330MW供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告.doc

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1、 XXXX 发电有限公司 XX 热电厂 330MW 供热机组乏汽余热回收利用项目供热机组乏汽余热回收利用项目 可行性研究报告可行性研究报告 XX 电力科学研究院 二一二年五月 目目 录录 1 概述概述 .3 1.1 项目概况3 1.2 编制依据4 1.3 工作简要过程5 1.4 工作组织5 2 热负荷分析热负荷分析 .7 2.1 热负荷现状分析.7 2.2 供热可靠性8 2.3 电厂水质分析8 3 厂址条件厂址条件 .10 3.1 厂址概述10 3.2 水文及气象条件12 3.3 电厂水源13 4 汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较 14 4.1 各种汽轮机排汽冷凝热利用

2、方案分析14 4.2 吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案.17 5 装机方案装机方案 .19 5.1 技术方案分析.19 5.2 余热回收方案.21 5.3 主要工艺系统23 5.4 电气部分24 5.5 热泵站房布置26 5.6 建筑结构部分27 5.7 热工自动化部分28 5.8 采暖通风及空调.28 5.9 消防系统32 6 环境影响分析环境影响分析 .33 6.1 环境保护设计依据33 6.2 采用的环境保护标准33 6.3 环境影响分析及防治措施33 6.4 环境效益分析34 7 劳动安全与职业卫生劳动安全与职业卫生 .35 7.1 劳动安全35 7.2 职业卫生36 8 项目实

3、施的条件和建设进度项目实施的条件和建设进度 .39 8.1 项目实施的条件39 8.2 项目实施的进度41 9 主要设备清册主要设备清册 .42 10 工程投资估算及经济效益分析工程投资估算及经济效益分析 45 10.1 工程投资估算.45 10.2 一期投资经济效益分析46 10.3 二期投资经济效益分析49 11 结论结论 .51 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 4 1 概述概述 1.1 项目概况项目概况 XXXX 发电有限公司 XX 热电厂位于 XX 北疆电网的乌昌负荷中心，是乌 昌负荷中心的主力电源之一，同时也是乌昌城网中的一座重要热电

4、厂。该热电 厂 2330MW 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 发电有限公司 XX 热电厂装机为 2330MW 燃煤亚临界直接空冷供 热式汽轮发电机组，配 21180t/h 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。一期工程于 2009 年 10 月开工建 设，2011 年 11 月第一台机组投产发电并开始带供热，2011 年 12 月第二台机组

5、 投产发电。 采暖抽汽参数定为 0.43MPa(a)，248，汽源来自 1、2 号汽轮机 5 段抽汽， 每台机组额定采暖抽汽量 370 t/h。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2012年达到650万m2，到2013年达到80

6、0万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 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 5 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 十二个五年规划纲要提出了“十二五”期间单位国内生

7、产总值能源消耗降低 16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17%。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。 火电厂低温乏汽的能量约占电厂耗能总量的30%以上，充分利用这部分能 量可以为XX热电厂利用2330MW供热机组进一步拓展供热市场的提供支持， 同时也能增加电厂的供热安全裕量，对企业发展的是一个良好机遇。 因此本项目的实施不仅会使XX热电厂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

8、。 本项目将利用XX电厂现有厂区内的场地，分两期进行供热机组的乏汽余热 回收，一期安装341.01MW的热泵，回收现有一台330MW供热机组部分乏汽 余热49.36MW，可增加供热面积约82万m2，满足规划供热面积450万m2的需求， 二期安装542.50MW的热泵，回收现有剩余乏汽余热85.26MW，可新增供热 面积约142万m2，满足规划供热面积1200万m2的需求。通过两期工程实现乏汽 余热回收并用于供热，提高现有机组的供热能力和经济性。 1.2 编制依据编制依据 本项目可行性研究报告的编制依据下列文件和资料开展工作： 中华人民共和国能源法 （征求意见稿） ； 国家发展改革委员会有关产业

9、政策、节能政策和法规； 采暖与通风空气调节设计规范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GB502532010； 工业金属管道工程施工质量验收规范GB501842011； 现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB502362011； 建设单位提供的经确认的其它资料 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 6 1.3 工作简要过程工作简要过程 我院受建设单位的委托，开展 XX 热电厂 330MW 供热机组乏汽余热回收 利用项目

10、可行性研究工作。为保证本项工作的顺利开展，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，我院有关专业人员多次赴 XX 电厂进行现场调查，进一步落实项目建设的 外部条件。现场调查中，我们重点踏勘了厂区、空冷系统、热力系统等；与建 设单位有关人员就本项目的设计原则和思路交换了意见。 1.4 工作组织工作组织 本可行性研究报告由 XX 电力科学研究院负责编制，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

11、理： 专业主管和专业主设人见表 1.4-1。 参加本报告编、校人员参加本报告编、校人员 表 1.4-1 序号序号专专 业业专专 业业 主主 管管主要设计人主要设计人 1热 机 2电气一次 3电气二次 4照 明 5通 讯 6结 构 7建 筑 8总 交 9暖 通 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 7 序号序号专专 业业专专 业业 主主 管管主要设计人主要设计人 10水工结构 11供 水 12给 排 水 13热 控 14环 保 15技 经 16工程地质 17水文气象 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 8

12、2 热负荷分析热负荷分析 2.1 热负荷现状分析热负荷现状分析 本项目供热范围包括 XX 市中山西路以南、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 214 万 m2、2010 年建筑 面积将达到 621 万 m2、2020 年建筑面积将达到 1231 万 m2。目前 XX 热电三 期接待的面积约为 376 万平方米，其中供热首站接带约 170 万 m2，其他 206 万 m2由换热站热水炉接带，到 2012 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

13、，保守估计 2012 年下半年接带 450 万 m2，2013 年接带面积达到 800 万 m2，2014 年接带面积达到 1200 万 m2。 XX 市现状建筑的综合热指标为 84W/m2。根据城市热力网设计规范 GJJ342002及 XX 市城乡建设委员会于 2004 年发布了文件昌市建发 （2004）99 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 ，并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 45W/m2，其他公共建筑热指 标取 70W/m2，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 55

14、W/m2。 XX 市冬季采暖期按室外环境温度+5为计算期，从当年 10 月 25 日供热 至次年 4 月 15 日，采暖期约 173 天。采暖期室外平均温度-9.5，室外采暖设 计温度-25。本项目采暖供热面积在 2010 年为 620.7 万 m2，其最大热负荷为 403.41MW，近期 2011 年两台机组投产时最大热负荷为 491MW，2015 年（中 期）总热负荷约为 570MW，远期 2020 年 XXXX 新热电厂供热区域中每平米采 暖供热面积最大热负荷约为 60W，其最大热负荷为 738.82MW。 近期 2011 年供热最大热负荷：491MW 近期 2011 年供热平均热负荷：

15、491(18+9.5)/(18+25)=314.1MW 近期 2011 年供热最小热负荷：491(18-5)/(18+25)=148.4MW 近期 2011 年采暖最大负荷利用小时为：17324(18+9.5)/（18+25)=2655.3h 近期 2011 年采暖供热量：Q=314.110636004152/109=469.5 万 GJ 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 9 远期每平米采暖供热面积最大热负荷：738.82106/(1230.54104)=60W 远期供热平均热负荷：1230.5410460(18+9.5)/（18+25)=472

16、.18MW 远期供热最小热负荷：1230.5410460(18-5)/(18+25)=223.21MW 远期采暖最大负荷利用小时为：17324(18+9.5)/(18+25)=2655.3h 远期年采暖供热量：Q=472.1810636004152/109=705.77 万 GJ 2.2 供热可靠性供热可靠性 本项目由于利用汽轮机低压缸排汽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五段抽汽还是作为低温热源的汽轮机乏汽， 均与 1 号机组和 2 号机组相连，两台机组互为备用。因此本 330MW 空冷机

17、组 乏汽余热回收利用项目提高了 XX 电厂的供热可靠性。 2.3 电厂水质分析电厂水质分析 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 10 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。 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告

18、 11 3 厂址条件厂址条件 3.1 厂址概述厂址概述 3.1.1 厂址地理位置厂址地理位置 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 871630 8721之间，北纬 435730440230之间。 厂址地处 XX 市辖区，位于 XX 市区以北约 3km，XX 市至友丰四队 X121 道路东侧 50 米处。厂址所在位置可利用面积约 70 公顷，南北长 900 米，东西 长 800 米。厂址以东南 4km 为第二污水厂，地处东经 8719.82，北纬 44 03.91。厂址地势平坦开阔，东南高西北低，地面

19、自然坡度约 0.6%，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 19.65 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 9.7 公顷。 3.1.2 工程场地概述工程场地概述 场地广泛分布第四系上更新统冲、洪积堆积物，主要由粉土及碎（砾）石 土组成。地表有盐渍化现象，地下水最高水位埋深在 6.43-11m 左右；地基土在 水平和垂直方向上分布不均匀，地基土：粉土 fak =140220kpa，砂、砾石 fak =200300kpa。不满足主要建（构）筑物对天然地基的要求，需对其进行人工 地

20、基处理方式。 3.1.3 厂址自然条件厂址自然条件 3.1.3.1 工程地质 拟定厂址地处 XX 市辖区，该场地位于 XX 市滨湖乡，区域地貌环境位于 头屯河冲洪积扇中部，地势由南向北倾斜，南高北低，坡度不大。场地地形平 坦、开阔，地面自然坡度约为 5，地貌形态单一，属头屯河阶地，海拔高 程约 537539m。场地地层主要由第四系山前冲、洪积物、湖积物交错沉积组 成。 3.1.3.2 地质 依据岩土工程勘察规范 （GB 500212001） ，本工程重要性等级按一级 考虑，场地为中等复杂场地，地基为中等复杂地基，综合以上因素确定本工程 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目

21、 （初）可行性研究报告 12 岩土勘察等级为甲级。厂区场地内没有全新世活断层通过，厂区附近不存在有 威胁的地质构造，较适宜进行工程建设。 拟建厂区场地地形平坦，开阔，地层结构较为复杂，不会发生滑坡、崩塌， 泥石流地面沉降，震陷等破坏性危害。场地内未见采空区或洞穴等不利地段。 3.1.4 交通运输交通运输 3.1.4.1 铁路运输铁路运输 XX 州境内有两条铁路线通过：兰（州）新（疆）铁路线西段和乌（鲁木 齐）甘（河子）铁路。兰新铁路线西段，为国家铁路，东起乌鲁木齐与兰新铁 路相接，途经 XX 市、石河子市、奎屯市、博乐市，西至阿拉山口口岸，是北 疆地区的交通大动脉。在 XX 州境内设有 XX

22、火车站和军户火车站。XX 火车站 为四等客货站，现有 4 股道，最大有效长 911 米，最小有效长 875 米，正线有 效长 887 米。另有 2 股货物线，最大有效长 150 米。军户火车站为四等客货站， 现有 3 股道，最大有效长 911 米，最小有效长 874 米，正线有效长 874 米。该 车站为榆树沟厂址的接轨站及编组站，经实地考察，具备改扩建的条件。 3.1.4.2 公路运输公路运输 XX 州主要公路干线长达 2000 余 km，具备强大的运输能力。312、216 两 条国道、吐乌大高等级公路、乌奎高速公路及其它省、县乡道路，将全州八县 市相连。州府距乌鲁木齐国际机场、乌鲁木齐火车

23、西站、北站均在 18km 以内， 形成了公路、铁路、航空立体交通网。全州主要公路干线长达 2000 余 km，具 备强大的运输能力。 312 国道：东起上海市，西至霍尔果斯口岸。其中乌鲁木齐市至伊宁市段， 亦称乌伊公路，是北疆的经济大动脉。乌鲁木齐至 XX 段为一级公路，路面宽 24 米； 216 国道：南起乌鲁木齐市，北至阿勒泰地区布尔津县，二级公路，路面 宽 9 米。 硫磺沟矿区公路：南起硫磺沟矿区，北至头屯河镇（八一钢铁厂） ，通过八 一钢铁厂进厂公路向东北方向与 312 国道相接，三级公路，路面宽 9 米。 本工程依托道路为 312 国道、216 国道、硫磺沟矿区公路、县道 X121。

24、 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 13 3.2 水文及气象条件水文及气象条件 XXXXXX 新热电厂址位于位于 XX 市北郊，地处天山北麓平原地区，准葛 尔盆地南缘，为温带大陆性干旱气候。其主要气候特点：冬冷夏热，气温年较 差、日较差大，春、秋温度变化剧烈。降水较少，年际变化不大。春、夏多大 风，冬季多阴雾天气，冻土深厚。 XX 气象站近 10 年全年主导风向为西南风 SW，频率为 9.1%。根据空冷气 象资料在新建的厂址的 40 米高度，气温24、25、26，平均风速 3m/s、4m/s、5m/s、6m/s 时的主以西北偏西风（WNW）为主。

25、 XX 市气象站地理参数气象站地理坐标：北纬 4401，东经 8726， 海拔高度 577.5 米,气象站位于市区人口密集区，周围多为楼房建筑。拟选场地 与 XX 市气象站的直线距离约 3km 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：以下为 XX 气象站近 52 年（资料年代： 19562007 年）主要气象参数如下： 资料年代：19562007 年 年平均气温： 7.1 年极端最高气温： 43.5（2004 年 07 月 14 日）

26、年极端最低气温： -37.7（1966 年 12 月 20 日） 年平均降水量： 238.2mm 最大一日降水量： 58.4mm（2003 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： 291.3mm(1999 年) 年平均蒸发量： 1750.7mm（小型蒸发器） 年最大蒸发量： 2165.8mm(1965 年) 年平均气压： 952.8hpa 年平均相对湿度： 61% 年最小相对湿度： 0（1982 年 8 月 20 日、1989 年 3 月 30 日） 昌吉三期电厂 330MW 空冷供热机组乏汽余热回收利用项目 （初

27、）可行性研究报告 14 最大冻土厚度： 超过 150cm（1969 年 2、3、4 月出现 59 天） 年平均风速： 1.9m/s(10 分钟) 年主导风向： 西南风(SW) 最大风速： 22.0m/s，风向：NNW，1987 年 6 月 2 日 （1997 年到 2004 年无记录） 年平均雷暴日数： 7.3 天 年最多雷暴日数： 16 天(1959 年) 年平均雾日数： 17.2 天 年最多雾日数： 40 天(1987 年) 年平均大风日数： 13.6 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 2 3.

28、3 电厂水源电厂水源 根据水资源论证报告结论意见，XX 第二污水处理厂的中水 97%保证 率的水量能满足一期电厂 2330MW 供热机组设计水量要求，事故备用水源为 XX 第二水厂水源。一期工程电厂用水全部采用城市中水（XX 第二污水处理厂） 。由于污水处理厂出水口与厂区地面高差较大,可实现重力输水。污水厂至滨湖 乡厂址的工业补充水管线路径为：污水厂-园艺厂-滨户三队-厂址。管线长约 7km，双管铺设，为 2 条 DN350 的钢骨架聚乙烯管道，管道总长约 14km。厂 区设置中水深度处理设施及净化站,对化学和工业水进行预处理。事故备用水源 管线长约 10km，单管铺设，为 1 条 DN250

29、 的钢管。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 15 4 汽轮机乏汽冷凝热回收方案汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较比较 4.1 各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析 4.1.1 汽轮机低真空运行供热技术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

30、热器中进行二级加热，见图 4.1-1。 图 4.1-1 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

31、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 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 16 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。 4.1.2 压缩式热泵回收余热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

32、 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。 4.1.3 集中设置吸收热泵供热方式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。 2008 年赤峰富龙热电厂余热回收项目和 2009

33、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 0.5MPa（表）饱和蒸汽作为驱动热 源。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 17 图 4.1-2 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

34、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。 4.1.4 “NCB”新型供热机组新型供热机组 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

35、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。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 18 图 4.1-3 “NCB”新型供热机组 但是 XXXXXX 热电厂如果应用该项技术改造要受两方面的局限：原 330MW 的供热机组为单轴汽轮机，如果改造为双轴汽轮机，需要解决排汽缸 结构、

36、轴向推力的改变等因素的影响，同时需要完成汽轮机叶轮的改造等工作， 改造过程需要停机，改造难度大。 4.2 吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案 4.2.1 吸收式热泵技术概述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

37、维 持机组运行而需加入的高温驱动热源热量的比值，按工况的不同可达 1.72.4。 而常规直接加热方式的热效率一般按 90%计算，即 COP 值为 0.9。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。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 19 4.2.2 蒸汽型吸收式热泵技术介绍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 4.2-1 如下： 图 4.2-1 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

38、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。 浓浓缩缩器器 加加热热器器取取热热器器 控控制制系系统统 汽汽 水水 汽汽 稀稀 浓浓 再再热热器器 辅助设备 余余热热进进 供供热热水水出出 驱驱动动热热源源出出 驱驱动动热热源源进进 供供热热水水进进 余余热热出出 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 20 5 装机方案装机方案 5.1 技术方案分析技术方案

39、分析 5.1.1 乏汽余热回收利用装机方案乏汽余热回收利用装机方案 本 330MW 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 化锂热泵技术将乏汽中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，另外能够从乏汽中提取热量与乏汽在凝汽器出口的温度 有着直接的关系，因此为满足将乏汽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 XX 电厂近期热负荷以及目前机组所连接热网的分析，由

40、于短期内 供热面积还达不到设计值，因此初步选取其额定抽汽工况和实际供热运行参数 作为热泵选型的基础，在主汽进汽量为额定时，回收乏汽的部分余热，在其它 工况可以通过调整主蒸汽的进汽量或乏汽进热泵机组等措施满足机组和热泵安 全、平稳的运行，保证供热的需求。 XX 热电厂现有 2330MW 机组，单台机组额定采暖抽汽工况下，采暖抽 汽来自于五段抽汽，其流量分别为 370t/h，汽轮机排汽量 630t/h。根据 XX 电厂 的带供热面积的发展情况，即 2011 年接带 170 万 m2，2012 年保守估计接带 450 万 m2，2013 年保守估计接带 800 万 m2，本项目首先考虑在供热面积达到

41、 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 （0.35MPa.a）回收一台机组的部分排汽冷凝热 49.36MW（77.8t/h），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 85.26MW（134.5t/h）， 来满足最终的供热需求。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 21 5.1.1 系统工艺原则流程图系统工艺原则流程图 1）原系统供热工艺流程图 图 5.1-1 原系统供热工艺流程图 2）吸收式热泵供热工艺流程图

42、图 5.1-2 吸收式热泵供热工艺流程图 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 22 5.2 余热回收方案余热回收方案 5.2.1 一期余热回收方案（满足一期余热回收方案（满足 450 万万 m2 供热需求）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（0.35MPa.a，240，101.5t/h）作为吸收 式热泵的驱动汽源，回收#1 汽轮机组的乏汽余热 49.36MW（8Ka，41.5， 77.86t/h）

43、 ，用于加热热网水，使 4500t/h 的一次网热网回水从 55提升到 78.5， 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。 5.2.1.1 一期余热回收工艺流程 5.2.1.2 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 5.3-1 表表 5.3-1 双良蒸汽型吸收式热泵性能参数双良蒸汽型吸收式热泵性能参数 型 号XRI2.5-8-4100(55/78.5) kW41010 制 热 量 104kcal/h2625 进出口温度 5578.5 流 量t/h1300 热 水 阻力损失mH2O0.11

44、 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 23 接管直径（DN）mm450 进出口温度KPa.A8 进出口温度 41.6 流 量t/h27.38 乏 汽 接管直径（DN）mm1000x2 压 力(表压)MPa125 耗 量kg/h0.25 凝 水 温 度 39.3 凝 水 背 压（表压） MPa 90 汽管直径（DN）mm 0.05 蒸 汽 凝水管直径（DN）mm350x2 电 源 3 - 380V - 50Hz 电 流A155 电 气 功率容量kW50 长 度9500 宽 度9000 外 形 高 度 mm 6800 注： (一) 技术参数表中各外部条件

45、-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 0.25MPa（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 20100%，余热水流量适应范围为 60120%。 (四) 热水、余热水侧污垢系数 0.086m2K/kW (0.0001m2h/kcal)。 (五) 热水、余热水水室设计承压 0.8MPa（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 HG/T20592-2009。 5.2.2 二期余热回收方案（满足二期余热回收方案（满足 1200 万万 m

46、2 供热需求）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（0.35MPa.a，240， 175.3t/h）作为吸收式热泵的驱动汽源，回收#1 汽轮机组的乏汽余热 85.26MW（8Ka，41.5，134.5t/h） ，用于加热热网水，使 6500t/h 的一次网热 网回水从 55提升到 83.11，该部分热网水与一期进热泵的热网水 （4500t/h，78.5）混合，混合后的热网水（11000t/h，81.23）进入热网首站， 用于满足

47、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。 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 24 5.2.2.1 二期余热回收工艺流程 5.2.2.2 二期余热回收热泵主要参数 项目热泵 热泵总供热量（MW）212.51 热水进出口温度（）55/83.1 热网水流量（t/h）6500 乏汽进出热泵温度（）41.5/41.5 额定回收乏汽余热（MW）85.26 驱动蒸汽压力及温度0.35/240 蒸汽凝水出热泵温度（）90 热泵台数5 热泵单机功率（MW）42.50 单台热泵功率容量（kW）6

48、0 单台热泵外形尺寸（m） 9.59.06.5 5.3 主要工艺系统主要工艺系统 5.3.1 蒸汽和疏水系统蒸汽和疏水系统 在现有两台 330MW 机组的五段抽汽合并形成的采暖蒸汽母管上引出一路 昌吉三期 330MW 空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 25 蒸汽管道，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 25m3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。 5.3.2 热网循环水系统热网循环水系统 本项目需要在原热网循环水系统基础上在热网回水母管上增加旁路连接到 热泵站房作为热泵的