mw供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告书完整版.docx

1、mw供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告书完整版mw供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告书（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑 欢迎下载）330mw供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告书 XXXX发电XX热电厂330MW供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告XX电力科学研究院二一二年五月1 概述 311 项目概况 312 编制依据 413 工作简要过程 514 工作组织 52 热负荷分析 721热负荷现状分析 722 供热可靠性 823 电厂水质分析 83 厂址条件 1031 厂址概述 1032 水文及气象条件 1233 电厂水源 134汽轮机乏

2、汽冷凝热回收方案比较 1441 各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析 1442吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案 175 装机方案 1951技术方案分析 1952余热回收方案 2153 主要工艺系统 2354 电气部分 2455 热泵站房布置 2656 建筑结构部分 2757 热工自动化部分 2858采暖通风及空调 2859 消防系统 326 环境影响分析 3361 环境保护设计依据 3362 采用的环境保护标准 3363 环境影响分析及防治措施 3364 环境效益分析 347 劳动安全与职业卫生 3571 劳动安全 3572 职业卫生 368 项目实施的条件和建设进度 3981 项目实施的条

3、件 3982 项目实施的进度 419 主要设备清册 4210工程投资估算及经济效益分析 45101工程投资估算 45102 一期投资经济效益分析 46103 二期投资经济效益分析 4911 结论 511 概述11 项目概况 330MW投产后不仅可满足乌鲁木齐市米东区和XX州及北疆地区的国民经济和社会发展对电力的需求在北疆地区做到就地平衡同时该工程的建设有利于加强受端网架及加强北疆电网结构对提高乌鲁木齐核心电网的供电安全和供电质量具有重要意义 XXXX发电XX热电厂装机为2330MW燃煤亚临界式汽轮发电机组1180th亚临界自然循环一次中间再热固态排渣煤粉锅炉以及相应的生产辅助附属设施采暖抽汽参

4、数定为043MPa a 248汽源来自12号汽轮机5段抽汽每台机组额定采暖抽汽量370 th采暖供热方式为由汽轮机抽出的加热蒸汽送至厂内的热网首站经热交换后加热蒸汽的凝结水通过热网疏水泵输送回主厂房汽水系统热网首站的外网 热水管网 采用软化水做为采暖热负荷的供热介质经加热蒸汽加热后的高温水经厂外热网送至各小区的换热站经热交换后将换热后95的低温水经小区内热网送至热用户现XX热电厂2330MW机组是XX市供热的主要热源之一目前接带的供热面积共约为170万m2预计到2021年达到650万m2到72021年达到800万m2随着XX市的发展集中供热的面积将逐渐增加XX三期将承担越来越重大的供热压力从机

5、组设计五段抽汽量热网设备设计参数看XX电厂供热能力虽未达到饱和但由于缺乏备用热源集中供热工作存在很大安全隐患若XX热电厂机组设备稍有闪失即可能造成大面积停暖事故都将对居民正常采暖产生巨大安全威胁与恶劣的社会影响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个五年规划纲要提出了十五期间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低温能量约占电厂耗能总量的30以上充分利用可以利用2MW供热

6、机组进一步拓展供热市场的企业发展的一个良好机遇因此本项目的实施不仅会使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 编制依据本可行性研究报告的编制依据下列文件和资料开展工作GB50019-2003建筑设计防火规范GB50016-2006蒸汽热水型溴化锂吸收式制冷机 溴化锂吸收式制冷机安全规范 工业金属管道工程施工及验收规范GB502532021 工业金属管道工程施工质量验收规范GB501842021 现场设备工业管道焊接工程施工规范GB502362021 建设单位提供的经确认的其它资料13 工作简要过程我院开展可行性研究工作我院结合本项目情况组成项

7、目组项目组成员主要包括主管总工程师项目经理专业主管和专业主设人等为进一步了解现场实际情况与建设单位有关人员沟通主要设计原则和思路我院有关专业人员赴进行现场调查进一步落实的外部条件现场调查中我们重点踏勘了等与建设单位有关人员就本的设计原则和思路交换了意见14 工作组织本可行性研究报告由负责编制参加本报告编制的人员包括主管总工程师项目经理专业主管和专业主设人等具体为主管总工程师 项 目 经 理 专业主管和专业主设人见表14-1表14-1序号 专 业 专 业 主 管 主要设计人 1 热 机 电气一次 电气二次 5 通 讯 6 结 构 8 总 交 暖 通 1 水工结构 1 供 水 12 给 排 水 1

8、3 热 控 14 环 保 15 技 经 16 工程地质 水文气象 2 热负荷分析本项目供热范围中山西路以南石河子路以北三屯河东干渠以东长宁路以西地区和乌伊东路以北中山东路以南绿洲北路以东河滩北路以西地区供热范围内2005 年现状建筑面积为21 万m22021 年建筑面积将达到万m22021 年建筑面积将达到万m2m2其他206万m2由换热站热水炉接带到2021年下半年该部分热水炉接带面积将由热电厂首站直供同时热电厂正积极拓展市场保守估计2021年下半年接带450万m22021年接带面积达到800万m22021年接带面积达到1200万m2 XX市现状建筑的综合热指标为84Wm2根据城市热力网设计

9、规范 GJJ342002及XX市城乡建设委员会于2004年发布了文件昌市建发200499 号转发自治区建设厅关于进一步加强节能建筑外墙外保温体系质量监督管理的通知考虑供热系统由于监控水平不高会存在局部水利失调现象在留有余地的前提下确定新建居住建筑热指标Wm2其他公共建筑热指标取0Wm2依据各类建筑所占比例计算出规划建筑综合采暖热指标为Wm2XX市冬季采暖期按室外环境温度5为计算期从当年10月5日供热至次年4月15日采暖期约1天采暖期室外平均温度-95室外采暖设计温度-25本项目采暖供热面积2021年为万m2其最大热负荷为MW期201年最大热负荷为MW20 年期总热负荷为MW远期2021年XXX

10、X热电厂供热区域中每平米采暖供热面积最大热负荷约为6W其最大热负荷为MW期供热最大热负荷MW 近期供热平均热负荷 1895 1825 3141MW 近期供热最小热负荷 18-5 1825 1484MW 近期采暖最大负荷利用小时为124 1895 1825 26553h 近期采暖供热量Q 10636004152109 4695万GJ远期每平米采暖供热面积最大热负荷106 123054104 60W 远期供热平均热负荷110460 1895 1825 47218MW 远期供热最小热负荷110460 18-5 1825 22321MW 远期采暖最大负荷利用小时为24 1895 1825 26553h

11、 远期年采暖供热量Q 10636004152109 com 供热可靠性本项目由于利用作为第一类溴化锂吸收式热泵的低温热源汽轮机的五段抽汽为第一类溴化锂吸收式热泵的驱动汽源为了提高本项目的可靠性无论是作为驱动汽源的抽汽还是作为低温热源的与号机组和号机组相连两台机组互为备用因此本机组乏汽余热回收利用项目提高了的供热可靠性23 电厂水质分析图2-1 热网循环水试验单XX热电厂的热网水补水主要是由化学软化水箱来的补充水不含钙镁离子同时由于是新建热网运行时间短一次网水质较好根据热网日常监测水质报告热网循环水的浊度和硬度等符合标准要求经与热泵厂家联系该厂的水质较好对余热回收系统及热泵本体不存在影响电厂热网

12、循环水水质报告单如图2-1所示3 厂址条件31 厂址概述com 厂址地理位置XX市城区位于乌鲁木齐市以西准噶尔盆地南沿距乌鲁木齐市中心36公里是自治区首府乌鲁木齐通往北疆各地的交通要道位于东经8716308721之间北纬435730440230之间871982北纬440391厂址地势平坦开阔东南高西北低地面自然坡度约06厂址地面高程为540米1956年黄海高程系厂址土地为XX市城市建设预留地本期厂区用地1965公顷东西最大宽600米南北最大长400米厂址有少量拆迁贮灰场用地97公顷com 工程场com 厂址自然条件311 工程地质该场地com 交com1 铁com2 公路运输32 水文及气象条

13、件km左右两地海拔高差100m左右电厂在厂址区域内设立了空冷气象观测并进行了一年的气象观测空冷气象站观测资料用于空冷系统设计中并对气象站资料进行了修正根据XX气象站主要气象特征参数资料年代2007年 71年极端最高气温 4352004年07月14日年极端最低气温 -3771966年12月20日年平均降水量 2382mm最大一日降水量 584mm2003年7月13日最长降水连续日数 12天 2002年1月9日-1月20日 年最大降水量 2913mm 1999年 年平均蒸发量 17507mm小型蒸发器年最大蒸发量 21658mm 1965年 年平均气压 9528hpa年平均相对湿度 61年最小相对

14、湿度 01982年8月20日1989年3月30日最大冻土厚度 超过150cm1969年234月出现59天年平均风速 19ms 10分钟 年主导风向 西南风 SW 最大风速 220ms风向NNW1987年6月2日 1997年到2004年无记录年平均雷暴日数 73天年最多雷暴日数 16天 1959年 年平均雾日数 172天年最多雾日数 40天 1987年 年平均大风日数 136天年最多大风日数 36天 1957年 年最大积雪厚度 42cm 2000年1月10日 年最多冻融循环次数 233 电厂水源4汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较41 各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析com 汽轮机低真空运行供热技术汽

15、轮机低真空运行供热技术在理论上可以实现很高的能效国内外都有很多成功的研究成果和运行经验凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热后凝汽器成为热水供热系统的基本加热器原来的循环冷却水变成了供暖热媒在热网系统中进行闭式循环有效地利用了汽轮机凝汽所释放的汽化潜热当需要更高的供热温度时则在尖峰加热器中进行二级加热见图41-1图41-1凝汽式汽轮机低真空运行系统流程图 尽管低压缸真空度提高后在相同的进汽量下与纯凝工况相比发电量减少了并且汽轮机的相对内效率也有所降低但因降低了热力循环中的冷源损失系统总的热效率仍会有很大程度的提高 传统的低真空运行供热技术主要受以下几方面的限制 1 低真空运行机组类似于背压式供热机组

16、其通过的新汽量决定于用户热负荷的大小所以发电功率受用户热负荷的制约不能分开独立的进行调节即其运行是以热定电因此只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统 2汽轮机背压提高后会影响汽轮机组的发电效率 3 凝汽式汽轮机改造为低真空运行循环水供热时对小型和少数中型机组在经过严格的变工况运行计算对排汽缸结构轴向推力的改变末级叶轮的改造等方面做严格校核和一定改动后方可以实行但对现代大型机组则是不允许的尤其对于中间再热式大型汽轮机组凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高且蒸汽的容积流量过小从而引起机组的强烈振动危及运行安全因此该种方式不适用于XXXXXX热电厂的凝汽余热利用改造项目com 压缩式热泵回收余热

17、 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就是在电厂处集中设置压缩式热泵可以是电动的这种热泵形式造成厂用电耗量大在能源转换效率上不是最好的方式也可以是汽轮机直接做功驱动的但仅当有压力较高的蒸汽时才具有可行性com 集中设置吸收热泵供热方式 将吸收式热泵机组集中设置在电厂内部系统流程如图2 所示与常规热电联产集中供热系统相比仅采用吸收式热泵替代汽水换热器低温加热部分 2021年赤峰富龙热电厂余热回收项目和2021 年阳泉煤业集团第三热电

18、厂项目即是用这种模式将冷凝热回收技术应用于集中供热具体方案为采用吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热将一次网热水从60加热到90热水90到120仍然使用汽轮机抽汽来加热汽轮机排汽向冷却水冷凝放热冷却水40进热泵30出热泵再进汽轮机凝汽器吸热升温如此循环将凝汽器排热输送给热泵吸收式热泵需要使用部分05MPa表饱和蒸汽作为驱动热源图41-2 集中式吸收热泵供热方式系统流程图 这种方式可以回收部分汽轮机乏汽余热具有一定节能效果但同时在应用中存在着以下不足 1由于受热网回水温度高的限制为了达到回收余热的目的需要的热泵容量大导致电厂热泵设备占地面积大在多数电厂会缺少场地布置 2由于热网回水温度相对较高一般电厂

19、回收余热要求更高汽轮机抽汽参数和余热参数才能到达一定效果回收余热的比例较小节能性受到限制com NCB新型供热机组 徐大懋何坚忍等专家针对300MW 大型供热机组提出了NCB供热汽轮机模式其特点是在抽凝供热机的基础上采用两根轴分别带动两台发电机如图1-4在非供热期供热抽汽控制阀6 全关低压缸调节阀5 全开汽轮机呈纯凝工况 N 运行具有纯凝式汽轮机发电效率高的优点在正常供热期阀5阀6 都处于调控状态汽轮机呈抽汽工况 C 运行具有抽凝汽轮机优点不仅对外抽汽供热而且还可以保持高的发电效率在高峰供热期阀6全开阀5全关汽轮机呈背压工况 B 运行具有背压供热汽轮机的优点可做到最大供热能力低压缸部分处于低速

20、盘车状态可随时投运图42吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案com 吸收式热泵技术概述吸收式热泵全称为第一类溴化锂吸收式热泵它是在高温热源蒸汽热水燃气燃油高温烟气等驱动的条件下提取低温热源地热水冷却循环水城市废水等的热能输出中温的工艺或采暖热水的一种技术它具有安全节能环保效益符合国家有关能源利用方面的产业政策是国家重点推广的高新技术之一吸收式热泵的能效比COP 值即获得的工艺或采暖用热媒热量与为了维持机组运行而需加入的高温驱动热源热量的比值按工况的不com而常规直接加热方式的热效率一般按90计算即COP值为09采用吸收式热泵替代常规直接加热方式在获得工艺或采暖用热媒热量相同的条件下可节省总燃

21、料消耗量的40以上节能效果显著com 蒸汽型吸收式热泵技术介绍蒸汽型溴化锂吸收式热泵运行原理流程图如下图吸收式热泵运行原理流程它是以蒸汽为驱动热源溴化锂浓溶液为吸收剂水为蒸发剂利用水在低压真空状态下低沸点沸腾的特性提取低位余热源的热量通过吸收剂回收热量并转换制取工艺性或采暖用的热水热泵机组是由取热器浓缩器一次加热器及二次加热器高低温热交换器所组成的热交换器的组合体另外包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统11 乏汽余热回收利用装机方案本机组乏汽余热回收利用项目的设计目的是利用第一类吸收式溴化锂热泵技术将低品质的热量提取出来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机的

22、热效率由于第一类吸收式溴化锂热泵技术需要以蒸汽作为热泵的驱动汽源其蒸汽需要从本机组抽取另外能够从中提取热量与在凝汽器出口的温度有着直接的关系因此为满足将中的热量提取出来同时还要满足机组对外供热的条件时其抽汽量与低压缸排汽量之间存在着相匹配的关系经过对近期热负荷以及目前机组所连接热网的分析初步选取其抽汽工况作为热泵选型的基础在主汽进汽量为额定时在其它工况可以通过调整主蒸汽的进汽量或等措施满足机组和热泵安全平稳的运行保证供热的需求th汽轮机排汽量630th根据XX电厂的带供热面积的发展情况即2021年接带170万m22021年保守估计接带450万m22021年保守估计接带800万m2本项目首先考虑

23、在供热面积达到450万m2的基础上进行一期余热回收利用现有1机组的部分五段抽汽com回收一台机组的部分排汽冷凝热4936MW778th并用来加热热网回水来达到满足新增供热面积的要求当供热面积达到1200万m2时进行二期的乏汽余热回收工作进一步回收乏汽冷凝热8526MW1345th来满足最终的供热需求com艺原则流程图1原系统供热工艺流程图图51-1 原系统供热工艺流程图2吸收式热泵供热工艺流程图图51-2 吸收式热泵供热工艺流程图52余热回收方案com热回收方案满足450万m2供热需求 为满足近期接入首站的供热面积450万m2的供热需求同时尽可能的多回收乏汽以用来供热减少采暖抽汽的流量以提高电

24、厂的整体效率和经济性本方案利用部分现有的五段采暖抽汽com2401015th作为吸收式热泵的驱动汽源回收1汽轮机组的乏汽余热4936MW8Ka4157786th用于加热热网水使4500th的一次网热网回水从55提升到785用于满足采暖期的基本负荷在高寒期时再通过原有首站的热网加热器进行调峰加热来满足最终的供热需求com1一期余热回收工艺流程com2一期余热回收热泵主要参数本方案热泵通过咨询热泵厂家热泵的主要性能性能参数见表53-1 表53-1 双良蒸汽型吸收式热泵性能参数 型 号 XRI25-8-4100 55785 制 热 量 kW 41010 104kcalh 2625 热水 进出口温度

25、55785 流 量 th 1300 阻力损失 mH2O 011 接管直径DN mm 450 乏汽 进出口温度 KPaA 8 进出口温度 416 流 量 th 2738 接管直径DN mm 1000x2 蒸汽 压 力 表压 MPa 125 耗 量 kgh 025 凝 水 温 度 393 凝 水 背 压表压 MPa 90 汽管直径DN mm 005 凝水管直径DN mm 350x2 电气 电 源 3 - 380V - 50Hz 电 流 A 155 功率容量 kW 50 外形 长 度 mm 9500 宽 度 9000 高 度 6800 注 一 技术参数表中各外部条件-蒸汽 热水余热水均为名义工况值实

26、际运行时可适当调整 二 蒸汽压力025MPa表压指进机组压力不含阀门的压力损失热水出口温度允许最高95 三 制冷量调节范围为20210余热水流量适应范围为60120 四 热水余热水侧污垢系数 0086m2KkW 00001m2hkcal 五 热水余热水水室设计承压08MPa表压 六 机组运输架为上浮式运输架高度增加280mm 七 机组所有对外接口法兰标准按HGT20592-2021com热回收方案满足1200万m2供热需求 当首站实际接带的供热面积达到1200万m2时在一期方案实施的基础上进行二期的余热回收以达到节能的效果并进一步提高电厂经济性和整体效率二期余热回收拟进一步利用部分五段采暖抽汽

27、com2401753th作为吸收式热泵的驱动汽源回收1汽轮机组的乏汽余热8526MW8Ka4151345th用于加热热网水使6500th的一次网热网回水从55提升到8311该部分热网水与一期进热泵的热网水4500th785混合混合后的热网水11000th8123进入热网首站用于满足采暖期的基本负荷在高寒期时再通过原有首站的热网加热器进行调峰加热到112供给热用户来满足最终的供热需求com1二期余热回收工艺流程com2二期余热回收热泵主要参数项目 热泵 热泵总供热量MW 21251 热水进出口温度 55831 热网水流量th 6500 乏汽进出热泵温度 415415 额定回收乏汽余热MW 852

28、6 驱动蒸汽压力及温度 035240 蒸汽凝水出热泵温度 90 热泵台数 5 热泵单机功率MW 4250 单台热泵功率容量kW 60 单台热泵外形尺寸m 959065 53 主要工艺系统31 蒸汽和疏水系统在两台机组的合并连接到热泵站房作为吸收式热泵的驱动汽源管路上分别设置一道电动蝶阀和止回阀热泵站房内每一台热泵入口都有随热泵供货的调节阀对进入热泵的蒸汽量进行调节由于驱动热泵工作的是驱动汽源从饱和蒸汽变成饱和水时释放的汽化潜热而且要求进入热泵的蒸汽的过热度不能太高所以在蒸汽管道上设置一个减温器其减温水源就是热泵出口由驱动汽源凝结成的疏水其它疏水回到与抽汽机组向对应的除氧器疏水系统设置了3台50

29、的疏水泵为了使疏水系统稳定设置了一个约m3的疏水罐在启动初期由除盐水对疏水罐注水以满足热泵启动初期的减温器水源问题32 热网循环水系统本需要在原热网循环水系统基础上连接到热泵站房作为热泵的热媒进入热泵吸收从中提取的低品质热量后返回供水母管在热泵出口温度不能满足热网需要的情况下从热泵出口的热网循环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4 电气部分41 主要设计原则a 厂用电系统采用6kV和038022kV两级电压低压厂用变压器和容量大于等于200kW的电动机负荷由6kV供电容量小于200kW的电动机照明和检修等低电压负荷由038022kV供电b 在正常的电源

30、电压偏移和厂用负荷波动的情况下厂用电各级母线的电压偏移应不超过额定电压的5c 最大容量的电动机正常起动时厂用母线的电压不低于额定电压的80d 高压母线起动最大电动机和低压动力中心发生三相短路时不使高压母线上其它运行电动机停转和反应电压的装置误动作e 高低压厂用工作变压器的容量选择按照大火规进行f 厂用电系统内各级保护元件在各种短路故障时能有选择的动作com 用电负荷 根据工艺设计本余热利用工程均为低压设备用电负荷统计如表所示表电负荷统计序号 设备名称 额定容量kW 安装台数台 工作台数台 备用台数台 负荷kW 1 热泵 50 3 3 150 2 热泵 50 5 5 250 3 凝结水泵 3 2

31、 1 300 4 其它电源 80 5 合计kW P 6 计算负荷kVA 0P com 厂用电配置a 本项目一期装设三台热泵考虑后期增设热泵到8台因此设置2台容量为800kVA低压变压器为热泵房内负荷供电2台低压变压器采用暗备用供电方式其两路高压电源分别引自12机组6kVB段与B段的两个备用柜变压器互为备用切换变压器的接线组别为DYn11变压器低压绕组中性点采用直接接地的方式PC段布置在热泵房内的专用电气配电间内接线方案如图54-1所示图54-1接线方案com 继电保护由于本项目新增的6kV负荷引至本厂12机组6kV的备用柜所以利用原有备用柜已经装设的综合保护装置实现保护及控制热泵房PC段负荷利用安装在相应开关柜内的智能测