电厂供热机组冷凝热回收节能技术改造工程可行性研究报告.docx
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电厂供热机组冷凝热回收节能技术改造工程可行性研究报告
电厂供热机组冷凝热回收节能技术改造工程
可行性研究报告
1概述
1.1某市地貌与气候特征
1.2某的基本情况
1.3城市供热规划情况
1.4可行性研究的编制依据
1.5可行性研究的范围
1.6可行性研究的技术原则
1.7利用热电厂冷凝热集中供热的意义
1.8利用热电厂冷凝热集中供热的方法
2热负荷
2.1自然气象条件
2.2供热范围及热负荷
2.3供热系统划分
2.4耗热量指标与供热参数确定
2.5热负荷确定
2.6年供热量
3热源
3.1冷凝热回收与节水估算
3.2冷凝热利用方法
3.3热泵机组选择
3.4热泵系统与原供热系统联合运行方式
3.5热源系统运行调节
4一次供热管网
4.1管网布置设计
4.1.1管网布置原则与思路
4.1.2主干线走向及定位
4.1.3敷设方式及热补偿方式
4.1.4阀门与补偿器设置
4.1.5管道防腐保温
4.2一次管网水力计算与工作压力确定
4.2.1水力计算依据
4.2.2水力计算成果
4.3运行调节
4.3.1运行调节依据
4.3.2运行调节方式
4.4水锤防范
5热力站
5.1热力站选址
5.2热力站规模的确定
5.3热力站工艺方案
5.4热力站运行调节
5.5热力站设备选择
6热工测量与自动控制
6.1热工测量与自动控制设计的指导思想
6.2热泵站热工测量与自动控制
6.3热力站热工测量与自动控制
6.4集中供热系统监控
7节能分析
7.1节能设计依据与原则
7.2节能效益分析
8环境保护
8.1噪声控制
8.1.1概述
8.1.2主要噪声源
8.1.3降噪声措施
8.2社会效益与环境效益分析
9劳动安全和职业卫生
9.1编制依据
9.2生产过程中职业危险、危害因素的分析
9.3防范措施
9.4劳动安全卫生机构
9.5本工程劳动安全卫生预评价
10管理机构及人员编制
10.1管理机构
10.2人员编制
11项目实施计划
12投资估算及经济评价
12.1投资估算
12.2资金筹措
12.3经济评价
13结论与建议
13.1结论
13.1建议与问题
附件：
1某股份有限责任公司可行性研究委托书
2某市规划局《关于某桃南集中供热工程规划意见》
3某市环保局《关于某桃南集中供热工程的环保意见》
附表：
附表1冷凝热集中供热工程主要材料设备表
附表2新桃北供热系统水力计算成果表
附表3新桃北供热工程总成本估算表
附表4新桃北供热工程损益表
附表5新桃北供热工程现金流量表
附表6冷凝热集中供热工程估算表
附图：
附图1热泵站工艺流程图
附图2热泵站工艺平面图
附图3热泵站热工测量与自动控制原理图
附图4新桃北供热系统热区划分图
附图5新桃北供热系统一次管网平面图
附图6新桃北供热系统管网水压图
附图7新桃北供热系统水力计算简图
附图8热力站工艺系统图
1概述
1.1某市地貌与气候特征
某市位于山西省东部中侧，山西黄土高原东北部，地处太行山脉北段，地理位置：
北纬37度51分；东经113度33分。
地势：
西北高，东南低。
某地区属温带较寒冷的大陆性气候，空气干燥，蒸发量大于降雨量3~4倍，冬季少雪，春季多风，秋季较短，夏季雨量集中。
冬季长约5个多月，１月份最冷，月平均温度-3.9℃；6月中旬至8月中旬为夏季，7月最热，月平均温度23.9℃，年极端最高温度39.4℃，每年最高温度天数平均为4天。
年平均降水量565.8毫米，降水量年际变化差距很大，多雨年（1963）达995.7毫米，少雨年仅为302.6毫米（1972年）。
年内分配差距也较大，其中50%以上降水量集中在7、8月。
1966年8月23日某市一天降雨量达271.4毫米，造成历史上最大的桃河洪水灾害。
年平均相对湿度54%，夏季偏高，冬季偏低。
桃河自西向东穿越某市区，四季干枯无水，夏季行洪，夏季流量一般为2-4m3/s，最大流量为2200m3/s。
本区风向多变，全年以西北偏西风为主，年平均风速2.0m/s。
春冬季风大，冬季平均风速2.5m/s。
夏秋季风小，8月份平均风速1.1m/s。
区内冰冻期为11月至次年3月,土壤冻结深度：
向阳面0.5~0.7米；背阳面0.7~1.2米，最大积雪厚度23厘米.根据地震局资料,某矿区地震基本烈度为7度。
1.2某的基本情况
某股份有限公司系我省大型煤矿企业之一。
某以煤为主，同时非煤产业也在不断的发展与壮大。
所属企业地处市区中西部，生活区沿桃河两岸分布，矿区总面积为45平方公里，人口27.5万。
矿区地势西高东低，桃河南北两岸山脉叠起，某公司矿区座落于河两岸山脚下及山腰间。
矿区地势复杂，地形高差之大，最高点标高超过860米，最低处标高不到680米。
东西距离约12公里，南北平均距离不足4公里。
矿区地处山西黄土高原,山高坡陡,沟豁连绵,基岩上覆第四系黄土,厚度不均,为非自重湿陷性黄土。
在低洼处存在新近堆积黄土层,压缩性高,承载力低,局部也存在一般粘性土及砂层.进行地面建设时,需分地段做工程地质勘查工作,相应作场地稳定性评价和各类土壤物理力学指标。
矿区自50年代以来不断发展壮大，工业建筑、公用建筑及住宅建筑面积相应增加。
特别是近年来，公司发展迅猛，同时以人为本，十分重视职工的工作、生活和居住条件的改善，职工住宅改造每年以8~10万平方米的速度增加，为全体职工全面实现小康生活不懈努力。
某股份有限公司注重环保，关心职工冷暖，大力发展集中供热，但由于历史欠账和全面实现小康生活的需求，集中供热仍有较大缺口。
1.3城市供热规划情况
根据某市规划设计院编制的“2006年某市集中供热规划调整说明”，某市集中供热是以热电厂为主要热源，区域锅炉房为调峰热源和补充热源的供热方式。
为充分利用当地电厂资源优势，减少城市污染源，先后启动了河坡电厂、阳煤集团第二、第三电厂作为城市供热的热源，保留部分区域供热锅炉房作为作为调峰使用。
在地形相对复杂、布局分散、热电厂管网能力达不到的局部区预先间或保留区域锅炉房供热。
1.4可行性研究的编制依据
1）《关于三电厂冷凝热集中供热工程设计委托》
2）某第三热电厂提供的有关冷凝热利用资料
3）某公司房地产总公司提供的建筑物明细
4）升华公司热力中心提供的升华热力中心热力消耗分布流向图
5）国家四部委《关于发展热电联产的若干规定》计交能（1998）220
6）《中华人民共和国大气污染防治法》（1995.8.29）。
7）《中华人民共和国大气污染防治法实施细则》（1995.8.29）。
8）《中华人民共和国节约能源法》
9）《中华人民共和国节约能源法》
10）《中华人民共和国电力法》
11）《中华人民共和国建筑法》
12）《中华人民共和国清洁能原促进法》
13）《民用建筑节能管理规定》（建设部部帐令第76号）
14）《中华人民共和国清洁能原促进法》
15）《山西省人民政府关于印发山西省节能减排综合性工作方案的通知
》晋政发〔2007〕32号
16）《节能中长期专项规划》（发改环资【2004】2505号）
17）《山西省节约能源条例》（2000年5月28日山西省第九届人民代表大会常务委员会第十六次会议通过）
18）《采暖通风与空气调节设计规范（2003年版）》（GB50019-2003）。
19）《民用建筑与节能设计标准》（JGJ26-95）。
20）《城市热力管网设计规范》（CJJ342002）。
21）《城镇直埋管道工程技术规程》（CJJ与T81-98）。
22）《城市热力管网工程施工及验收规范》（CJJ28-89）。
23）《直埋式预制保温管道工程设计技术规程》（TB19-94）。
24）《低压锅炉水质标准》（GB51576-1962）。
25）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）。
26）《民用建筑电气设计规范》（JGJ与T16-92）。
27）《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16-87）。
28）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）。
29）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）。
30）《建设项目（工程）劳动安全卫生检察规定》（劳动部1997）
31）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
32）《城市管线工程综合规划规范》（GB50289-98）
33）《某股份有限责任公司发供电分公司第三热电厂技改工程可行心研究报告》（山西意迪光华电力勘测设计院）
34）三矿热电车间热网站施工图
1.5可行性研究的范围
热泵站：
在第三热电厂新建热泵站，研究的范围包括热泵站的工艺、电气、控制及土建部分，管线至站外１米。
一次网：
自某公司第三热电厂热泵站外一米至供热区域内的各热力站外１米。
热力站：
各热力站工艺、电气、控制及土建部分
1.6可行性研究的技术原则
本工程利用三电厂2×35+1×60MW热电机组冷凝热，提供302万平方米供热面积，可基本缓解矿区集中供热问题。
本工程应体现以下几个技术原则。
1技术先进
2经济合理
3节约能量
4节约水量
5节约资金
6余热利用
7环境保护
8运行稳定
9安全可靠
1.7利用热电厂冷凝热集中供热的意义
火力发电厂冷凝热排空是我国发电厂普遍存在的问题。
严重影响能源使用效率，是浪费，也是无奈。
某公司第三热电厂利用抽汽已经实现热电联产，供热能力468万平方米，但其冷凝热也是按照目前常规的方法排入大气。
2×35MW热电机组排入大气的冷凝热最大为124MW。
1×60MW热电机组排入排入大气的冷凝热最大为113MW。
在供热工况下，可回收的冷凝热为140-163MW。
2×35MW热电机组排入大气的冷凝热可供热202万平方米，1×60MW热电机组排入大气的冷凝热可供热100万平方米。
某公司集中供热热源缺口较大。
四矿区域内集中供热尚未涉入，现有段家背、刘家垴和沸腾炉三座锅炉房供热，锅炉房容量分别为35MW、14MW和15.4MW，共计64.4MW。
西山锅炉房容量为8.4MW。
这些锅炉房不符合环保要求，需要改造或集中供热。
另外，每年新增的住宅和公建也需要集中供热。
根据矿务局规划，矿区供热规划总面积为789万平方米，除桃南、桃北和一矿供热系统已供热面积分别为260、208、80万平方米外，还有241万平方米供热面积（不含矿区内非矿区热用户）的缺口。
随着我国热泵技术的发展，特别是高温水源热泵的问世，使得发电机组冷凝热回收成为可能。
利用热泵技术可以将电厂冷却水中的低品位热能转换为可以用来供热的能量，现在的高温热泵的能效比COP可以达到4以上，即用1kW的电提供4kW以上的热。
大大提高电厂的热能利用率。
利用热泵技术2×35+1×60MW热电机组排入大气的冷凝热可供热302万平方米。
近期内可基本解决矿区内集中供热问题。
利用热泵技术还可以将冷却水的飘散减少到零，2×35MW热电机组每日补水可节省3000-4000吨，同时提高了电厂运行的经济性。
1.8利用热电厂冷凝热集中供热的方法
利用热泵技术将60℃左右的回水加热到75-80℃，再用抽汽加热至120-130℃，作为供水送到各热力站。
2热负荷
2.1自然气象条件
地理位置：
（1）北纬37度51分
（2）东经113度33分
（3）海拔高度769-787M
大气压力：
（1）冬季室外大气压936.8hpa
（2）夏季室外大气压923.4hpa
室外风速:
（1）冬季室外风速2.4m/s
（2）夏季室外风速1.5m/s
室外计算温度:
（1）采暖室外计算温度-8℃
（2）冬季空调室外计算温度计-11℃
（3）冬季通风室外计算温度计-4℃
（4）冬季室外平均计算温度计-1.1℃
（5）极端最低温度计-17.4℃
（6）极端最高温度计39.4℃
（7）最低日平均温度-13.4℃
其它：
（1）采暖天数135天（11月1日~3月15日）
（2）采暖度日数2443
（3）最大冻土深度0.68m
2.2供热范围及热负荷
新桃北供热系统供热范围:
桃河北路以北，三电厂以东，局机关以西范围内（不含一矿）未集中供热矿区。
现状热负荷：
三矿竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房装机容量49MW，工业区热负荷5.43MW，工业建筑供热面积5万平方米，洗澡热负荷7.5MW。
四矿三座锅炉房装机容量64.4MW，总供热面积53.2万平方米，其中段家背锅炉房供热面积33.2万平方米，刘家垴锅炉房供热面积12.8万平方米，沸腾锅炉房供热面积7.2万平方米，洗澡热负荷5MW。
机关西山锅炉房，供热能力为2×4.2MW，供热面积8万平方米。
三矿竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所7.5MW的燃气锅炉房；四矿段家背锅炉房、刘家垴锅炉房的采暖热负荷由集中供热承担，沸腾锅炉房的工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所5MW的燃气锅炉房。
机关西山锅炉房的采暖热负荷由集中供热承担。
本项目实施后，可拆除的锅炉房有段家背锅炉房（2×25t/h），刘家垴锅炉房（2×10t/h），西山锅炉房（2×6t/h）。
共计82t/h。
沸腾锅炉房的工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所5MW的燃气锅炉房，沸腾锅炉房（10+12t/h）拆除。
竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所7.5MW的燃气锅炉房，竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房（7×10t/h）拆除。
拆除锅炉总装机容量121.8MW（174t/h）。
另外，考虑到桃北集中供热系统压力较大，现在实际供热面积接近230万平方米，除西川（供热面积23万平方米）站按原计划切给桃南集中供热系统外，再将麻地巷热交换站（供热面积33万平方米，其中现有面积23.4万平方米）切出桃北系统，使桃北集中供热系统供热面积控制在设计能力（208万平方米）以内，并留有一定的发展余地。
新桃北供热系统现状供热面积共计108.5万平方米，热负荷75.47MW，其中，采暖热负荷67.27MW，洗澡热负荷8.2MW。
规划热负荷：
三矿供热面积31万平方米，其中三矿医院北东西沙台棚户区改造供热面积15万平方米，中沙坪供热面积7万平方米，麻地巷供热面积9万平方米。
考虑到工业区、煤台等三矿规划供热面积为44.6万平方米。
四矿供热面积共计25.8万平方米（估）。
三处卫生队供热面积1.5万平方米，俱乐部供热面积4万平方米，工程处木厂供热面积4万平方米，水泥厂供热面积8万平方米，宏泉三期四期供热面积7万平方米。
马家坪西区供热面积20万平方米，西河路馨安家园供热面积7万平方米，东山西区供热面积5万平方米，东山棚户区改造供热面积70万平方米。
新桃北供热系统规划供热面积共计193.5万平方米，热负荷104.49MW。
新桃北供热系统供热面积共计302万平方米，热负荷179.96MW，其中，洗澡热负荷8.2MW。
新增热源供热能力：
2×35MW热电机组120MW，供热面积202万平方米。
1×60MW热电机组60MW，供热面积100万平方米。
供热能力共计180MW，供热面积共计302万平方米。
新桃北供热系统分15个热力站，新桃北供热系统热区划分和热力站分布见附图4。
各热力站供热范围、供热面积、供热负荷见表2-1。
2.3供热系统划分
供热系统划分力求经济合理，符合实际。
方案1：
桃南和桃北集中供热系统供热范围不变。
新增的新桃北供热系统供热范围为：
桃河北路（赛鱼路）以北，三电厂以东，局机关以西范围内（不含一矿）未集中供热矿区，含西山锅炉房、段家背锅炉房、刘家垴锅炉房、沸腾炉锅炉房、竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房等所带的热用户。
新桃北供热系统负荷表表2-1
序号
站号
站名
供热范围
供热面积（万平米）
热负荷（MW）
现状
规划
总计
1
N101
马西站
马家坪西区
7
20
27
15.14
2
N102
西山站
西山锅炉房﹑东山西区
7.9
7.1
15
8.73
3
N103
东山西站
东山一期
35
35
18.9
4
N104
东山东站
东山二期
35
35
18.9
5
N201
宏泉站
宏泉三四期萝卜台
12
12
6.48
6
N202
刘家垴西站
刘家垴锅炉房﹑俱乐部
12.8
7.2
20
11.82
7
N203
四矿工业站
沸腾炉﹑水泵房﹑洗澡（3.5MW）
7.2
6.8
14
11.64
8
N204
段家背东站
段家背东区
10
5
15
8.9
9
N205
段家背西站
段家背西区
23.2
6.8
30
18.06
10
N301
煤台站
三矿住宅、国际城、煤台等
12
3
15
9.06
11
N302
亚美站
水泥厂工程处木厂
14
14
7.56
12
N303
麻地巷站
麻地巷1-10楼蒙河1-27,58-62
18.4
11.6
30
17.7
13
N304
三矿工业站
工业区﹑洗澡（4.7MW）
5
5
10
10.5
14
N305
沙台站
东西沙台
3
17
20
11.04
15
N306
沙坪站
沙坪
2
8
10
5.56
供热面积合计（万平方米）
108.5
193.5
302
供热负荷合计（MW）
洗澡（8.2MW）
67.27
104.49
198
179.96
方案2：
桃南集中供热系统供热范围基本不变。
考虑到桃北集中供热系统在超载运行,桃北集中供热系统中西川站按原设计由桃南集中供热系统供热，再从桃北集中供热系统摘除麻地巷热交换站，麻地巷热交换站由新桃北集中供热系统供热。
通过方案1和方案2比较。
方案2更为合理，推荐方案2。
2.4耗热量指标与供热参数确定
2.4.1耗热量指标
根据某的实际情况和桃南桃北供热系统的运行经验,现状面积热负荷指标取62w/m2。
规划面积热负荷指标取54w/m2。
2.4.2供热参数确定
方案1：
一次供水温度130℃，回水温度70℃；二次供水温度85℃，回水温度60℃。
方案2：
一次供水温度120℃，回水温度60℃；二次供水温度80℃，回水温度55℃。
考虑到热泵机组的经济运行和供热机组的抽汽供热能力,以及桃南桃北供热系统的实际运行参数，供热参数确定推荐采用方案2。
2.5热负荷确定
桃南供热系统供热能力152MW，供热面积约260万平方米。
桃北供热系统供热能力122MW，供热面积约208万平方米。
新景矿供热能力44MW。
新增新桃北供热系统分两期完成，一期供热能力120MW，供热面积约202万平方米；二期供热能力60MW，供热面积约100万平方米。
现状供热能力318MW，二期完成后，供热能力498MW，供热能力提高56.6%。
2.6年供热量
年供热量计算条件:
采暖室外计算温度-8℃，采暖天数135天（11月1日~3月15日），采暖季室外平均计算温度-1.1℃，采暖季室内平均计算温度18℃。
桃南供热系统年供热量130.242×104GJ。
桃北供热系统年供热量104.536×104GJ。
新增的新桃北供热系统年供热量154.234×104GJ，一期年供热量139.968×104GJ；二期年供热量69.984×104GJ。
三电厂年供热量共计：
426.714×104GJ（含新景矿年供热量37.702×104GJ）。
其中，回收冷凝热的热泵机组年供热量209.952×104GJ，供热发电机组抽汽年供热量216.762×104GJ。
利用热泵技术回收冷凝热改造后年供热量可以提高96.9%。
与改造前相比，桃南供热系统和桃北供热系统年供热量共计234.788×104GJ，改造后，供热发电机组抽汽年供热量减少18.016×104GJ，占7.67%。
某市实际采暖期为当年11月1日至第二年3月31日，共计151天，年累计采暖小时为3624小时。
年供热量（不含新景矿）:
408.7×104GJ。
其中，回收冷凝热的热泵机组年供热量234.8×104GJ，供热发电机组抽汽年供热量173.9×104GJ。
改造前，桃南供热系统和桃北供热系统年供热量共计246.6×104GJ，改造后，供热发电机组抽汽年供热量减少72.7×104GJ。
根据某市气象资料，采暖期室外计算温度为-8℃，采暖季室外平均计算温度0.06℃，采暖季室内平均计算温度18℃。
绘制年负荷曲线见图2-1，不同室外温度的热负荷、延续时间及供热量见表2-2。
不同室外温度的热负荷、延续时间及供热量表表2-2
室外温度
TW（℃）
低于TW（天）
低于TW的的小时数（h）
热负荷
（GJ/h）
供热量（GJ）
延续天数
天数累计
延续时数
时数累计
热量
热量累计
<-8
5
5
120．00
120．00
1634．4
196128
196128
-8
5．617
10．617
134．81
254．81
1634．4
220333
416461
-7
3．726
14．343
89．42
344．23
1571．5
140523
556984
-6
6．521
20．864
156．50
500．73
1508．7
236112
793096
-5
9．276
30．14
222．62
723．35
1445．8
321864
1114960
-4
10．998
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-3
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-2
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-1
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