建投国融国泰热电循环水余热利用项目可行性研究报告.doc
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1、13- F00086E12K -A00 建投国融国泰热电循环水余热利用项目建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告可行性研究报告 工程咨询(甲级):20320070011 ISO9001 质 量 认 证:05008Q10073R1L 工程设计(甲级):030001-sj ISO14001 环 境 认 证:05008E20043R1L 工程勘察(甲级):030001-kj GB/T28001 职业健康安全认证:05008S10046R1L 2011 年年 07 月月 石石 家家 庄庄 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 HBED 河北省电力勘测设计研究院 批批 准:周新
2、军准:周新军 审审 核:李江波核:李江波 于海洪于海洪 校校 核:李核:李 辉辉 于海洪于海洪 郝中科郝中科 赵赵 志志 陈陈 松松 杨金芳杨金芳 齐建召齐建召 王武君王武君 李忠民李忠民 李李 岩岩 编编 写:白树强写:白树强 杜晓光杜晓光 李逢时李逢时 王维宏王维宏 王王 杰杰 孙俊莲孙俊莲 孔莉倓孔莉倓 郭文宇郭文宇 宁丽媚宁丽媚 季春晖季春晖 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 i 目目 录录 1 概述概述3 1.1 设计依据和设计范围3 1.2 工作过程4 2 设计基础资料设计基础资料4 2.1 厂址位置4 2.2 地址、地震、水文气象4 2.3 循环水水质5 2.4
3、 煤质资料6 3 热负荷分析热负荷分析7 3.1 供热现状7 3.2 项目建设的必要性9 3.3 建设规模9 4 热泵循环技术的利用热泵循环技术的利用10 4.1 吸收式热泵说明及原理11 4.2 本工程选用吸收式热泵的参数14 5 工程设想工程设想15 5.1 总平面布置15 5.2 电厂设备参数19 5.3 热泵站布置20 5.4 水工部分22 5.5 电气部分26 5.6 热工控制28 5.7 土建部分30 6 节能和合理使用能源节能和合理使用能源30 6.1 吸收式热泵30 6.2 电动机30 6.3 管道散热损失30 7 环境保护环境保护30 7.1 环保概况30 7.2 环境效益分
4、析32 7.3 社会影响分析33 8 电厂劳动安全和工业卫生电厂劳动安全和工业卫生34 8.1 执行的有关主要规程、规范34 8.2 主要防治措施34 8.3 劳动安全及工业卫生机构与设施35 8.4 安全教育35 9主要设备材料清册主要设备材料清册35 10 投资估算及财务分析投资估算及财务分析38 10.1 投资估算38 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 ii 10.2 财务分析41 11 结论及建议结论及建议42 11.1 结论42 11.2 建议43 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 3 1 概述概述 河北兴泰发电有限责任公司位于河北省邢台市南郊,京
5、广铁路及 107 国道 的西侧,距市中心约 6 公里,公司是由原邢台发电厂于 1998 年改制组建的发 电公司。邢台发电厂始建于 1970 年,一、二期工程于 1975 年建成,共装机 3 台发电总容量 100MW,按照国家政策,已于 2002 年 5 月底全部退役。从 1983 年 7 月至 1992 年 10 月,在一、二期工程以东 600 米的新厂区连续进行 了第三、第四、第五期工程的扩建,共装机 6 台 200MW 超高压一次中间再热 国产机组,1999 年起,又对其中的 5 台汽轮机进行了通流部分改造,使之额定 出力达到 220MW; 2005 年,扩建两台 300MW 供热机组(1
6、0、11 号机),锅炉采用北京巴 布科克威尔科克斯有限公司生产的 B&WB1025/17.5M 型锅炉,为亚临界 参数、自然循环、一次中间再热、固态排渣、单炉膛单汽包平衡通风、露天布 置、全钢构架的 型煤粉锅炉。汽轮机为东方汽轮机厂制造的亚临界压力、一 次中间再热 300MW,单轴 2 缸 2 排汽采暖抽汽、凝汽式汽轮机。发电机为东 方电机股份有限公司设计制造的 300MW 水氢氢冷却汽轮发电机,采用静态励 磁。设计供热面积为 1100 万平方米。 受建投国融公司委托,本项目对电厂循环水余热利用进行可行性研究,实 现能源的高效利用,符合国家“节能减排”的国策。 1.1 设计依据和设计范围设计依
7、据和设计范围 1.1.1 设计依据 1)河北建投国融能源服务有限公司委托。 2) “邢台国泰 2*300MW 热电厂循环水余热回收项目技术方案” 3)国泰电厂各专业施工图、竣工图。 4)国泰电厂提供的运行数据。 5) 有关的法令、法规、标准及专业技术规程等。 1.1.2 设计范围 1) 吸收式热泵及附属管道系统。 2) 新设循环水升压泵及附属管道系统。 3) 余热利用项目厂用电 6kV/380V 电气连接方式。 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 4 4) 设置必要的测量仪表对各介质压力,温度,流量进行测量。 5) 热泵站结构设计,工艺系统设计,电气及控制系统。 6) 投资估算
8、及经济效益分析。 1.2 工作过程工作过程 受国融公司邀请,2011 年 4 月 26 日我院汽机、暖通专业技术人员与国融 公司领导和技术人员一同赴邢台电厂,与邢台国泰公司有关领导和技术人员就 循环水余热利用有关问题进行了广泛的交流,并查看现场。2011 年 5 月 13 日, 我院接到国融公司委托函关于委托建投国融国泰热电循环水余热利用项目设 计的函 ,2011 年 5 月 16 日,我院组织汽机、暖通、水工、土建等专业技术人 员再次赴邢台电厂,对蒸汽参数、汽轮机热平衡进行讨论,并对热泵机房位置 进行初选。随后,我院汽机专业人员与汽机厂密切联系,对汽轮机供热工况的 不同抽汽量工况进行热平衡计
9、算。随着工作深入,2011 年 6 月 13 日,在邢台 电厂召开有关技术问题评审会,对蒸汽参数、循环水参数、厂址选择等重要问 题进行了讨论,并达成一致意见。 2 设计基础资料设计基础资料 2.1 厂址位置厂址位置 河北邢台国泰发电有限责任公司位于河北省邢台市南郊,西距邢台煤矿 2.5km,东与京广铁路及 107 国道相距 1.5km,北距东由留村 1.5 km,距离东由 留村北部的七里河约 2.5km,距市中心约 6 公里。 2.2 地址、地震、水文气象地址、地震、水文气象 2.2.1 工程地质 邢台电厂位于太行山东麓山前冲洪积倾斜平原,北为七里河,南为大沙河, 东靠京广铁路,西与邢台煤田毗
10、邻,地势较为平坦,地面标高 73.0775.46m,地形上属七里河、大沙河之河间地块地貌单元。 本工程建设场地地层为第四系冲洪积地层,岩性交错沉积,相变复杂频繁, 地层厚度变化较大。 2.2.2 地震 根据中国地震动参数区划图 (GB18306-2001) ,邢台市一般建设工程抗 震设防要求地震动峰值加速度按0.10g,地震动反应谱特征周期按0.40s,对应地 震基本烈度为度。 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 5 2.2.3 气象条件 - 极端最高气温 41.8 - 极端最低气温 -22.4 - 年平均气温 13.5 - 年平均相对湿度 63 % - 年平均气压 100.2
11、 kPa - 年降水总量 529.3 mm - 年平均风速 1.9 m/s - 最大风速 15.7 m/s - 全年主导风向 SSE、S 2.3 循环水水质循环水水质 循环水补充水采用邢台水业集团金源中水开发有限公司来水+冀中能源邢台 矿污水处理厂来水+邢台市朱庄供水有限公司来水+弱酸离子交换器出水。循环 水处理采用 TS 系列缓蚀阻垢剂,浓缩倍率控制在 3.5 以下,未来预期浓缩倍率 控制在 5 以下。 表 2-1 中水处理系统出水水质控制标准 序号检测项目单位控制标准 1PH7.0-8.5 2CODcrmg/L40 3BOD5mg/L5.0 4SSmg/L5.0 5NH4-Nmg/L1.0
12、 6 总磷(P 计) mg/L0.5 7 浊度 NTU3.0 8 粪大肠细菌个 1000 9 溶解性固体 mg/L1000 10Ca2+mg/L30-90 11Mg2+mg/L30 12Cl-mg/L250 13 总碱度 mg/L50-150 14SO42-mg/L125 15 游离余氯 mg/L 末端 0.1-0.2 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 6 表 2-2 热泵机组热源水分析控制指标 循环水单位 项目指标 mg/l pH8.4 电导率 2500s/cm Ca2+ 350mg/l Mg2+150mg/l Cl -500mg/l 浊度 20NTU C0Dcr mg/l
13、 BOD5 mg/l 氨氮 3mg/l 总铁 1.0mg/l 碱度 7.5mmol/l 余氯0.51.0 mg/l 腐蚀率 碳钢1) , 故称为增热型热泵。根据不同的工况条件,COP 一般在 1.651.85 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在 75时 COP 较高,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 0.20.8MPa 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。 4.1.3 在电厂的应用: 图 4-3 为吸收式热泵在电厂回收余热
14、的应用。汽轮机凝汽器的乏汽原来通 过循环水经双曲线冷却塔冷却后排放掉,造成乏汽余热损失,而循环水由 26 经凝气器后温度升为 30。现采用吸收式热泵,以 30的冷却水作为低温热源, geac QQQQ 11 ge ace ggg QQ QQQ COP QQQ 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 14 以 0.5MPa 的抽汽作为驱动热源,加热 5080左右的采暖用热网回水,循环 冷却水降至 26后再去凝汽器循环利用。这样可回收循环水余热,提高电厂供 热量,即提高了电厂总的热效率。 图 4-3 电厂利用热泵实例 4.2 本工程选用吸收式热泵的参数本工程选用吸收式热泵的参数 根据
15、3.3 节建设规模,选定蒸汽型吸收式热泵性能参数如下: 表 4-1 蒸汽型吸收式热泵性能参数 以下为单台吸收式热泵机组技术参数 项项 目目单单 位位规规 格格 机组台数台 9 机组型号 RHP263 kW26292 单台制热量 104kcal/h2261 进/出口温度 55 73.5 流量 m3/h1222.2 水压损失 mH2O4.4 接管尺寸 mm400 热 水 水室承压 MPaG0.8 回收余热量 MW10.94 进/出口温度 3427.95 流量 m3/h1555.6 水压损失 mH2O6.6 接管尺寸 mm500 热 源 水 水室承压 MPaG0.8 建投国融国泰热电循环水余热利用项
16、目 可行性研究报告 15 蒸汽压力 MPaG0.3 蒸汽耗量 t/h23.11 蒸汽温度 饱和 凝水出口背压 MPaG 0.02 凝水温度 85 蒸汽接管尺寸 mm3002 驱动 蒸汽 凝水接管尺寸 mm802 电压频率 VHz380503 电源容量 kVA65.7 总电流 A99.1 溶液泵 kW152 喷淋泵 kW 冷剂泵 kW1.52 控制辅 助动力 真空泵 kW0.75 堵管率 %3 负荷调节范围 %20-100 使用寿命年 25 COP(保留 2 位小数) 1.72 外形尺寸(长宽高) mm1060041005780 最大搬运重量 t56.4 运转重量 t121.4 5 工程设想工程
17、设想 5.1 总平面布置总平面布置 5.1.1 老厂总平面布置简述 兴泰国泰热电厂为 2300MW 供热机组,总平面布置布置非常紧凑。汽机 房朝西,锅炉房和烟囱朝东;主厂房固定端朝北,扩建端朝南,现固定端老厂 拆除后可以向南北两方向扩建。 电厂扩建方案见图 5-1。 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 16 220KV电气出线 图 5-1 电厂扩建方案图 5.1.2 工程总平面布置 本项目增加的建构筑物有:吸收式热泵机房及控制室;热泵及各种压力泵; 从 11 号机组汽机房 A 引出 2 条 DN600 的架空蒸汽管道。由于 A 列外各种管道密 集,空余场地很少,本项目的布置十分
18、困难。经对场地的布置资料详细分析, 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 17 并反复勘察现场,对总平面布置初步安排如下: 1)热泵站及控制室:热泵站包括热泵、凝结水泵以及热力管道,本改造项 目可以提供两个方案布置: 方案一:布置在 11 号机组和热网站的南侧空地上,此方案地下管道较少, 施工方便,但在施工过程中需采用相应措施,以避免对主厂房基础产生影响。 当本次改造项目不能按时投运时,可以预先在原设计热网供回水管道上预留与 本次改造相接的接口,不影响 10、11 号机组维持原来状态对外供热。待热泵站 具备投运条件时随时可以接入系统,供热可靠性得到提高。方案一布置图见图 5-2。
19、 图 5-2 热泵机房布置方案一 方案二:布置在 11 号机组热网站西侧外层,热泵布置在 10、11 号机组凝 汽器循环冷却水管道上,由于地下管道较多,热泵基础施工困难,热泵机房压 在循环水管道上,对今后的运行维护影响很大,而且 11 号机组原设计的热网供 回水管道穿过本方案热泵站内,所以原设计 11 号机组的部分热网供回水管道必 须在本项目开工时拆除,当热泵系统不具备按时投运条件时,11 号机组热网彻 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 18 底不能运行,供热存在一定风险。方案二布置图见图 5-3。 图 5-3 热泵机房布置方案二 以上两方案热泵站大小相同,长 40.05 米
20、,宽 30 米,面积为 1201.5m2,热 泵站一层为热泵、凝结水泵以及热力管道,二层为电气、热控专业设备。从总 平面布置来看,两个方案均不影响电厂扩建。 方案 1 热泵机房布置在 11 号热网加热器南侧,地下有 5 条管线需改造,循 环冷却水、热网水接管距离较短,在建设期对原供热系统无影响。 方案 2 热泵机房布置在 11 号热网加热器西侧,地下布置有循环冷却水管道, 地上布置有原供热管架,本工程实施时,须先拆除热网管架,在循环冷却水管 道之间打桩,对 A 列外多条管线进行改建外,泵房压在循环水管道上,对电厂 原系统影响较大,尤其热网管架的拆除,将影响 2011 年冬季供热,对本工程建 设
21、进度要求严格,出现工期延误将影响供热,产生不可估量的社会影响。 综上所述,推荐采用方案 1 的布置方案。 2)蒸汽管道:本项目从 11 号机热网站两侧 6.3 米层引出 2 条 DN600 的蒸 汽管道,穿出热网站后在零米布置减温器,经减温后的蒸汽分别从热泵站两侧 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 19 进入热泵站后合并为一母管,架空布置在热泵上方。 3)热网循环水管道:本次改造将外网回水管道用与母管相同的管道接到 9 台热泵机组进行加热。热泵出口的循环水分别接至原来的 10、11 号机组热网加 热器的热网回水管道上,继而进入两台机组的热网加热器加热后沿用原来的热 网供水管道
22、送至热用户。热泵布置采用方案一时,为保证冬季供热可靠性,在 热泵系统进出水干管及热网回水母管上设置切换用电动阀门,当热泵机房故障 时,可将热网回水沿原有管路送至热网加热器对外供热。 4)循环水管道:循环水通过升压泵进入热泵,经热泵吸收热量后,大部分 循环水返回到#11 机凝汽器入口,为调节凝汽器出口循环水温度,另一部分循 环水进入#10 机凝汽器出口循环水管道,去往 10#冷却水塔进行冷却,实现两塔 合一的运行方式。详见水工部分论述。 5)建筑物零米标高及排水措施:热泵站和原主厂房零米标高相同,为 75.30m。 6)土方工程量:本工程土方量暂估算为挖填总计 5000 方。 从蒸汽管道、热网循
23、环水及循环冷却水管道改造方案来看,方案 1 及方案 2 管路改造距离均较短,在实施过程中均对原系统影响较小。热泵系统投产后, 11 号凝汽器循环水进水温度略高,但可通过循环水加压泵调节上塔(10 号冷却 塔)流量,达到温度控制的目的。 5.2 电厂设备参数电厂设备参数 5.2.1 机组参数 10、11 号机组汽轮机型号: C300/220-16.67/537/537 型 建投国融国泰热电循环水余热利用项目 可行性研究报告 20 汽轮机型式 亚临界中间再热单轴二缸二排汽抽凝两用汽轮机 额定功率 300MW 最大连续功率 320.11MW 主蒸汽压力 16.67MPa(a) 主蒸汽温度 537 额
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