第三热电厂机组循环水余热利用工程可行性研究报告.docx
《第三热电厂机组循环水余热利用工程可行性研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三热电厂机组循环水余热利用工程可行性研究报告.docx（77页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第三热电厂机组循环水余热利用工程可行性研究报告
第三热电厂机组循环水余热利用工程
可行性研究报告
图纸目录
序号
图号
图纸名称
备注
1
D2013A-Z01
厂区总平面布置图
2
D2013A-J01
循环水原则性热力系统图
3
D2013A-J02
全面性热力系统图
4
D2013A-J03
余热利用热平衡图
5
D2013A-J04
热泵站平面布置图
6
D2013A-D01
低压接线系统图一
7
D2013A-D02
低压接线系统图二
8
D2013A-D03
变电站及动力布置示意图
9
D2013A-K01
热工控制系统规划图
10
D2013A-T01
热泵站建筑平面图一
11
D2013A-T02
热泵站建筑平面图二
12
D2013A-T03
热泵站建筑立剖面图
1概述
1.1项目概况
**第三热电厂（以下简称**三热），是**市一座大型热电厂。
该热电厂始建于2007年8月，目前共建有2台发电机组，单台装机容量350MW。
对**市西南区、汽车厂进行供热。
本项目采用基于吸收式热泵的循环水利用供热技术，建设293MW热泵站，回收1、2号机组汽轮机循环水余热，提高**三热供热能力和经济性，静态投资估算12421.01万元，年可创造收益3652万元，可降低标煤耗15.98g/kwh，每年可节约3.99×104t标准煤。
1.2编制依据
本项目方案可研报告的编制依据下列文件和资料开展工作：
1）**三热余热利用可行性研究委托。
2）电厂提供的汽轮机热平衡图、热网系统图等资料；
3）火力发电厂可行性研究报告内容深度规定（DL/T5375-2008）；
4）国家发改委《关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知》（发改能源[2004]864号）；
5）《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）；
6）《国务院关于加强节能工作的决定》（国发［2006]28号文）；
7）《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）；
8）《火力发电厂热工自动化就地设备安装，管路，电缆设计技术规定》（DL/T5182-2004）；
9）《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）；
10）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
11）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）；
12）《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153-2008）；
13）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；
14）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；
15）《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；
16）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；
17）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）；
18）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）（2000版）；
19）《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》（DL/T5035-2004）；
20）《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》（DL5053-1996）；
21）《中华人民共和国节约能源法》（2008年4月1日施行）；
22）《建设项目环境保护管理条例》（国务院令[1998]第253号）；
23）《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》（国家发改委公告[2005]第65号）；
24）《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国务院国发[2007]15号）；
25）《中华人民共和国消防法》（2009.5）；
26）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-1992）；
27）《工业企业厂内运输安全规程》（GB4387-1994）；
28）《电力行业劳动环境检测监督管理规定》（电综[1998]126号）；
29）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）；
1.3项目必要性
1.3.1国家及地方政策支持
2006年，《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》中，明确将热泵技术列入重点节能技术领域，鼓励在建筑中应用。
在国家《节能中长期专项规划》中，把建筑物节能和余热余压利用作为节能的重点领域和重点工程。
规划指出：
“十一五”期间，需加快可再生能源在建筑物的利用，并强调“在重点耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。
国务院文件（国发〔2012〕19号）《“十二五”节能环保产业发展规划》指出：
“基于吸收式换热的集中供热技术 用于凝汽式火力发电厂、热电厂余热利用，循环水余热充分回收，提高热电厂供热能力30%以上，降低热电联产综合供热能耗40%，并可提高既有管网输送能力。
研发重点是小型化、大温差吸收式热泵装备。
”
可以看出，热泵技术因其具有高效节能环保的特性，已经引起国家和地方政府的高度重视，并出台了一系列法律法规和具体政策以促进其发展。
1.3.2**西南地区城市建设发展的需要
随着**市的快速发展，热负荷需求不断增加，特别是西南地区较为紧张，根据热力公司预计330万m2。
现**三热供热能力已经接近饱和，急需提高**三热的供热能力。
同时，**三热低温循环水的余热达到155MW，约占电厂耗能总量的25%以上，充分利用这部分能量可以有效缓解目前**市西南区供热紧张的局面，对居民的取暖提供安全保障，还可以满足新规划开发建设的供暖需求，为**三热进一步拓展供热市场的创造有利条件，是企业发展的一个良好机遇。
1.3.3节能减排、降低能耗的需要
当今全球范围内，能源的供需矛盾日益突出，环境污染已经威胁人类的生存，倡导环境、能源、经济的可持续发展成为当代迫在眉睫需要解决的战略问题，各国都日益重视可再生能源的开发与利用。
**三热是一座为当地提供主要电力和供热的电厂，如何节能高效的提供电力和供热，也是电厂需要考虑的问题之一。
本项目采用成熟的吸收式热泵节能技术，回收利用电厂循环冷却的低温热能，通过热能转换提供生活区采暖，在不增加发电煤耗，不影响发电量的情况下，增加了电厂的供热能力，实现了节能降耗。
1.3.4环境保护、和谐发展的需要
2013年雾霾天气出现的频率高于过去50年中的任意一年，我国面临严重的环境污染问题。
而这些污染物的主要来源就是火电、钢铁、石化、水泥、有色、化工等行业。
《大气污染防治行动计划》等文件要求，“十二五”期间要针对这些重点行业制定大气污染物特别排放限值。
本项目在冬季采暖季节，汽机凝汽器大部分冷却水将不再经过冷却塔进行冷却循环使用，而是经由吸收式热泵吸收转换为城市的采暖供热，从而使污染环境的废热变为造福于民的福利工程，减少一次能源消耗，减少CO2、SO2、粉尘颗粒物（PM2.5）排放。
而且，鉴于大部分循环冷却水不再经过冷却塔冷却散热，而采用闭式循环运行，因此原运行系统所产生的蒸发、风吹等水量损失将得以避免。
综上所述，本项目已势在必行。
1.4简要工作过程
我院受**三热的委托，开展**三热1
（2）号机组循环水余热利用工程可研方案对比工作。
由于时间非常紧迫，为保证本项工作的顺利开展，我院结合本项目实际，组成精干项目组，就**三热提供的数据完成可行性报告，供**三热审查。
1.5主要技术原则
1）贯彻可持续发展战略，按照国家关于节能减排的产业政策要求，积极落实集团吉林分公司节能工作的战略部署。
2）严格执行国家、部委及集团公司有关标准、规范和规程，平面布局安全合理，工艺过程力求技术先进和运行可靠。
3）加强资源节约和低温余热综合利用，充分利用低位余热热量，采取切实有效的技术措施，最大限度地提高资源的综合利用率，节能降耗、保护环境。
4）充分考虑节能系统的特点，厂房、管网等均本着节约投资、尽可能少影响生产和安全第一的原则确定技术改造路线。
5）设备选型先进、经济、安全、可靠，并积极采用新技术和新材料，提高资源和能源利用效率，努力推动节能减排技术创新，争创同行业先进的能效水平。
1.6热电厂热泵余热利用技术简介
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，而冷却系统循环水由30.5℃经凝汽器后温度升为38℃，以38℃的冷却水作为低温热源，以0.28MPa.A的抽汽作为驱动热源，加热50-60℃左右的采暖用热网回水，循环冷却水降至30.5℃后再去凝汽器循环利用，这样可回收循环水余热，提高电厂供热量，即提高了电厂总的热效率。
1.6.1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3-5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。
1.6.2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1.6-1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。
图1.6-1单效溴化锂吸收式制冷机工作原理
本项目应用吸收式热泵可系统地解决目前热电联产集中供热系统存在的问题。
在吸收式热泵基础上，可系统解决热电厂存在的以下问题：
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）用户处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。
目前我国吸收式热泵发展较快，如赤峰市富龙电厂、山西大同第一热电厂、阳泉电厂、京能石景山电厂、大同第二发电厂、**热电二厂等利用吸收式热泵技术的余热利用项目都已投入运行。
溴化锂溶液为介质的吸收式热泵技术来源于美国，该技术发展较快,在国内如双良节能系统股份有限公司、清华大学能源设计研究所、山东烟台荏原空调设备有限公司等均能生产吸收式热泵，并且在工业领域已经得到应用。
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。
该技术广泛适用于热电、化肥（合成氨）、炼油、钢铁等行业，我国很多行业已在使用。
1.6.3吸收式热泵
吸收式热泵介绍
吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称AHP（absorptionheatpump），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Q1+Q2，见图1.6-2。
图1.6-2吸收式热泵热收支图
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1.6-3。
图1.6-3吸收式热泵原理图
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。
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Qa+Qc，则其性能系数COP：
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（COP>1），故称为增热型热泵。
根据不同的工况条件，COP一般在1.60～1.85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。
驱动热源可以是0.2～0.8MPa的蒸汽，也可以是燃油或燃气。
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。
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。
吸收式热泵的主要特点
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：
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、有助于减少二氧化碳的排放，降低温室效应。
2电厂现状
2.1汽轮机及辅机
2.1.1汽轮机主要技术规范
1、2号汽轮机组规范：
汽轮机形式
亚临界参数、中间再热、单轴、双缸、双排汽、抽汽凝汽式汽轮机
末叶片长度
1000mm
额定功率
350MW
最大功率
382.63MW
最大进汽量
1165t/h
转速
3000r/min
频率
50Hz
额定工况参数
主蒸汽流量
1045.29t/h
主蒸汽温度
537℃
主蒸汽压力
16.670MPa
再热蒸汽压力
3.216MPa
冷凝器压力
4.9KPa
给水温度
272.2℃
机组热耗率
7865.1kJ/kW.h
机组汽耗率
2.987kg/kW.h
机组保证热耗率
7865.1kJ/kW.h
注：
除特殊说明外，压力均为绝对压力。
2.1.2凝汽器主要技术规范
1、2机组号凝汽器规范：
序号
项目
单位
数据
1
型号
N-21180-1型
2
凝汽器的总有效面积
m2
21180
3
抽空气区的有效面积
m2
1609
4
循环水流量
t/h
41300
5
VWO工况循环水温升
℃
9.25
6
循环水接管入口/出口外径
mm
1840
2.1.3循环水泵主要技术规范
1、2号机组循环水泵规范：
序号
参数名称
单位
参数值
1
型号
1600HLBK－23I
2
形式
立式不可调斜流泵
3
转速
r/min
495/425
4
汽蚀余量
M
8.5/6.3
5
最高水温
℃
33
6
设计流量
m³/h
19440/16704
7
扬程
H2O
23/17m
8
轴功率
KW
1800/1140
2.2热网系统
电厂热网系统主要是由热网加热器、热网循环水泵、热网除氧器、加热器疏水泵、补水泵等设备组成。
**三热热网系统主要布置有6台基本热网加热器、8台热网循环水泵等。
2.2.1热网加热器主要技术规范
热网加热器主要技术规范：
序号
项目
#1热加
#2、3热加
#4、5、6热加
#1、2高加
1
编号
E11-19
E10-30
E11-20
E11-18
2
有效换热表面积（m2）
2400
2110
2400
1600
3
壳侧设计压力（MPa）
0.6
0.6
0.6
1.0
4
壳侧设计温度（℃）
285
285
285
350
5
管侧设计压力（MPa）
2.2
2.0
2.2
2.2
6
管侧设计温度（℃）
160
150
160
160
7
壳侧试验压力（MPa）
0.9
0.9
0.9
1.65
8
管侧试验压力（MPa）
2.82
2.82
2.82
2.82
9
壳侧工作压力（MPa）
0.49
0.49
0.49
0.7
10
管侧工作压力（MPa）
2.0
2.0
2.0
2.0
2.2.2热网循环水泵主要技术规范
序号
名称
单位
参数
1
型号
KDOW300-710（I）T
2
泵型式
卧式双吸离心泵
3
流量
m3/h
1830
4
设计压力
MPa
2.5
5
扬程
M
180
6
转速
r/min
1480
7
功率
kW
1400
8
密封型式
机械密封
2.2.3热网疏水泵主要技术规范
序号
名称
单位
参数
1
型号
KDOW100-320（I）
2
泵型式
卧式双吸离心泵
3
流量
m3/h
350
4
设计压力
MPa
1.6
5
扬程
M
130
6
转速
r/min
2950
7
功率
kW
185
2.2.4热网系统实际运行参数
按照2008年**市政府颁布的《**市城市供热管理办法》中规定，**三热供热从10月25日开始至次年4月10日。
但由于近年来入冬时气温较低，按照市政府要求实行弹性供热，2013年实际供热开栓时间为10月17日。
供回水温度90~106/50~60℃，流量在6700~12500t/h之间。
整个采暖期回水压力比较稳定，一般在0.25MPa左右；采暖初期，供水压力在0.95MPa左右，较初期相比，高寒期供水压力较高，供水压力保持在1.36MPa左右。
具体见下表：
表2.2-12012采暖期热网水实际运行概况
日期
热网供水温度（℃）
热网回水温度（℃）
供水压力（MPa）
回水压力（MPa）
热网水流量（t/h）
采暖抽汽温度（℃）
10月20日
8831
50.52
0.96
0.23
6938.01
223.4
89.8
51.39
0.96
0.24
6804.94
224.3
84.76
50.22
0.98
0.24
6766.87
223.6
11月01日
88.67
49.28
0.95
0.24
6944.26
218.9
82.89
49.24
0.95
0.24
6849.22
219.8
86.34
49.28
0.94
0.24
6861.92
220.0
11月20日
94.96
50.85
1.03
0.25
9656.22
226.7
94.55
51.1
1.03
0.24
9751.03
226.7
95.86
51.83
1.04
0.24
9721.78
226.8
12月01日
96.7
53.56
1.05
0.24
9787.79
234.5
96.37
53.88
1.06
0.25
9786.07
243.5
96.44
53.78
1.04
0.24
9730.34
242.8
12月20日
100.35
54.98
1.19
0.27
10573.17
234.9
100.86
55.19
1.18
0.28
10660.53
216.92
100.77
54.3
1.20
0.29
12491.66
222.76
01月01日
104.09
56.92
1.32
0.29
12574.89
257.16
104.65
57.09
1.33
0.29
12418.62
259.98
103.49
57.66
1.33
0.29
12459.99
269.62
01月20日
106.66
59.15
1.36
0.28
12649.62
256.44
106.73
60.14
1.36
0.28
12574.64
262.38
106.27
60.11
1.36
0.29
12559.34
258.15
02月01日
105.98
59.52
1.33
0.26
12550.22
255.71
104.3
59.28
1.33
0.26
12478.06
247.42
105.83
59.66
1.33
0.26
12506.71
242.7
02月20日
104.76
58.15
1.33
0.26
12548.02
258.71
104.26
58.65
1.33
0.28
12560.48
230.35
104.1
59.06
1.33
0.26
12557.7
242.18
03月01日
99.51
55.52
1.18
0.28
升级会员 