供热系统优化项目考察报告

基于余热回收型热电联产新技术考察报告按照市委、市政府的要求，带着如何利用基于余热回收型热电联产技术对我市供热系统进行优化升级改造的课题，11月15-17日，在市循环经济工作领导小组办公室主任张刚的带领下，由市供暖办主任姜纯辉、阜新市热力总公司副总经理孔繁丽（双益热力设计研究所所长）、阜新发电有限责任公司技术专工胡丽敏和雷海东、阜新金山煤矸石热电有限公司技术员唱千等组成的专题考察组一行7人，在北京中科华誉能源技术发展有限责任公司能源技术总监的陪同下，赴山西省华电大同第一热电厂和大同煤矿集团、北京京能热电股份有限公司石景山热电厂、清华城市规划院能源规划设计研究所等地学习考察。现将学习考察情况报告如下:一、学习考察情况（一）大同第一热电厂和大同煤矿集团供热系统优化改造基本情况。为满足新增200万平方米供暖面积的冬季采暖需求，大同市政府实施了网源一体的供热系统优化改造，即对大同第一热电厂热电机组和大同煤矿热网换热站同时进行基于吸收式换热的热电联产供热改造。我们从大同市政管理委员会供热科获悉：改造项目提出初期受到了多种阻力，面对热电公司资金短缺、对技术可行性及经济效益的质疑、热网换热站不具备改造条件、施工工期紧张等问题，市政府采取果断的态度，力排众议，并出面筹集部分资金，全面协调各方面积极配合项目改造工作，最终确保项目按期施工完成。现该项目已经取得了显著的经济效益和丰厚的社会效益。大同市政府已经着手在全市大力推广该项新技术，要在全市形成市区两大热源集中供热，超大温差超大半径供热管网全城覆盖，联网运行并全线自动监测，矿区一处热源集中供暖，热网大温差高效运行。1、大同第一热电厂2X135MW热电机组在平均抽汽量已经接近额定抽汽能力情况下，采用清华城市规划院能源所研发、经中国工程院评审通过的“基于吸收式循环的热电联产供热专利技术”，通过安装“两台HRU85型余热回收机组”，回收低温乏汽余热，在不新建热源、不增加污染物排放的情况下，机组供热能力由400万平方米提高至600万平方米。经过三个月实际运行分析,该供热改造项目完成后，两台机组总供热量可达360MW,其中采暖抽汽供热量168.5万吉焦，乏汽余热供热量187.5万吉焦，在没有新增热源的情况下，使机组供热能力增加了131.5MW,提高了49%,相当于少建4台35MW集中供热燃煤锅炉。节约7.5万吨标准煤，按大同当地使用煤质及除尘效率90%计算，年可减少烟尘排放538吨，SO2排放1266吨，NOx排放410吨，CO2排放21万吨。2、同煤集团对热网换热站进行部分改造，在有条件的14个换热站，新建18台“吸收式换热机组”与原有的板式换热器并联,正常工况下运行吸收式换热机组，原板式换热器备用。改造后一次网供、回水温度由原来的90/50°C变为105/37°C,温差提高了28°C,—次网的输送能力大幅提高，满足了新增供暖面积的需求。大同市网源一体改造项目总投资约9300万元，每采暖季乏汽余热回收量179万吉焦，按照15元/吉焦计算，收益2685万元，静态投资回收期约为3.5年左右。（二）石景山热电厂项目改造情况。该厂总装机4x200MW,全部为供热机组，承担3200万武的供暖任务，在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量。由于有新增供暖面积，亟需扩大热电厂的供热能力。为此采用清华大学首创的“基于吸收式换热的热电厂余热回收供热技术”提取循环水中的废热用于供暖，即将凝汽器循环冷却水（31.5C-27.5C）低温废热予以回收利用。项目新建10台吸收式热泵，回收余热能力82MW。在不建新热源的情况下新增160万武供暖面积，解决了供暖能力不足问题。京能石景山热电厂循环水余热利用项目工程总投资8600万元，年节能收益2800万元，投资回收期在4年以内。（三）清华城市规划院能源规划设计研究所考察学习情况。清华大学建筑技术科学系付林教授给我们简明扼要地介绍了基于吸收式换热的热电联产新技术的研发及其优势，并对我考察组提出的技术上疑问予以解答。付林教授介绍说：通过深入研究和分析目前我国热电联产集中供热系统存在的问题，为充分挖掘其节能潜力，经过四年多的探索，我们研发出了“吸收式换热机组”和“电厂余热回收专用热泵机组”等专利新产品，使吸收式换热从理论构想到工程实践迈出了关键的一大步。完整的基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术由以下两个核心技术环节构成：1、基于吸收式换热的超大温差供热技术充分利用一次网高温热水的做功能力，借助核心设备一吸收式换热机组，显著降低一次网回水温度，即在保持二次网运行参数不变的情况下，使一次网供回水温度由传统的120C/60C变为120C/20C,供回水温差由60C提高到100C。2、基于吸收式换热的余热回收技术在热力站实现超大温差换热的基础上，设置在热电厂首站内的核心设备一电厂余热回收专用热泵机组，通过独创的热泵内部循环设计，在保证体积紧凑的前提下，将多台机组逐级升温的功能高度集成，大幅提升电厂内余热回收系统的经济性。在不考虑调峰热源加入的情况下升温幅度高达70-80C,考虑调峰的情况下，能够实现110C的升温能力，对传统热泵技术实现了重大突破。回收大量低温循环水余热后，使得系统供热能耗大幅降低。“基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术”有以下突出优势：充分回收利用电厂余热，提高电厂供热能力30%以上；大幅降低热电联产热源综合供热能耗40%;可提高既有管网输送能力80%,降低新建管网投资30%以上（在城市核心区域，热负荷快速增长的同时，地下空间资源基本用尽，供回水大温差运行避免破路施工，成为管网扩容唯一解决方案）；用户二次网运行参数不变，热力站工程改造量小，利于快速大规模推广应用；系统通过简单切换，夏季还可实现供冷。针对我们考察组人员提出的疑问，付教授作了解答。1、大同热电一厂是空冷热电机组，而我们市热电企业都是水冷机组，建“余热回收专用热泵机组”后能保证风机安全运行所需的最低真空度吗？付教授答复：在实际运行中发电机组和供热机组各有一个最佳真空度范围，平衡两者后取一个最佳值，即可在获得最佳效益的同时保证机组安全高效运行。2、发电要求背压低，而供热却恰恰相反，怎么解决这一矛盾？付教授说，对于发电从理论上来讲背压低比较好，但是相对于每个机组它都是不同的个案，设计时必须与汽轮机设计方进行深入讨论，较核经济背压值，全面考虑综合效益。3、冷却水余热利用后水温会进一步降低，那么冬季运行时出现结冰怎么办？付教授解释，水塔结冰主要和循环水量大小有关，如果我们在运行中全部回收循环水余热，可不再利用水塔，即使没有达到全部回收，也可以关闭大部分水塔，仅留一两座运行。4、只改造电厂机组不改换热站机组，也可以增加供暖面积，所以不改换热站行不？付林教授答复，如果只单纯对热源进行改造，而不改热网换热站，那么热网的传输能力就会制约整个供热系统供暖能力，即热源新挖掘出来的供热能力无法借由热网充分向外部提供，只有网源一体改造，才能使综合效益最大化，热源和热网企业同时受益。5、经过改造后供暖半径可以达20公里以上吗？付教授说，从目前国内的经验来看，常规的供热系统可以达到的最大供暖半径一般在15-20公里，而应用我们的新技术进行网源一体改造后，供暖半径20到30公里，无论从技术上还是经济上都是可行的。二、我市热源和热网现状市发电公司总装机1100MW，设计供暖能力1013万平方米，实际供暖面积825万平方米，远低于同容量机组的供暖能力。供热三环制改造时，一次管网设计供回水温度120C/60C,实际运行供回水温度85C/45C,与设计值相差较大，二次网换热站全部采用的板式换热器。目前我市供热管网三环制改造已经基本完成，二次网各换热站基本满负荷运行，不具备新增供热面积的能力。而随着城市的发展，供暖需求日益增大，如何解决这一问题呢？在目前我市供暖热源能力不足，一次网输送能力有限的情况下，似乎只能通过新建热源来解决。然而通过这次考察，我们设想：能不能采用清华大学的专利技术解决我市供暖系统中存在的诸多问题呢？答案是肯定的。我市完全可以通过应用清华大学的新技术，对热源供热能力深度挖潜，并配合热网换热站升级改造，实现中长期内不建新热源即满足新增采暖负荷需求。三、考察对比情况1、将市发电公司机组情况与大同第一热电厂和北京石景山热电厂机组情况相比较，可以得出市发电公司1100MW机组的供热能力还有很大的挖掘潜力。大同第一热电厂在机组已经满负荷的情况下，通过建设余热回收机组提高供暖能力49%,北京石景山热电厂在机组超负荷运行的情况下，通过建设余热回收机组新增供暖面积160万平方米。而市发电公司的四台机组尚未达到满负荷运行，机组本身的抽汽供热能力就有挖掘的潜力，再加上循环冷却水低温余热的大量回收利用，完全可以实现大幅提升热源的供暖能力。2、我市三环制管网与大同煤矿集团热网输送能力相比，一次网的输送能力还有很大提升空间。同煤集团由于原有换热站空间有限，仅对49座换热站中的14座进行了改造，新建18台吸收式换热机组，使一次网供回水温差由原来的40C提高到了68C,输送能力提高了约50%。如果我市大部分换热站的板式换热器改造成新型吸收式换热机组，使一次网供回水温差加大，即可实现现有管网不扩径的情况下输热能力大幅提升，以满足新增热负荷需要。四、考察结论通过实地考察，清华大学的专利技术一基于吸收式换热的新型热电联产集中供热技术，经大同第一热电厂、大同煤矿集团、北京石景山热电厂等企业四五个月的运行实践证明，其技术上可行，机组运行安全稳定，经济效益和社会效益显著。五、项目建议考察结论证明应用该项新技术进行优化升级改造，可以解决我市供热系统高效集中热源供热能力不足，网源布局不合理，燃煤小锅炉房热效率低环境污染严重，管网分段调控安全性差且运行效率低，热网供暖半径小等诸多缺陷。建议本着综合效益最大化的原则，对我市供热系统进行网源一体的优化改造。1、热源方面：阜新发电公司2x350MW和2x200MW机组全部实施“基于余热回收型热电联产新技术”的优化改造，将四台机组供热能力深度挖潜、废弃余热全部回收调出，作为主城区供热体系中的主力热源，与杰超热电厂联合运行，阜新市热力总公司大型燃煤热水锅炉作为调峰和备用补充热源，其它中小型锅炉房全部拆除，以满足中远期规划热负荷需求。改造后，发电厂余热全部回收利用，采暖期水塔全部或部分停运，循环水损失量大幅降低，机组热效率提高，供暖单耗下降，经济效益明显。而且由于新增供热能力主要来源于电厂废弃余热，不需要燃烧煤炭，可大幅减少污染物排放，节能环保社会效益显著。2、管网方面：对阜新发电厂鸿源热力公司和阜新市热力总公司现有的换热站，有条件的全部实施优化改造，即以“吸收式换热机组”代替原板式换热器，并结合老旧管网更新、新管网敷设和新型换热站兴建，最终形成超大温差、超大半径、一体管网全城覆盖，全市联网运行并全线自动监测。改造后，一次管网供回水温差加大，输送热量能力大幅提升，供热半径可达30公里，全网运行更经济、安全、高效。六、保障措施1、组织保障：供热系统优化改造项目属民生保障工程，涉及面广，情况复杂，建议借鉴山西省大同市人民政府的经验，由市主要领导亲自抓，政府主导强力推进，充分调动各方积极性，协调好项目实施过程中的各项重大事宜，确保工程早日建成。2、技术保障：北京中科华誉公司组织清华大学设计团队，