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
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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）
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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
二〇一二年五月
1概述3
11项目概况3
12编制依据4
13工作简要过程5
14工作组织5
2热负荷分析7
21热负荷现状分析7
22供热可靠性8
23电厂水质分析8
3厂址条件10
31厂址概述10
32水文及气象条件12
33电厂水源13
4汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较14
41各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析14
42吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案17
5装机方案19
51技术方案分析19
52余热回收方案21
53主要工艺系统23
54电气部分24
55热泵站房布置26
56建筑结构部分27
57热工自动化部分28
58采暖通风及空调28
59消防系统32
6环境影响分析33
61环境保护设计依据33
62采用的环境保护标准33
63环境影响分析及防治措施33
64环境效益分析34
7劳动安全与职业卫生35
71劳动安全35
72职业卫生36
8项目实施的条件和建设进度39
81项目实施的条件39
82项目实施的进度41
9主要设备清册42
10工程投资估算及经济效益分析45
101工程投资估算45
102一期投资经济效益分析46
103二期投资经济效益分析49
11结论51
1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2×330MW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
采暖抽汽参数定为043MPaa248℃汽源来自12号汽轮机5段抽汽每台机组额定采暖抽汽量370th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2×330MW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7>2021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2×MW供热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13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《城市热力网设计规范GJJ34－2002》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XXXX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×189518253141MW
近期供热最小热负荷×18-518251484MW
近期采暖最大负荷利用小时为1×24×1895182526553h
近期采暖供热量Q×106×3600×41521094695万GJ
远期每平米采暖供热面积最大热负荷×106123054×10460W
远期供热平均热负荷1×104×60×1895182547218MW
远期供热最小热负荷1×104×60×18-5182522321MW
远期采暖最大负荷利用小时为×24×1895182526553h
远期年采暖供热量Q×106×3600×4152109com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87°1982′北纬44°0391′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435℃2004年07月14日
年极端最低气温-377℃1966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2913mm1999年
年平均蒸发量17507mm小型蒸发器
年最大蒸发量21658mm1965年
年平均气压9528hpa
年平均相对湿度61
年最小相对湿度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19ms10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42cm2000年1月10日
年最多冻融循环次数2
33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
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
comNCB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com240℃1015th作为吸收式热泵的驱动汽源回收1汽轮机组的乏汽余热4936MW8Ka415℃7786th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XRI25-8-410055785制热量kW41010104kcalh2625热
水进出口温度℃55→785流量th1300阻力损失mH2O011接管直径DNmm450乏
汽进出口温度KPaA8进出口温度℃416流量th2738接管直径DNmm1000x2蒸
汽压力表压MPa125耗量kgh025凝水温度℃393凝水背压表压MPa≤90汽管直径DNmm≤005凝水管直径DNmm350x2电
气电源3Φ-380V-50Hz电流A155功率容量kW50外
形长度mm9500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0086m2KkW00001m2·h·℃kcal
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HGT20592-2021
com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com240℃1753th作为吸收式热泵的驱动汽源回收1汽轮机组的乏汽余热8526MW8Ka415℃1345th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MW21251热水进出口温度℃55831热网水流量th6500乏汽进出热泵温度℃415415额定回收乏汽余热MW8526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MW4250单台热泵功率容量kW60单台热泵外形尺寸m95×90×6553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±5
c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80
d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kW1热泵50331502热泵50552503凝结水泵3213004其它电源805合计kW∑P6计算负荷kVA0×∑Pcom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ⅡB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
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