发电厂乏汽余热利用工程建设项目可行性研究报告.docx
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发电厂乏汽余热利用工程建设项目可行性研究报告
阜新发电厂乏汽余热利用工程
可行性研究报告
图纸目录
序号
图纸名称
图号
数量
备注
1
说明书
F106E08K-A01-01
1
2
总平面及地下设施布置图
F106E08K-A01-Z-01
1
3
热平衡图
F106E08K-A01-J-01
1
4
余热利用热力系统图
F106E08K-A01-J-02
1
5
凝结水泵系统及抽真空系统图
F106E08K-A01-J-03
1
6
1#余热回收热网首站平面布置图
F106E08K-A01-J-04
1
7
2#余热回收热网首站平面布置图
F106E08K-A01-J-05
1
8
集中供热管网改造图
F106E08K-A01-J-06
1
9
余热利用循环水系统图
F106E08K-A01-S-01
1
10
水力计算校核结构简图
F106E08K-A01-S-02
1
11
电气原理接线图
F106E08K-A01-D-01
1
12
热工控制系统规划图
F106E08K-A01-K-01
1
13
施工组织设计总布置图
1
1.概述
1.1项目概况
本项目为阜新发电厂乏汽余热利用工程，系利用阜新发电厂的汽轮机乏汽余热对鸿源热力网和市热力网供热区域进行的供热系统改造工程。
阜新发电厂目前有2×200MW机组和2×350MW机组总计4台机组，承担着约占阜新市供热面积的三分之一的供热负荷。
拟采用基于吸收式换热的热电联产集中供热技术，回收热电厂两台小机乏汽、两台200MW汽轮机乏汽及1台350MW汽轮机循环水余热，提高热电厂供热能力，改造后可满足1710万㎡的建筑采暖需求。
本项目包括在阜新发电厂内200MW汽机房A列外安装9台余热回收机组，同时鸿源和市区热力网配合改造部分用户热力站，以及新建热力站安装吸收式换热机组以降低热网回水温度。
我国已成为世界上最大的温室气体排放国之一，“节能减排”已成为我国社会经济发展的一个重要核心。
2009年9月联合国气候变化峰会和12月的哥本哈根气候变化谈判会议上，我国政府明确量化碳减排目标，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%，展示了中国在应对气候变化、履行大国责任方面的积极态度。
这充分表明我国不再单纯追求经济的增长速度，而是加强资源的有效利用，关注可持续增长。
“节能减排”已被摆在前所未有的战略高度，而提高能源利用率、加强余热回收利用是节约能源、降低碳排放、保护环境的根本措施。
由此，本项目是改善环境、发展低碳经济、促进可持续发展的必然选择。
1.2城市概况
阜新市地处辽宁省西北部，东经121°10′~122°56′,北纬41°41′~42°56′之间。
东与沈阳毗连，西与朝阳接壤，南与锦州、沈阳为邻，北与内蒙古相接。
阜新城市位于自东北向西南倾斜的盆地中，南有医巫闾山脉，北有小松岭山，新义铁路和细河东西横穿市区。
全境东西长184.3公里，南北宽84公里，总面积10445平方公里。
地势西北高，东南低；西南高，东北低。
自2001年年底被国务院正式确定为全国第一个资源型城市经济转型试点市以来，阜新市以调整和优化经济结构为重点，致力于将以煤电为主的单一产业结构逐步调整为多元化的产业结构，在资源型城市经济转型道路上进行了积极的探索，并取得了初步成效。
现已基本形成以煤电、机械、电子、化工、食品、建材为主的工业体系，下一步，阜新将牢牢抓住东北老工业基地振兴、辽宁省“五点一线”开发开放、经济转型试点市和辽宁省实施“突破阜新”战略的有利机遇，建设全国重要的农产品及食品加工供应基地、全国重要的新型能源基地、全国重要的煤化工基地“三大产业基地”，培育壮大装备制造业配套、新型建材、精细化工、新型电子元器件、玛瑙加工和北派服饰等“六大优势特色产业”，构筑多元化经济格局，推动经济转型实现新突破。
阜新市主城区现状人口64.5万人，主城区采暖面积2260.7万平米，其中热电厂供热占48.3%，其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热，目前阜新市面临着进一步扩大城市规模与挖掘现有电厂供热能力、供热资金短缺与管理水平不高等多重压力。
1.3供热现状
（1）热源现状
阜新发电有限责任公司现有2×200MW机组和2×350MW机组总计4台机组。
其中两台200MW机组分别投产于1996年和2000年，两台350MW分别投产于2007年4月和12月。
目前承担着约占阜新市供热面积的三分之一的供热负荷。
阜新发电厂的两台CC140/N200—12.7/535/535型汽轮机组在冬季额定抽汽工况下的主要热力参数见表1-1，目前单台机组主蒸汽不超过600t/h，乏汽约195t/h，厂用及附近工业用蒸汽及居民供热约20～30t/h。
热网实际采暖抽汽量为2×150=300t/h，蒸汽参数P=0.245MPaT=265℃，折合供热容量约为216.6MW。
表1-1阜新发电厂CC140/N200—12.7/535/535型汽轮机
额定抽汽工况下主要热力参数
型号
CC140/N200—12.7/535/535
型式
超高压一次中间再热三抽汽冷凝式
主蒸汽压力
MPa
12.75
主蒸汽温度
℃
535
主蒸汽流量
t/h
610
再热蒸汽进汽阀前蒸汽压力
MPa
1.95
再热蒸汽进汽阀前蒸汽温度
℃
535
额定工业抽汽流量
t/h
50
额定工业抽汽压力
MPa（绝压）
0.98
四段采暖额定抽汽压力
MPa
0.44
四段采暖额定抽汽流量
t/h
72
六段采暖额定抽汽压力
MPa
0.245
六段采暖额定抽汽流量
t/h
220
阜新发电厂的两台C300/N350-16.7/538/538型汽轮机组在冬季额定抽汽工况下的主要热力参数见表1-2，目前单台机组主蒸汽约800～1000t/h，乏汽约400t/h。
热网现状采暖抽汽量为2×170=340t/h，蒸汽参数P=0.8MPaT=333.3℃，折合供热容量约为255MW。
表1-2阜新发电厂C300/N350-16.7/538/538型汽轮机
额定抽汽工况下主要热力参数
项目
单位
数据
型号
C300/N350-16.7/538/538/0.8
型式
亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、冷凝式汽轮机
生产厂家
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
额定功率
MW
350
最大功率
MW
384.641
新汽压力
MPa
16.67
新汽温度
℃
538
再热汽温
℃
538
额定进汽量
t/h
1037.41
最大进汽量
t/h
1165
排汽压力
KPa
4.9
额定抽汽量
t/h
240
抽汽压力
MPa
0.8
额定冷却水温度
℃
25
（2）热网现状
以阜新发电厂为热源的一次热水管网分为鸿源热力网和市区热力公司1分公司热力网，管网及热力站布置见图1-1、图1-2，鸿源网一次网设计供回水温度为120/60℃。
350MW机组供热首站承担鸿源网供热面积约476万㎡，供热半径约3.5公里。
鸿源网热网循环水量5800～5900t/h，循环水泵3用1备，流量2600t/h，扬程120m，功率1250kW。
200MW机组供热首站承担市网供热面积约374万㎡，供热半径约3公里，一次网设计供回水温度为110/70℃。
市网热网循环水量约4500～4700t/h，循环水泵2大2小，大泵流量2000t/h，扬程125m，功率1400kW；小泵流量1080t/h，扬程112m，功率680kW。
图1-1阜新鸿源热力管网示意图
图1-2阜新市区热力公司管网示意图
鸿源热力公司现有两条蒸汽管线，分别为国泰蒸汽管线和总机厂蒸汽管线，外供蒸汽来自于200MW机组的工业抽汽，外供蒸汽的主要用户为国泰酒店、体育中心以及电厂周边一些洗浴中心，国泰酒店冬季高峰用汽约12t/h；体育中心冬季高峰用汽在6.5t/h左右；洗浴中心总蒸汽用量在5-6t/h左右，全年均有负荷。
鸿源热网有三条高温水供热管线，分别为：
新建市网线、太平南网线、太平复线。
鸿源公司热水供热采用间接供热，公司下设十七座热力站，2010年公司供热面积约376.2万平米。
2010年公司直辖的17座热力站中，有6座超过了其设计供热能力，热力站的供热面积如表1-3所示。
表1-3阜新鸿源热力公司热力站统计表
序号
热力站名称
设计供热面积
（万m²）
实际入网面积
（万m²）
1
生活网
40
24.9
2
二十四中
20
11.9
3
创业路
25
13.0
4
双跃
10
7.0
5
矿总院外
30
31.9
6
御景园
30
29.3
7
金剑小区
20
13.9
8
红玛瑙
30
20.8
9
太平三角地
20
28.4
10
太平医院
20
24.7
11
海河新村
25
27.1
12
海州矿机关
25
21.8
13
总机厂
30
23.1
14
高东
30
23.1
15
地质公园
20
17.4
16
二十一中
25
26.2
17
高西
30
31.7
除了以上列出的直接管理的热力站外，鸿源公司还通过热水转供的方式，对外出售高温热水热量，其主要的转供区域有海宇、海宇新区、康佳、康大、市游泳馆、矿总院内、鑫维、西铁等，转供供热面积约为100万平米。
鸿源网设计供回水温度为120/60℃，但是根据2011年采暖季最冷天实际运行数据所示，如表1-4一次热网供水温度约在80~84℃之间，回水温度约43~49℃，与设计温度相差甚远。
一次热网的供回水温差仅为31~41℃左右，处于“大流量、小温差”的不节能运行状态。
目前阜新发电厂供热区域主要采用散热器采暖。
根据往年运行经验采暖季二次网的实际运行供回水温度在50/40℃，基本能保证用户采暖需求。
表1-42011年采暖季最冷天鸿源公司热力站运行参数
热力站名称
供热管线
一次网供回水温度（℃）
二次网供回水温度（℃）
一次水流量（t/h）
二次水流量（t/h）
创业路站
市网复线
81/48.7
48.7/42
38.7
631.4
生活网站
电厂生活网
83.8/45.5
51.5/41.8
113.2
1735
二十四中
市网复线
83.7/45.3
46.9/38.8
101.3
1000
海矿机关
太平南网
79.6/42.2
45.9/36.8
85.2
655
总机厂
太平南网
81.3/43.5
48/40.2
127.6
968
地质公园
太平南网
81.8/45.8
48.1/37.8
43.5
485.3
二十一中
太平复线
81.5/42.9
45.8/37.2
122.4
991.6
太平三角地
太平复线
81.8/45.1
48.6/38.7
125.6
1000
表1-52011年采暖季鸿源热网首站运行参数
日期
12-26
1-3
1-9
1-13
1-17
1-21
供水温度℃
84.3
84.5
84
83
78.6
80.9
回水温度℃
46.9
47.3
47.2
47.4
45.2
45.6
供水压力MPa
0.42
0.43
0.46
0.46
0.46
0.48
回水压力MPa
0.16
0.16
0.16
0.17
0.16
0.18
流量t/h
5013
5383
5610
5504
5670
5660
市热力公司下属有6家分公司，其中第1分公司供热热源由阜新发电厂提供，第2、3、5、6分公司由燃煤锅炉房提供热源，第4分公司由阜新市杰超热电厂提供热源。
第1和第6分公司采用高温热水间接供热方式，第2和第4分公司采用低温水直接供热方式，第3分公司为蒸汽锅炉供热，第5分公司蒸汽锅炉和热水锅炉供热并存。
第1分公司和第6分公司高温水供热管网相连，初末寒期6公司部分热力站可转为阜新发电厂供热。
第3分公司和杰超热电厂的蒸汽管网相连。
2011年市热力公司实际供热面积约956万平米，其中热源为阜新发电厂的第1分公司的实际供热面积约374万平米。
各分公司热力站个数及供热面积如表1-6所示。
表1-6阜新市热力公司供热情况表
所属
热源
热力站个数
设计供热面积（万m2）
2011年实际供热面积（万m2）
一分公司
阜新电厂
12
696
374
二分公司
锅炉低温水直供
65
65
三分公司
蒸汽锅炉
7
162
90
四分公司
杰超热电厂低温水直供
140
140
五分公司
蒸汽与热水锅炉
10
237
78
六分公司
热水锅炉高温水
19
599
209
总计
48
1899
956
市热力第1分公司一次网设计供回水温度为110/70℃，第6分公司一次网设计供回水温度为90/60℃。
低温水直供的供回水设计温度为60/45℃，2011年采暖季最冷天各分公司典型热力站运行参数如表1-5所示。
第2和第4分公司采用低温水直供的方式，供热半径小。
第3和第5公司热力站采用汽水换热供暖，运行成本较高。
表1-72011年采暖季市热力公司典型热力站最冷天运行参数
热力站名称
所属分公司
一次网供回水温度（℃）
二次网供回水温度（℃）
一次水流量（t/h）
二次水流量（t/h）
小蓝桥站
一公司
84.9/44
52.6/42
661.8
2710
站前
一公司
85/47
50/39
866.2
3974
体育场站
一公司
85/45
52/42.1
576
2543
二公司
54.5/39.4
2467
桑港站
三公司
200℃蒸汽
55/45.6
862
热电厂
四公司
54.6/38.7
2940
蒙中站
六公司/水水换热
82/44.5
50/39.5
1096
4201
新都站
五公司/汽水换热
132.5℃蒸汽
55.2/44.6
957
实验小学站
六公司
79.6/40.6
53.6/37.5
350.2
821
第1分公司使用电厂200MW机组供热首站作为热源，其2011年采暖季一次热网的运行参数如表1-8所示：
表1-82011年采暖季鸿源电厂200MW机组热网首站运行参数
日期
1-3
1-6
1-18
1-21
1-25
供水温度℃
80
82
80
79
79
回水温度℃
42
43
43
44
42
供水压力MPa
0.51
0.49
0.52
0.56
0.53
回水压力MPa
0.12
0.1
0.12
0.13
0.12
流量t/h
4520
4532
4722
4811
4756
（3）汽轮机乏汽余热
汽轮机乏汽采用水冷式凝汽器冷却，冬季排汽背压在4.5~6kPa，循环冷却水进水温度12～17℃，出水温度21~26℃。
夏季排汽背压不超过9.5kPa，循环冷却水进水温度25～30℃，出水温度32~37℃，具体如图1-3和图1-4所示。
图1-3阜新发电厂350MW汽机循环水进出口温度逐月变化
图1-4阜新发电厂200MW汽机循环水进出口温度逐月变化
1.4项目建设必要性
（1）阜新发电厂供热能力面临不足，急需提高热源供热能力
阜新发电厂原设计供热能力1200万平米，现由于机组负荷率及抽汽能力原因只供热860万平米，阜新主城区采暖面积2260.7万平米，其中热电厂供热占48.3%，其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热，热电厂供热比例较小。
从十二五国家节能减排的任务和阜新城区大气环境治理的要求，需要严格控制城区燃煤锅炉的建设。
为应对未来热负荷需求的增加，亟待提高现有热电厂热源的供热能力。
（2）将阜新发电厂乏汽余热回收用于供热，实现该电厂可持续发展。
阜新发电厂2×200MW和2×350MW供热机组存在大量的汽轮机乏汽余热通过冷却塔排放掉，以保证汽轮机末端的正常工作，在额定抽汽工况下，该部分热量可占燃料燃烧总发热量的28%以上，相当于供热量的70%以上，其对于电厂发电来说是废热，但是对于低品位的建筑采暖而言，则构成巨大的能源浪费。
如果该部分乏汽余热能够充分回收用于供热，可以大幅提高该电厂的供热能力和能源利用效率，增强企业的竞争力，并带来巨大的节能、环保与社会效益。
本工程拟采用基于吸收式循环的热电联产集中供热技术，回收阜新发电厂两台小机乏汽、两台200MW汽轮机乏汽及1台350MW汽轮机循环水余热，在不新建热源，不增加污染物排放的情况下，提高电厂供热能力，工程达产后可实现1710万m2的建筑供热，并为阜新市发电厂余热回收供热技术的发展和应用积累实践经验。
1.5编制依据
（1）阜新发电厂2×350MW及2×200MW机组初步设计
（2）阜新发电厂提供的汽轮机热力特性、现状热电厂机组运行数据及有关厂家提供的设备资料
（3）由鸿源热力公司、市区热力公司提供的热力站参数、供热面积统计表以及阜新发电厂集中供热热网示意图
（4）《热电联产项目可行性研究技术规定》（计基础[2001]26）
（5）《阜新市城市供热总体规划》（2009~2020年）
（6）《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010
1.6编制范围
本项工程可行性研究由北京清华城市规划设计研究院能源规划设计研究所编制。
编制内容包括：
（1）基于吸收式循环热电联产集中供热技术的应用方案
（2）电厂余热回收系统和设备的选择、电控、土建方案设想
（3）有关余热回收机组供汽、供热水以及乏汽、循环冷却水管道的改造方案的设想
（4）电厂余热回收机房和电厂原供热首站热网管道的联通
（5）热力站的吸收式换热技术改造及集中热网的水力计算
1.7工作过程
2011年11月10号北京清华城市规划设计研究院能源所、北京中科华誉有限公司共同到阜新发电厂洽谈循环水余热利用有关问题，并踏勘了现场，并完成了余热回收改造的初步方案。
2月底阜新市政府、中科华誉公司及阜新发电厂达成优化升级供热系统回收阜新发电厂乏汽余热的意向，北京清华城市规划设计研究院能源所（简称清华）再次去阜新发电厂、鸿源热力公司、市热力公司及规划局、市政公用局进行调研，并会同华北电力设计院工程有限公司（简称华北院）进一步深化乏汽余热回收总体方案，华北院接到此项目时，要求完成时间仅为一周，所以各专业所做的工作内容仅限于清华提供的资料及数据进行的，完成项目可行性研究设计。
2.基础资料
2.1气象资料
阜新气候属于北温带大陆季风气候区，冬季严寒少雪，夏季干旱少雨。
全年日照为2903.8h，年平均气温8.7℃，最高气温37.5℃，最低气温-23℃，无霜期180天，最大冻土深度1.4m左右。
常年主导风向为西南向，其次是东北、北两个方向，最大风速16m/s。
年总降水量457.1mm，年蒸发量1941.8mm。
其主要参数如下：
平均气压
987.2hPa
平均气温
8.7℃
平均最高气温
37.5℃
平均最低气温
-23℃
极端最高气温
40.6℃
极端最低气温
-28.4℃
平均相对湿度
58%
平均降雨量
457.1mm
最大冻土深度
1.4m
日平均气温≤5℃的天数
159
历年最大风速
16m/s
全年主导风向
西南向
2.2厂址、地质及水文概况
2.2.1厂址条件
阜新发电厂位于阜新市市区南部，距阜新市中心1.5公里。
厂址以北10公里处有阜新市区主要河流—细河，由东向西流过。
厂区东高西低，高差约1.0米。
电厂海拔高度为169.7m。
2.2.2地质条件
本工程抗震设防烈度Ⅶ度（地面运动加速度为0.1g）。
1）杂填土：
杂色，组成成分差异大，主要成分由粘性土、砖块、碎石及建筑垃圾组成。
松散，稍湿，层厚0.80～4.20米。
底板标高介于169.70～165.10米。
2）粉质粘土：
黄褐色，含少量铁锰结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度，韧性中等，稍湿，可塑。
该地段均有该层出露，层厚1.2～4.90米。
顶板标高介于169.70～165.30米。
底板标高介于165.60～163.30米之间。
3）粘土：
黄褐色，含少量铁锰结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度，韧性中等，湿，硬塑，层厚0.80米，顶板标高165.00米，底板标高164.20米。
4）细纱：
黄色，矿物成分以石英，长石为主，湿—饱和，稍密，层厚0.40～2.50米，顶板标高介于166.50～163.30米，底板标高介于164.80～161.60米。
5）砾砂：
黄色，矿物成分以石英，长石为主，混几少量卵石，颗粒分选性一般，饱和，中密，层厚0.90～5.40米。
顶板标高介于164.80～161.30米。
低板标高介于163.40～157.20米。
6）页岩：
褐色，强风化，顶部以风化成土状，层理明显，层面近于水平，泥质结构，稍湿，硬，层厚3.30～5.00米。
顶板标高介于160.20～157.20米。
低板标高介于153.90～152.70米。
7）页岩：
褐色，中等风化。
层理明显，层面近于水平，岩芯较完整。
呈快状，泥质结构，稍湿，硬，层厚大于4.00米。
2.2.3水文条件
该区的地下水类型主要为潜水，埋深在地表下7.20～8.20米，相应高程为163.10～161.30米。
稳定水位与初见水位变化不大。
含水层主要为第四系冲洪积细纱，粗砂，砾砂及圆砾层，透水性良好。
地下水的补给来源有：
大气降水，细河河水补给；排泄方式则以地下径流为主。
地下水动态主要受大气降水，地表水体的影响，呈季节性变化。
3.供热范围及热负荷
3.1供热范围
本项目集中供热范围为鸿源热力网和市区热力公司一公司的供热区域。
3.2热负荷
3.2.1采暖综合热指标
建筑采暖综合热指标是由所在地区气象条件及建筑物的围护结构特征所决定的。
通过对2010年采暖季的实际运行能耗数据及供热面积的分析统计，推算阜新现状供热系统的采暖综合热指标约为55W/m2，另外《阜新市城市供热总体规划》（2009～2020年）中2010至2015年也采用相近的采暖负荷指标。
本项目可研中的计算分析以此数值为依据。
3.2.2热负荷调查
2010年阜新发电厂采暖季总供热面积为850万㎡。
其中鸿源网约为476万㎡，市热力公司一分公司网约为374万㎡。
根据城市总体规划，阜新市主城区（中心组团）主要向北、向西方向扩展建设用地，并控制铁南矿区规模，西铁地区以旧区改造为主。
根据现状高温水管网联网情况，阜新发电厂增加供热能力后，主要的供热区域应为鸿源热力网及市热力公司一公司和六公司的覆盖范围。
按近期主城区房地产开发规划及市热力公司统计，近期的供热面积如表所示。
表3-1近期阜新发电厂供热区域供热面积统计表
所属公司
热力站名称
设计能力
（万平米）
现状入网面积
（万平米）
未来供热面积
（万平米）
一所
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