京能石电循环水余热利用工程项目可行性研究报告.docx
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京能石电循环水余热利用工程项目可行性研究报告
京能石电循环水余热利用工程项目可行性研究报告
1.0概述
随着北京世界大都市进程加快、城市发展和居民生活水平的提高。
北京冬季供暖能源需求将继续增加，采暖供热的供需矛盾将日趋凸现。
而热电联产的热电厂如何将原有对外供热量和热电厂的效率提高也已提到日程。
尽管热电厂多种废热排汽可以回收，现只将电厂循环水余热进行利用，实现能源的高效利用符合国家“节能减排”的国策。
北京京能石景山热电厂现装机4x200MW，全部为供热机组，承担北京地区3200万平方米的供热任务。
据2009~2010年供热季节运行数据显示，四台机组整个采暖季平均抽汽量已接近额定抽汽量。
在严寒期已达到甚至超过额定抽汽量，说明电厂供热能力已经受限，特别是首钢搬迁后京能热电厂南线热负荷急剧增加，如若增加供热面积，必须增加新热源。
电厂机组做完功后，经凝汽器循环水带走热量，排入冷却水塔，运行数据显示，全厂每小时通过冷却水塔排出热量为1440GJ，相当于50吨标准煤的发热量，若将这部分排入大气热量回收,采用吸收式热泵技术，即解决了部分热源不足问题，增加电厂供热量从而使电厂产生巨大的经济效益和社会效益。
1.1设计依据和设计范围
1.1.1设计依据
1）北京创时能源有限公司与国电华北电力设计院北京设计事务所签订的（北京京能石景山热电厂循环水余热厂利用工程）可行性研究设计合同。
2）2010年4月北京创时能源有限公司编制的“京能热电循环水余热回收项目初步技术方案”。
3）2010年5月华北电力设计院工程有限公司编制的北京京能石景山热电厂循环水余热利用工程初步技术方案（A版）。
4）华北电力设计院原设计的石景山热电厂各专业施工图、竣工图。
5）京能热电厂提供的运行数据。
1.1.2设计范围
1）在220KV变电装置平台下布置10台热泵和循环水管道，汽水管道，疏水管道的连接。
2）将4号机循环水回水管经升压泵引入热泵放热，放热后循环水再进入凝汽器吸热，采用闭式循环返复运行。
3）新设循环水升压泵房，包括设备选型，设备布置和有关专业设计。
4）增加两台基本加热器，包括设备选型，设备布置和有关专业设计。
5）余热利用项目厂用电6000V380V电气连接方式。
6）设置必要的测量仪表对各介质压力，温度，流量进行测量。
7）为保障设备和管道安全运行，化学专业应对闭式循环水质进行论证。
8）循环水升压泵房、凝结水泵坑、热泵站结构设计
9）京能集团提出的4台机组循环水系统由并联改为串联系统。
10）投资估算及经济效益分析。
1.2工作过程
2010年4月中旬北京创时能源有限公司和华北电力设计院工程有限公司共同到京能石景山热电厂，洽谈循环水余热利用有关问题，创时能源有限公司并提供了京能循环水余热利用项目初步技术方案，并看了现场，之后华北电力设计院工程有限公司曾两次出版了“京能热电循环水余热回收工程设计初步技术方案设计”,并向京能集团进行了汇报。
2010年5月中旬北京创时能源有限公司委托我院进行京能石景山热电厂循环水余热利用项目可行性研究阶段设计。
2.0设计基础资料
2.1厂址位置
京能石景山热电厂地处北京西郊石景山工业区，距离市中心约25km，厂区三面为铁路环抱，东临首都钢铁厂（即将拆除）及城市规划道路，西靠丰沙干线及永定河，厂区地形狭长，厂区地形标高为90.5-91.50m，不考虑百年一遇洪水问题。
2.2地址、地震、水文气象
2.2.1工程地质
该厂位于永定河北岸，厂区内大部分范围原为永定河河床，相对地势较低。
由于近十年来的逐步回填，地面高程发生了相对变化。
地势平坦，地层主要为素填土和卵石，其分布规律比较稳定，只是局部见有杂土。
北京地区土壤标注冻结深度0.8m。
2.2.2地震
根据国家地震局“中国地震烈度区规划图（1992）”，北京地区抗震设防烈度为8度。
2.2.3水文气象
2.2.3.1气温
1）多年平均气温11.8℃。
2）多年极端最高气温42.2℃（1961年6月10日发生）
3）多年极低气温-22.9℃（1966年2月22日发生）
4）多年最热月（7月份）
平均气温25.7℃
5）多年最冷月（1月份）
平均气温-4.2℃
2.2.3.2湿度
1）多年平均相对湿度56%
2）多年最大月平均相对湿度87%（1976年7月发生）
3）多年最小月平均相对湿度24%（1963年1月发生）
4）多年8月平均相对湿度79%
5）多年1月平均相对湿度39%
2.2.3.3降水
1）多年平均降水量626.4mm
2）多年月最大降水量473.5mm（1973年7月发生）
3）多年一日最大降水量161mm（1985年8月25日）
4）多年最长连续降水量285.4mm（1973年8月2日-8月21日）
5）多年最长连续降水日数124天（1984年10月10日-1985年3月12日）
2.2.3.4风速
多年平均风速2.5m/s
2.2.3.5冻土深度
多年最大冻土深度68cm（1968年2月发生，共5天）
2.2.3.6积雪深度
多年最大积雪深度22cm（1959年2月25日发生天）
2.2.3.7主导风向
多年平均主导风向：
全年为南风和西北风。
夏季为南风，冬季为西北风。
2.2.3.8最大风速
30年一遇10m高10分钟平均最大风速为25.4m/s。
2.3循环水水质
目前电厂循环水采用城市再生水，经再生水厂进一步处理后供应京能石景山热电厂。
循环水水质见表2-1、表2-2
表2-1城市再生水水质全分析数据
序号
项目
单位
数据
1
PH（25℃）
7.27～7.80
2
电导率（25℃）
μs/cm
1080～1208
3
总硬度
mmol/L
6.0～7.3
4
总碱度
mmol/L
2.5～3.9
5
溶解性总固体
mg/L
480～812
6
悬浮物（SS）
mg/L
1.6～72.2
7
COD（cr）
mg/L
11.0～76
8
氨氮（以N计）
mg/L
0.6～1.2
9
SO42-
mg/L
33.6～128.8
10
Cl--
mg/L
105～120
11
PO43-
mg/L
0.7～1.6
12
Ca2+
mg/L
40.5～87.4
13
Mg2+
mg/L
8.1～65.1
14
Cu2+
μg/L
1.14～28.0
15
全硅（以SiO2计）
mg/L
5.2～18.6
16
胶体硅
mg/L
2.0～12.4
表2-2循环冷却水水质全分析数据
序号
项目
单位
数据
1
PH（25℃）
8.47～8.80
2
电导率（25℃）
μs/cm
2030～3208
3
总硬度
mmol/L
10.7～18.5
4
总碱度
mmol/L
4.18～8.5
5
溶解性总固体
mg/L
1059～1796
6
悬浮物（SS）
mg/L
2.2～164
7
COD（cr）
mg/L
22.5～35
8
氨氮（以N计）
mg/L
0.66～2.3
9
SO42-
mg/L
162～373
10
Cl--
mg/L
220～388
11
Ca2+
mg/L
128～2.42
12
Mg2+
mg/L
13.5～205
13
Cu2+
μg/L
1.5～52.7
14
全硅（以SiO2计）
mg/L
20～38.5
15
胶体硅
mg/L
0.29～25.4
2.4煤质资料
表2-3煤质分析
名称
项目
符号
单位
设计煤种
校核煤种
工
业
分
析
全水份
WyQ
%
8.10
8.23
内在水份
Wynz
%
1.47
2.80
灰份
Ay
%
26.24
29.61
挥发份
Vy
%
27.13
39.84
低位发热量
Qydw
kJ/kg
（kcal/kg）
19678（4700）
18646（4410）
元
素
分
析
碳
Cy
%
51.44
47.25
氢
Hy
%
3.35
3.54
氧
Oy
%
9.86
9.99
氮
Ny
%
0.60
0.78
硫
SyQ
%
0.41
0.60
可磨系数
K
1.18
1.16
灰熔点
T1
℃
>1500
>1500
T2
℃
>1500
>1500
T3
℃
>1500
>1500
表2-4灰分析资料
名称
项目
符号
单位
设计煤种
校核煤种
煤
灰
成
分
烧失量
%
0.57
二氧化硅
SiO2
%
49.04
三氧化二铝
AL2O3
%
37.91
氧化亚铁
FeO
%
0.08
三氧化二铁
Fe2O3
%
2.37
二氧化钛
TiO2
%
氧化钙
CaO
%
3.35
氧化镁
MgO
%
0.48
三氧化硫
SO3
%
1.84
氧化钾
K2O
%
4.22
氧化钠
Na2O
%
0.10
五氧化二磷
P2O5
%
0.16
氯离子
Cl--
%
0.50
备注
山西小峪矿商品煤
石热1-3号混煤
3.0供热负荷
京能石景山热电厂4x200MW机组设计分两期工程建成。
经过机组通流部分改造后提高了总的对外供热热量。
目前热网分大网和南线。
大网对外供给热水量为9000t/h，分两级加热供回水运行温度为132.7/55℃。
南网供给热水量为3700t/h，由尖峰加热器一级加热，供回水温度为130.2/66℃，电厂机组抽汽量已满负荷运行。
热网加热器均为汽-水换热器，热源和冷源之间存在着传热温差。
从热力学原理上讲，有温差传热虽然能量守恒，但必然存在做功能力损失。
而回水温度低带来了供水温度降低，4号机组供应南线热网在增加高压抽汽量的同时又加大了各热网加热器间的换热温差。
进而导致温差传热的做功能力损失加大。
为了合理的利用这部分做功能力损失、回收部分余热，并利用吸收式热泵回收进入冷却塔的部分热量，对整个电厂的采暖抽汽进行了整合，提高了电厂的供热量。
大网9000t/h、55℃回水通过吸收式热泵利用4号机160t/h调节抽汽将55℃回水提升75℃，这样1～2号机组供汽量由810t/h减少到538t/h，即将75℃回水加热到109℃，然后通过3#机尖峰加热器由109℃提升到135℃供给热用户。
南网3700t/h、66℃回水经新增加两台低压热网加热器利用1～2号机剩余蒸汽232t/h加热至108℃，然后进入4#机尖峰加热器，将外网的温度提升到147℃供给热用户，详见F002E62K-A01-J02图。
京能电厂设计总供热量3669.16GJ/H，今后增加吸收式热泵和抽汽整合后，供热量可达4181.81GJ/H，即增加供热量512.65GJ/H,综合供热指标按180KJ/m2计算，增加供热面积284.83万平方米。
其中吸收式热泵可提高供热量300GJ/H,供热面积增加167万平方米。
4.0热泵循环技术的利用
随着环境、气候的逐渐恶化，发展低碳经济、促进可持续发展成为人类社会未来发展的必然选择。
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