忻州135mw机组供热扩能工程初步设计(编辑修改稿)

忻州135mw机组供热扩能工程初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

供热能力 161MW 忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 11 页 目前电厂每台机组乏汽余热均通过空冷岛排放大气，将大量热源白白浪费 掉，采用吸收式热泵即是在采暖期回收这部分热量，增加对外供热量。 本期工程拟对二台机组的乏汽余热通过吸收式热泵加以回收利用，同时通过对两台汽轮机组采暖进行调整额定工况单台机组采暖抽汽达 170t/h，总增加供热能力 301MW，其中乏汽余热利用 234MW，采暖抽汽供热增加 67 MW。 热网首站供热面积增大到 840万平方米。 合理的利用热源、利用吸收式热泵回收凝汽器循环水中的热量，对整个电厂的采暖抽汽进行了整合，提高了电厂的供热能力。 供热能力 462MW 热泵循环技术的利用 2020 年 9 月联合国气候变化峰会 和 2020 年 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2020 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，而是更加强资源的有效利用，关注可持续增长 “节能减排”降耗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、保护环境是根本措施。 忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 12 页 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。 配备溴化锂吸收式热泵，回收电厂部分凝汽器排放大气中热量，达到节能、减排、降耗的目的。 同时作为集中供热主热源的热电厂而言，存在两个关键问题有待解决。 一是汽轮机抽汽在加热一次网回水的过程中存在很大的传热温差，造成巨大的传热不可逆损失。 二是目前大型抽凝式供热机组存在大量的汽轮机凝汽器余热通过冷却塔或空冷岛排放掉，该部分热量可占燃料燃烧总发热量的 20%，为保证汽轮机末端的正常工作。 将这部分凝汽用于供热，相当于在不增加电厂容量，不增加当地排放，耗煤量和发电量都 不变的情况下，扩大了热源的供热能力，为集中供热系统增加了热量，提高了电厂的综合能源利用效率，同时可以减少电厂循环冷却水蒸发量，节约水资源，并减少向环境排放热量，具有非常显著的经济、社会与环境效益。 本项改造工程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) 电厂的乏汽不再依靠空冷岛降温，而是作为各级热泵的低温热源，原本白白排放掉的乏汽余热资源可以回收并进入一次网，仅此一项即可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，不存在能源转换的损失。 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，提高了热效率。 4）通过降低用户侧热网回水温度，吸收式换热机组将一次网供回水温差提高，从而提高管网输送能力，在加大供热量的同时降低了二级热网改造的投资； 5）用户处二次网运行如完全保持现状温度，也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，如清华大学自主研制的利用蒸汽作为热源的余热回收专用机组，再有我国多家企业引进了以溴化 锂溶液为介质的吸收式热泵。 吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称 AHP(absorption heat pump)，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，从而提高了能忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 13 页 源的品质和利用效率。 电厂首站内设置余热回收专用机组，如图 31，以汽轮机抽汽为驱动能源Q1，产生制冷效应，回收乏汽余热 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乏汽余热量之和 Q1+Q2。 图 31 吸收式热泵热收支图 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 其他附件等见图 32。 图 3 2 吸收式热泵原理图 忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 14 页 吸收式热泵以蒸汽为驱动热源，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。 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（ COP1），故称为增热型热泵。 根据不同的工况条件， COP 一般在 ~ 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 ~ 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。 本工程选用余热回收专用机组的参数见表 31。 表 31 本项目余热回收专用机组选型 分类 项目 单位 数值 供热量 MW 270 104kcal/h 23241 一次水 供水温度 ℃ 79 回水温度 ℃ 35 流量 m3/h 5121(a) 接口管径 DN 900 压力损失 kPa 200 蒸汽 蒸汽压力 MPa 蒸汽流量 t/h 60 管径 DN 2 DN600 忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 15 页 汽机乏汽 1汽机乏汽 t/h 180 2汽机乏汽 t/h 180 配电量 kW 100 重量 溶液量 T 90 运输重量（最大单体） T 74 运转重量 T 760 电厂设备参数 机组参数 汽轮机型号 : CZK135/汽轮机型式： 型式为单轴、超高压、一次中间再热、双缸双排汽、供冷供热凝汽式供热机组 冬季额定采暖时功率： 135MW 主蒸汽压力： (a) 主蒸汽温度： 535℃ 最大进汽量： 480t/h 再热蒸汽压力： (a) 再热蒸汽温度： 535℃ 采暖抽汽压力： (a) 采暖抽汽温度： 131℃ 额定采暖抽汽量： 170t/h 额定采暖工况排气量： 180t/h（背压 15KPa） 余热泵站热力系统设计 热力系统 本余热利用工程的热泵房主要设备包括：二台乏汽吸收式热泵、四台疏水泵、及相关辅助设备。 见图 F1572E01CA01J01 本项目的汽水流程为：从外网二级热力站返回热网回水母管的 35℃的热网水首先全部接入一级余热利用泵房，利用 2 号机乏汽的余热加热到 ℃，然后进入二级余热泵房，将热网循环水加热至 79℃，返回原新建热网首站及原有热网首站，经热网循环水泵进入热网供水母管对外供热。 当冬季负荷较大可利用忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 16 页 采暖抽汽在原热网加热器内进行进一步加热，加热至 110℃，经热网循环水泵进入热网供水母管对外供热。 下面是对各主要热力系统的描述： 加热蒸汽系统 本工程中一级热泵站热泵设备不需要驱动蒸汽汽源，二级吸收式热泵站设 备的驱动蒸汽采用母管制，由原 1， 2机组热网加热蒸汽母管 A 列外固定端的综合管架处分别引一路Φ 1020x11 的管道，两根蒸汽管道汇成Φ 1020x11 母管后供给二级热泵站，在二级热泵站出加热蒸汽母管分两路Φ 630x9供给吸收式热泵作为启动汽源。 从 1， 2机组热网加热蒸汽母管引出Φ 1020x11的管道上装有电动蝶阀，两台机组的热网加热蒸汽均可作为热泵的驱动汽源并互为备用，单台机组故障时不影响热泵机组的运行。 热网水系统 由二级热力站返回的两根热网循环水母管，原回水母Φ 720x9，新增热网循环水母 管Φ 820x9，在回水母管流量装置前，电动蝶阀后分别引一路管道，并汇合成Φ 1020x11 经厂区综合管架接至一级余热利用泵房，热网水经一级热泵加热后进入二级余热泵房。 热网水经两级热泵加热后返回新增热网首站，通过热网循环水母管供给新增及原热网加热器进一步加热后供给场外热网循环水母管。 每级吸收式热泵可独立运行，发生事故时可解列，不影响其它热泵运行。 供热系统采用质量双调方式运行：在供热高峰期，从热用户返回的热网回水经除污器过滤，由两级热泵机组升温后，经热网换热器再次加热升温后供至外网热用户，完成一个供热循环，热水参 数为 35/110℃；在冬季供热运行初期及末期，热网水供水温度可在 79至 110℃间调节。 热泵乏汽系统 分别从 2机空冷乏汽管道上接 DN3500 的管道接至一、二级余热泵房热泵机组，作为热泵机组的低温热源； 热泵房疏水系统 本期热泵疏水系统每级热泵机组设置有 2台管道式疏水泵，其中 1台运行 1台备用。 每台热泵的疏水经Φ 219x6的管道接至原 2机空冷凝结水母管，分别排入两台机的热井。 设备选型 忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 17 页 热泵： HRU 型 制热量 274MW 1 组 疏水泵： 130m3/h H=25m 4 台 余热利用泵房布置 余热利用泵房设计原则 本期工程拟按安装二级吸收式热泵设计。 由于地上建筑物和地下管线较多，一级余热利用泵房布置于扩建端 13轴外垂直于主厂房 BC列扩建端，二级热泵房布置在 1机 A 列外凝结水精处理南侧，平行与主厂房 A列。 二级余热泵房分别设置两个集中控制室。 主厂房框架采用钢结构，外护彩钢板。 余热利用泵房主要尺寸 余热利用泵房主要尺寸表（一台机组） 项目 名 称 单位 数 量 一级 热 泵 房 柱距 m 5 跨度 m 6 热泵中心线距 A列柱轴线 m 6 屋顶标高 m 12 厂房总长度 m 16 二级 热 泵 房 柱距 m 6 跨度 m 6 热泵中心线距 A列柱轴线 m 8 屋顶标高 m 9 厂房总长度 m 16 余热利用泵房布置及主要尺寸的确定 本期工程二级余热泵采用纵向顺列布置，热泵中心线平行与 热泵房 AB 列，忻州广宇供热扩能工程 初步设计说明书 北京国电德安电力工程有限公司 第 18 页 一级热泵。