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電廠循環(huán)水余熱-熱泵集中供熱工程可行性研究報(bào)告(參考版)

2025-03-03 22:33本頁面
  

【正文】 34 表 3- 1 深度處理站設(shè)計(jì)出水控制指標(biāo) 序號 基本控制項(xiàng)目 單位 數(shù)量 備注 1 外觀 透明 2 PH ~ 9 3 懸浮物 (SS) mg/l ?5 4 化學(xué)需氧量 (CODcr) mg/l ?30 5 生化需氧量 (BOD5) mg/l ?5 6 NH3N mg/l ?3 電廠運(yùn)行中循環(huán)水的作用提供汽輪機(jī)凝汽器、汽輪機(jī)潤滑油閉式冷卻器等冷卻設(shè)備。污水深度處理站設(shè)計(jì)出力 1800t/h,主要工藝流程如下:二級污水→調(diào)節(jié)池→曝氣生物濾池→石灰凝聚澄清處理系統(tǒng)。 XX 大型污水處理廠主要工藝流程如下: 來水→機(jī)械格柵井→曝氣沉砂池→ 集水井 → 生物反應(yīng)池 →接觸池→深度過濾池→出水。 目前 XX 有兩個(gè)污水處理廠,一個(gè)是日產(chǎn) 5 萬噸的污水處理廠和一個(gè)日產(chǎn) 萬噸的小型污水處理廠,小型污水處理廠已投入運(yùn)行,日產(chǎn) 5萬噸的污水處理廠已基本建成,但未投入運(yùn)行。近年來,由于開采過度,北方地區(qū)地下水水位逐年下降,水資源短缺。 32 圖 2- 8 系統(tǒng)原理示意圖 一次循環(huán): 循環(huán)冷卻水經(jīng)過一次循環(huán)泵進(jìn)入熱泵系統(tǒng)的換熱器,放出部分熱量后溫度降低,再經(jīng)循環(huán)水泵重新返回冷凝器; 二次循環(huán): 通過換熱器獲得熱量的二次循環(huán)水經(jīng)過二次循環(huán)泵進(jìn)入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器,放出熱量后重新返回?fù)Q熱器,完成二次循環(huán); 工質(zhì)循 環(huán): 熱泵機(jī)組中的循環(huán)工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收熱量后部分汽化,然后經(jīng)過壓縮機(jī)升壓的同時(shí)溫度也得到提升,工質(zhì)也由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)進(jìn)入冷凝器,釋放熱量后溫度降低,然后經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓降溫,重新回到蒸發(fā)器中吸熱,完成工質(zhì)循環(huán); 采暖循環(huán): 在用戶端釋放熱量后的采暖回水經(jīng)過冷凝器后獲得工質(zhì)釋放的熱量后溫度升高到額定供暖溫度,然后通過采暖循環(huán)泵供出供用戶采暖。 采用電廠循環(huán)冷卻水水源熱泵技術(shù)的前提是要有穩(wěn)定的循環(huán)冷卻水源,電廠循環(huán)冷卻水源必備的條件是: ( 1)水源流量應(yīng)有比較穩(wěn)定可靠的保證,不能時(shí)有時(shí)無,時(shí)多時(shí)少; ( 2)應(yīng)有比較合適的溫度,要保證熱 泵制熱系數(shù)比較高,熱泵運(yùn)行成本比較低; ( 3)應(yīng)有足夠的水量,能滿足供暖的總供暖需求; ( 4) PH 值、濁度、懸浮物等水質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)要符合要求。若建成熱電廠循環(huán)水廢熱高效利用的示范工程,對于電廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提升自己在行業(yè)中的地位,打造新時(shí)期熱電廠節(jié)約、環(huán)保型品牌,擴(kuò)大市場份額,提高市場占有率具有重要的意義。 如果這部分能源可以得到充分利用的話,熱電廠就可以在不擴(kuò)容的條件下,使供熱能力增加或者在供熱能力不變的基 31 礎(chǔ)上減少抽氣量、提高發(fā)電量。 熱泵技術(shù)在國內(nèi)外已相當(dāng)成熟,但利用電廠循環(huán)冷卻水中蘊(yùn)含的廢熱進(jìn)行大面積集中供熱還是首例。電廠循環(huán)冷卻水量大,蘊(yùn)含的低位熱量多, 與其它熱泵系統(tǒng)(地源熱泵、地下水源熱泵)相比較,供熱規(guī)模大。與傳統(tǒng)供暖方式相比,電廠循環(huán)冷卻水源熱泵供暖要比電鍋爐供暖節(jié)省四分之三以上的電能,比燃煤鍋爐節(jié)省二分之一以上的一次性能源。 因此,電廠循環(huán)冷卻水源熱泵是一種利用清潔的可再生能源的技術(shù),具有深遠(yuǎn)的節(jié)能效益、環(huán)境效益。本系統(tǒng)沒有鍋爐,機(jī)房面積小,不用消耗煤炭、石油、天然氣等寶貴的一次性不可再生的能源,不排放二氧化碳及二氧化硫等氣體,除使用少量的電能以外,其運(yùn)行沒有任何污染,具有顯著的環(huán)境效益。 由于 XX 電廠循環(huán)冷卻水在冬季的溫度較高,一般為 25℃,所以熱泵系統(tǒng)的效率較高,僅需少量的電量輸入即能獲得較多的熱量,通常的比例能達(dá)到 1: 4 以上。污水、中水或達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水又屬于再生水的范疇。 地源熱泵系統(tǒng)的低位熱源有很多,如巖土體、地下水、地表水等。 該 項(xiàng)目規(guī)劃總供熱面積 320 萬 m2,總 供熱負(fù)荷為 220MW,其中供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為 192 MW,生活熱水設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為 28 MW。 本工程將分三期實(shí)施,一期工程總建筑面積為 ,冬季熱負(fù) 荷為 ,夏季冷負(fù)荷為 ;二期工程總建筑面積為 46萬平方米,冬季熱負(fù)荷為 ,夏季冷負(fù)荷為 46MW;三期工程總建筑面積為 ,冬季熱負(fù)荷為 ,夏季冷負(fù)荷為 ;三期工程全部建成后,規(guī)劃實(shí)現(xiàn)的集中供暖、供冷面積為 ,冬季熱負(fù)荷為 ,夏季冷負(fù)荷為 。海水取水口設(shè)在馬欄河入??谔?,排水就近排入馬欄河;中水取自污水處理廠經(jīng)過熱泵機(jī)組后排回污水處理廠回用。 項(xiàng)目二:大連星海灣集中供冷供熱項(xiàng)目介紹 大連星海灣集中供冷供熱項(xiàng)目規(guī)劃分三期建設(shè),一、二期工程熱泵機(jī)組冬季制熱使用的水源是附近污水處理廠排放的中水,三期工程冬季制熱使用的水源是海水,整個(gè)工程熱泵機(jī)組夏季制冷使用的水源是海水。 再生水一次側(cè),清河泵站的供水泵和位于換熱站的供水泵組,構(gòu)成 28 二級供水泵系統(tǒng)。 來自中心機(jī)房的換熱循環(huán)水(下稱再生水二次側(cè)循環(huán)水)在換熱站內(nèi)與來自清河污水處理廠的再生水或奧運(yùn)水系的補(bǔ)充水源實(shí)現(xiàn)熱交換,冬季取熱,夏季放熱。方案是在奧運(yùn)水系補(bǔ)水口附近建造一個(gè)換熱站,來自清河污水處理廠的再生水與補(bǔ)充奧運(yùn)水系的中水分別與獨(dú)立、專用的換熱器換熱后,清河污水處理廠的再生水被回送到清河泵站,中水仍按照原來路徑補(bǔ) 入奧運(yùn)水系。將清河污水處理廠的再生水引入調(diào)蓄水池,通過再生水供水泵組按需供處。 圖 2- 6 奧運(yùn)村鳥瞰圖 從清河污水處理廠的二級再生水清河排放口取水,修建一條 DN800的 27 再生 水輸送專線,沿白廟村路輸送到奧運(yùn)村附近,管道總長度約為 3公里,輸送再生水量為 10萬噸 /日( 4167 m3/h)。奧運(yùn)村的建筑布局如圖 2- 2- 10 所示。 特別是 2021年奧運(yùn)會(huì)將在 XX舉行,為辦好本屆奧運(yùn)會(huì), XX市主管部門和科研部門通力合作,利用得天獨(dú)厚的再生水源條件,充分發(fā)揮再生水源的清潔能源優(yōu)勢,通過先進(jìn)的熱泵技術(shù),將再生水源熱泵應(yīng)用到集中供熱供冷系統(tǒng)上。這充分表明在中國推廣熱泵產(chǎn)品的巨大潛力和光明前景。 2021 年 5 月 19~ 22日,國際地源熱泵 IEA會(huì)議在 XX召開。提出 2021年完成供熱面積 1800萬平方米的目標(biāo),預(yù)計(jì)到 2021年,實(shí)現(xiàn)全市推廣地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積 6500萬平方米。 沈陽市委、市政府成立了目前世界上唯一的列入政府序列的地源熱泵技術(shù)推廣辦公室。 截止目前, XX市已有近 1000萬平方米的居民小區(qū)建筑和公共建筑采用熱泵系統(tǒng)供熱,像國家大劇院、鳥巢、 XX警察 學(xué)院、菊兒小區(qū)、北苑家園等。 25 我國最早在五十年代,就曾在上海、天津等地嘗試采用抽灌地下水的方式制冷。斯德哥爾摩區(qū)域供熱的分布主要來自四個(gè)能源站: Vartan、Hasselby、 Hammarby、 Hogdalen。夏季采用海面水,冬季采用海面下 17m 深處水,冬季海水溫度大約保持在 3℃。 圖 2- 4 瑞典斯德哥爾摩 Nimrod 區(qū)域供熱供冷站 項(xiàng)目 2:瑞典斯德哥爾摩 Vartan Ropsten――世界最大的海水熱泵站 該項(xiàng)目安裝了 6 臺(tái)世界上最大的海水熱泵機(jī)組,總制熱能力 180MW,在 1984年開始實(shí)施, 1986 年正式投入運(yùn)行。 24 該項(xiàng)目包括在北歐 Fortum公司大的能源站之中,該能源站可同時(shí)向城市輸出熱力、電力和冷量,所利用的能源有石油、海水、電力。下面介紹幾個(gè)典型的項(xiàng)目。 同時(shí),中、北歐海水源熱泵的研究和應(yīng)用也比較多,在世界上處于領(lǐng)先地位,瑞典和挪威已經(jīng)達(dá)到規(guī)?;瘧?yīng)用的程度,現(xiàn)在,整個(gè)北歐約有 180 多臺(tái)大型熱泵在運(yùn)行,其中瑞典 1985 年至今總建設(shè)量約為 1000MW 區(qū)域供熱,采用的熱源有海水、湖水、污水、工業(yè)廢水、地下水和廢煙氣; 1995 年至今總建設(shè)量約為 500MW,應(yīng)用于城市和工業(yè)生產(chǎn)的區(qū)域供熱、供冷。 與美國的地源熱泵發(fā)展有所不同,中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用淺層地?zé)豳Y源,在地下土壤中埋設(shè)盤管(埋深 400 米深)的地源熱泵系統(tǒng),用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。 1998 年美國商業(yè)建筑中地源 熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的 19%,其中新建筑中占 30%。 熱泵技術(shù)在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用是最近 20 多年的事,如美國,截止 1985 年全國共有 14000 臺(tái)地源熱泵,而 1997 年就安裝了 45000臺(tái),到目前為止已安裝了 400000 臺(tái),而且每年以 10%的速度穩(wěn)步增長。通過輸入少量 的高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)移。熱泵若按照其低位冷熱源的性質(zhì)來分,熱泵系統(tǒng)可分為空氣源熱泵和水源熱泵兩大類。 蒸發(fā)器、冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境傳熱介質(zhì)的不同,主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。通常水源熱泵機(jī)組消耗 1kW 的能量,用戶可以得到 3~ 5kW 以上的熱量。 壓縮機(jī): 起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫、低壓處到高溫、高壓處的作用,是熱泵機(jī)組的心臟; 蒸發(fā)器: 是輸出冷量的設(shè)備,它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā),以吸收被冷卻物體的熱量,達(dá)到制冷的目的; 冷凝器: 是輸出熱量的設(shè)備,從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走,達(dá)到制熱的目的; 膨脹閥或節(jié)流閥:對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用,并調(diào)節(jié)進(jìn) 入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處,從而實(shí)現(xiàn)水的由低處向高處流動(dòng),熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。 “熱泵”這一術(shù)語是借鑒“水泵”一詞得來。特別是第 二次世界大戰(zhàn)以后,工業(yè)經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展帶來對供熱的大量需求以及相對能源短缺,促進(jìn)了大型供熱及工業(yè)用熱泵的發(fā)展。人們采暖的方式主要是燃煤和木材,因而,熱泵的發(fā)展長期明顯滯后于空調(diào)的發(fā)展。1854 年, 教授發(fā)表論文,提出了熱量倍增器的概念,首次描述了熱泵的設(shè)想。 工程總投資及效益 項(xiàng)目總投資 28524 萬元 資本金財(cái)務(wù) 內(nèi)部收益率 稅前 % 稅后 % 投資回收期 (含建設(shè)期 ) 稅前 年 稅后 年 表 12 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 序號 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)量 1 年供熱量 兆瓦 /年 2 年平均日供熱量 兆瓦 /日 3 供熱一級主管網(wǎng) 公里 4 供熱一級支線管 網(wǎng) 公里 5 二級換熱站 座 8 6 項(xiàng)目總 投資 萬元 28524 7 勞動(dòng)定員 人 70 8 平均年熱費(fèi)收入 萬元 7600 9 項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率 %(稅前) %(稅后) 18 10 項(xiàng)目投資凈現(xiàn)值( ic=4%) 萬元 4195(稅前 ) 1363(稅后 ) 11 投資回收期(含建設(shè)期) 年 (稅前 ) (稅后 ) 12 盈虧平衡點(diǎn) % (生產(chǎn)能力利用率 ) 19 2 余熱-熱泵集中供熱系統(tǒng)的特點(diǎn) 在 19 世紀(jì)初,人們對能否將熱 量從溫度較低的介質(zhì)“泵”送到溫度較高的介質(zhì)中這一問題發(fā)生了濃厚的興趣。 鋼管采用 Q235B 螺旋焊接鋼管 。 熱泵房熱泵機(jī)組 熱泵機(jī)組采用高溫型熱泵機(jī)組,出口溫度最高可達(dá)到 85℃, 冷凝器端出口溫差在 20~ 25℃,機(jī)組采用壓縮機(jī)串聯(lián)耦合運(yùn)行。 工程規(guī)模 一期工程擬供熱面積 400 萬平方米,供熱管網(wǎng) 路由 在 電廠西側(cè) 3 公 16 里范圍內(nèi),項(xiàng)目總投資 28524 萬 元人民幣。 隨著 XX 城市的 膨脹式 發(fā)展,現(xiàn)有 XX 熱力公司提供的供熱量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求,需尋找新的熱源。14MW 熱水鍋爐,熱媒為 95~ 70℃熱水,可供熱建筑面積 70 萬平方米。 20t/h+2179。各供熱站情況如下: 第一供熱站: 4179。 城市供熱現(xiàn)狀 據(jù)了解 XX 開發(fā)區(qū) 2021 年前城市集中供熱面積已經(jīng)達(dá)到 365 萬平方米, 2021年新增供熱面積 , 2021年新增供熱面積 萬平方米(其中包括中直單位舊鍋爐房拆除并網(wǎng)面積), 2021 年至 2021 15 年將新增供熱面積 萬平方米, XX 電廠是理想的大型集中供熱熱源點(diǎn),為此 XX 電廠擬采用一期工程循環(huán)水的低溫?zé)崮茏鳛闊岜玫牡臀粺嵩?,通過熱泵提升溫度,進(jìn)行集中供熱。根據(jù)《 XX 開發(fā)區(qū) 城市總體規(guī)劃》 (2021 年至 2020 年 ),至 2020 年, XX 開發(fā)區(qū)人口將增加 100 萬人左右,城市需要供熱的建筑面積將增加 3000 多萬平方米。 編制期限 為與 XX 開發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展計(jì)劃相協(xié)調(diào),并考慮與總體規(guī)劃銜接,本工程近期年限為 2021 年、遠(yuǎn)期年限為 2021 年。 :包括管網(wǎng)主干線、小區(qū)支線、閥井室等。 ⑵編制工程范圍 :循環(huán)水塔、 循環(huán)水回水管網(wǎng)。而且憑借優(yōu)美的自然環(huán)境、現(xiàn)代化的生活設(shè)施和蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè),完全可以和其他城市媲美,為全國各地有志于參與 XX 開發(fā)區(qū)建設(shè)的人才提供了更廣闊的發(fā)展空間,有利于 XX 開發(fā)區(qū)“吸引人才、留住人才”。余熱熱泵技術(shù)集中供熱的建立,不僅將促進(jìn) XX 開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還將極大改善投資環(huán)境,有助于提高 開發(fā)區(qū) 在對外開放、招商引資的實(shí)力。余熱熱泵技術(shù)的合理利用 ,可較好地調(diào)整 XX 開發(fā)區(qū)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),極大地提高能源綜合利用率,為 XX開發(fā)區(qū)
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