题1电厂的循环水不再依靠冷却塔降温，而是作为各级热泵的低温热源，原本白白排放掉的循环水余热资源可以回收并进入一次网，仅此一项即可以提高热电厂供热能力50左右，提高综合能源利用效率20左右；2各级吸收式热泵仍采用电厂原本用于供热的蒸汽热源，这部分蒸汽的热量最终仍然进入到一次网中，而利用凝汽器提供的部分供热，可减少了汽轮机的抽汽量，增加汽轮机的发电能力，提高系统整体能效；3）逐级升温的一次网加热过程避免了大温差传热造成的大量不可逆传热损失；4）如果用户侧采用吸收式换热机组可将一次网供回水温差增加了5080，意味着可以提高管网输送能力5080，节约大量新建、改建管网投资，避免因为既有管网改建引起的一系列麻烦；5）用户端二次网运行完全保持现状，使得该技术非常利于大规模的改造项目实施。图414电厂利用热泵实例图414为吸收式热泵在电厂回收余热的应用。汽轮机凝汽器的乏汽原来通过循环水经双曲线冷却塔冷却后排放掉，造成乏汽余热损失，现采用吸收式热泵，而循环水由25经凝汽器后温度升为33，以33的冷却水作为低温热源，以025MPA的抽汽作为驱动热源，加热5060左右的采暖用热网回水，循环冷却水降至25后再去凝汽器循环利用。这样可回收循环水余热，从而提高了电厂的供热量和电厂总的热效率。溴化锂溶液为介质的吸收式热泵技术发展较快，在国内有多家企业均能生产吸收式热泵，并在热电、化肥（合成氨）、炼油、钢铁等行业工业领域得到应用。在节能减排政策的指引下，致力于工业节能相关产品的开发，以适应多种余（废）气、余（废）热的再利用，推广循环经济，为工业节能、余（废）热的有效利用提供节能、环保的综合解决方案。42设计参数选择421蒸汽参数本方案驱动蒸汽利用低压蒸汽母管的采暖蒸汽作为驱动热源，根据业主提供的采暖季蒸汽压力区间为02MPAA025MPAA、温度为167。422热网水参数根据业主要求，本方案以宇光高新热电1号民用管网做为吸收式热泵系统热水侧设计依据。在供热初末期，热网回水温度在60，流量2200M3/H；在供热严寒期，热网回水温度在50，流量2500M3/H。423余热水参数根据业主提供的资料，1、2双抽汽凝汽式汽轮机冷却循环水全部流量3300M3/H、凝汽器入口温度16，凝汽器出口温度23。43方案详述431技术路线本项目是利用第一类吸收式溴化锂热泵技术，采用1、2、3汽轮机组的低压采暖抽汽，压力为025MPAA、温度167的采暖蒸汽经减温减压器至压力为025MPAA的饱和蒸汽做为驱动蒸汽，回收1、212MW双抽汽轮机组循环冷却水中低品质的热量，对热网循环水进行加热。此项目由于提取低品位的热量，减少了排放损失，提高了整个供热系统的热效率。432热泵选型要求4321热泵机组温升特性在驱动蒸汽压力为025MPAA，余热水出口温度在16时，以供热初末期热网回水温度60、流量2200M3/H设计，热水侧最高出口温度可达73。4322热泵COP值及出力要求热泵机组系数COP是其供热量与驱动热量的比值。能效作为热泵的主要性能指标，热泵COP保证值必须不小于16。本工程选用机组要求COP值为17。4323热泵机组总容量本方案热泵机组总容量的选择是以热水侧达到最高出水温度做为设计目标，以供热严寒期技术数据做为选型依据，计算得热泵机组总容量为120163703RBPQLCTMW以此作为选取热泵的依据。选2台16MW的溴化锂吸收式热泵。4324热泵机组额定工况计算1、热源侧的计算边界条件热负荷QRB32000KW，热源侧流量LRB2200M3/H，进口水温T160，则出口水温T1为232067RBPTCL2、余源侧的计算边界条件COP17，进口水温T123，出口水温T216，则有余热侧负荷1320173176RBYQCOPKW余热侧流量312137618/2YYPLMHCT3、驱动源侧的计算边界条件热负荷QQ18824KW，驱动蒸汽压力025MPAA、温度167，经减温减压器将蒸汽压力减温至025MPAA温度降至12742，焓值271795KJ/KG；疏水温度90、疏水焓值37694KJ/KG；焓差为234101KJ/KG，即所需蒸汽量为Q3610824361029T/HHQG4、热泵选型参数表依照当前运行参数，选择RB0151623/1660/73型吸收式热泵机组2台。表43单台热泵机组技术参数型式RB0151623/1660/73容量热水出口温度PID控制蒸汽量PIDNOOF控制控制方式溶液循环量浮球控制制热量MW16入口温度60出口温度73流量M3/H1100热水压力损失KPA120入口温度23出口温度16流量M3/H809余热水压力损失KPA100蒸汽量T/H145入口压力MPAG015蒸汽凝水温度90电源3相380V50HZ电气输出功率（）KW20注1各外部条件蒸汽、热水、余热水均为名义工况值，实际运行时可适当调整。2蒸汽压力015MPAG指进机组压力，不含阀门的压力损失。3热水、余热水污垢系数为86105M2K/W。4热水水室承压08MPA、余热水水室设计承压08MPA。44供热可靠性441供热能力根据宇光高新热电1、2双抽凝汽机组全部循环冷却水流量3300M3/H，上塔温度23，下塔温度16，在采暖初寒期设计回收循环冷却水的余热132MW，消耗025MPAA饱和蒸汽29T/H，折合188MW热量，二者合计32MW热量，可将温度为60流量为2200M3/H热网回水经吸收式热泵机组加热后，热网水温度升高至73，做为电厂本部承担供热负荷的基础负荷。利用吸收式热泵机组可承担供热面积为64232105RBQFMQ其中循环冷却水余热供热可承担供热面积为6421320105YQ442热平衡分析根据宇光能源提供的供热数据循环水流量2200M3/H、供水温度80、回水温度60，计算供热负荷51172KW，折合771T/H采暖抽汽。4421热平衡表表441供热系统热平衡表项目回水温度供水温度流量T/H热量MW计算方法热网水A6080220051ABE热水B6073220032BCD余热水C23161618132热泵蒸汽D025MPAA饱和蒸汽2918873802200热网加热器E025MPAA1672919从热平衡表中可以看出，热泵将热网循环水由60升温至73，流量2200M3/H，折合32MW热量，消耗了饱和蒸汽29T/H，折合188MW热量，回收132MW的余热。再进入热网加热器，经压力025MPAA、温度167的采暖蒸汽29T/H，将热网循环水加热到80。合计消耗58T/H蒸汽。比以往供热方式供热节省了191T/H采暖蒸汽，折合19MW热量。采暖期按180天计算，考虑到热泵在采暖季运行过程中面临着各项设计参数的变化，所以这里考虑085的运行风险系数，即采暖季可回收余热1745万GJ。45冷却塔的防冻问题如上塔冷却循环水量大于吸收式热泵所需要的余热水量，将会有部分冷却水要被排放掉。如果这部分多余的热量要通过冷却塔释放，将会导致冬季冷却水塔的冻结。为此，将在循环冷却水上塔母管双阀组处引出一防冻管，该管道将沿水塔池壁外侧敷设，并设有电动调节蝶阀。在冷却塔池壁外侧敷设的管道上每隔2M接引一根的短管，管端安装有喷头，喷头朝向冷却塔的集水池。根据热泵进水温度的设定值，控制调节阀的开度。5工程设想51厂区总平面布置511厂区总平面布置原则图51热泵房平面布置1本项目厂址位于宇光高新热电厂区内。2热泵机房建筑面积450M2（301510M），机房位于老主厂房的南侧。3在现有用地条件范围内，因地制异地进行规划、布置，以求得总体布局合理，减少用地，降低初期投资。512厂区总平面布置5121现有厂区总平面布置现状宇光高新热电的1号供热管网供热首站设在位于厂区中间的老主厂房内，新主厂房位于厂区的东侧，3号线供热首站位于新主厂房的南侧，冷却塔位于厂区的西北侧。5122本项目厂区总平面布置热泵机房布置在老主厂房的南侧的空地上，主要包括热泵间、配电间、值班室等。513厂区竖向布置厂区竖向采取平坡式布置形式，热泵机房室内零米标高与主厂房标高一致。建构筑物室内零米标高高于室外地坪015M030M，厂区场地设计标高尽可能与自然地面标高相吻合，以减少土方量，降低工程造价。514交通运输根据厂区现有规划，利用现有道路可满足交通运输及消防需要。515管线综合布置在1、2、3汽轮机采暖蒸汽母管位置上引出一根DN400，通向热泵房作为驱动汽源管道，经由综合管架引接到热泵房。从1、2机冷却塔循环水上管引出DN800管道，通向热泵房作为热泵余热水母管。在1号线供热首站外的DN800热网回水管上安装一截断阀门，在截断阀门前引出一根DN800的管道，通向热泵机房做为热泵热水侧进水母管。热泵热网水出口母管引至截断阀门后。电缆、暖气管、消防水管、雨水排水管、生产排水管、生活给水等从厂区管线引接进入热泵站。埋于地下的管线在布置中产生矛盾时，应符合下列要求1有压力的让自流的；2管径小的让管径大的；3柔性的让刚性的；工程量小的让工程量大的；4检修少的让检修多的；5临时的让永久的。52主要工艺系统521余热水系统本项目余热水管道从1、2冷却塔东侧的DN1200循环水上塔母管总阀门前上引出一根DN800（R21PA/M）管道由北向南引至热泵机房做为热泵余热侧进水母管，热泵余热侧进出母管由热泵引至循环水下塔明渠内。投入热泵后系统水阻新增约12MH2O，而原有系统管网阻力大约为10MH2O，现行水泵设计扬程为22MH2O，够满足热泵系统的运行需要。为了保证系统的调节性和安全性，所以还是在本系统新增加了余热水加压泵，此泵只在原有循环冷却泵能力不足时使用。余热水泵一用一备参数为流量1722M3/H、扬程19MH2O，电机功率110KW。为保证进入热泵的余热水水质要求，在热泵的进口管道上设置除污器及Y型滤器。522蒸汽及疏水系统驱动蒸汽采用东线供热首站的采暖蒸汽。其蒸汽参数为压力025MPAA、温度为167。在老主厂房南侧1、2、3汽轮机采暖蒸汽母管位置上引出一根DN400，（V47M/S）管道，通向热泵机房作为驱动源管道，经由室外管架引接到热泵房，管路上设置一道手动截止阀。热泵站房内设置减温减压器，将采暖蒸汽减至025MPAA的饱和蒸汽（温度约12724）作为热泵机组的驱动蒸汽。热泵机组蒸汽进口安装调节阀对蒸汽量进行调节，由机组实现自动控制。机组内蒸汽放热后凝结成水，需要进行回收利用。凝结水温度90。设置立式凝结水罐进行回收，然后经凝结水泵加压后送回除氧器。凝结水罐有效容积15M3。凝结水泵一用一备参数为流量50M3/H、扬程32MH2O，电机功率75KW。减温减压器放置在热泵房内，其减温水源利用凝结水罐中的凝结水，减温减压器配套减温水泵。减温水压力15MPA，温度90。另外，为了便于疏水泵的调节和节能，疏水泵设置变频器调节。523热网水系统目前运行时1号管网供热首站的供水总流量一般在2200M3/H左右，一次管网管径为DN800。本方案吸收式热泵所需要的热网循环流量为2200M3/H。在供热首站外热网回水管上安装一截断阀门，在截断阀门前引出一根DN800（R6555PA/M）的管道，由西向东引至热泵机房内热泵机组热水侧进口处。热泵机组热水侧DN800的出水母管由热泵机房引至截断阀门后。热网水回水进入热泵机组，吸收从循环水中提取的低品质热量后，将热网回水温度由60加热至73，供热量32MW。热网回水增加约15MH2O的压力损失，根据实际的热网运行工况和回水压力，现有水泵扬程不能克服新增热泵机组及相应管路的水阻，需要新增热网水加压泵。热网水加压泵一用一备参数为流量2600M3/H、扬程15MH2O，电机功率185KW。考虑到在热泵机组只是初步提温，从热泵出口的热网水管道还要进入原系统的热网加热器进行二次加热，达到热网要求的温度后进入供水母管。为保证进入热泵的热网水水质要求，在热泵的进口管道上设置除污器及Y型滤器。表52主要设备表序号名称规格、型号及技术数据单位总量1热泵RB0151623/1660/73台22热网加压泵Q2600M3/HH15MH2OP185KW台23余热水加压泵Q1722M3/HH19MH2OP110KW台24凝结水泵Q50M3/HH32MH2OP75KW台25热网水除污器DN600PN16台16余热水除污器DN600PN16台17凝结水罐V15M3台18减温减压器025MPAA/167C025MPAA/127C台153电气部分本项目为吉林省宇光能源股份有限公司长春高新热电分公司吸收式热泵利用循环水余热回收供暖项目，根据工艺相关专业提供的负荷资料，本期供热