【正文】 熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 13 熱泵將低位熱源的熱 量品質(zhì)（位）提高，需要消耗一定的高品位能量。對于蒸汽壓縮式熱泵，其設(shè)計工況制熱性能系數(shù)定義為： 式中， COPe為熱泵的設(shè)計工況制冷性能系數(shù)； Qe為冷凝熱量，kW； Qe為制冷量， kW； W 為壓縮機(jī)消耗的功率， kW。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，對于任一能源利用過程，其 熵 平衡關(guān)系可以一般性的描述為燃料 熵 =產(chǎn)品 熵 +熵 消耗，既： 式中， eq、 ef 分別表示單位產(chǎn)品和單位燃料的火用值； P表示產(chǎn)品產(chǎn)量； B5 表示燃料量；為生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的 熵 消耗所對應(yīng)的煤耗。 若熱泵所耗電量 來自供電燃料單耗為 bΦ e5的抽凝式發(fā)電機(jī)組，則其供熱燃料單耗為： 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 15 該熱電廠機(jī)組供電煤耗為 551g/kWh，供熱煤耗為 40kg/GJ，則 bhhy=551/COP，當(dāng) COP，熱泵供熱比熱電廠抽汽供熱節(jié)能。 對于有同樣制熱性能系數(shù)的熱泵若采用的驅(qū)動能源不同，則其節(jié)能意義和經(jīng)濟(jì)性均不相同。 對于電力驅(qū)動水源熱泵供暖，其一次能源利用率可表示為： 式中， η б 、η t分別為發(fā)電效率和輸配電效率。 取水熱泵制冷工況下的 COP 冷 為 供熱工況下的 COP 熱 為 4；水冷冷水機(jī)組的 COP為 5；燃煤鍋爐效率 65%，燃?xì)忮仩t效率 85%，蒸汽型雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的熱力系數(shù)為 ，電廠供熱效率為 ，發(fā)電效率取 ，輸配電效率近似取 ；夏季制冷天數(shù)為 120 天，冬季供暖天數(shù)為 150 天。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 17 根據(jù)小區(qū)的負(fù)荷情況及建設(shè)情況，冬、夏季均由水源熱泵機(jī)組來承擔(dān)室內(nèi) 供暖負(fù)荷，夏季為末端提供 7～ 12℃的冷凍水，冬季為末端提供 45～ 50℃的熱水。 冬季 夏季 室內(nèi)設(shè)計溫度 熱指標(biāo) 供暖期 室內(nèi)設(shè)計溫度 冷指標(biāo) 制冷期 20℃ 55W/㎡ 150 天 26℃ 100W/㎡ 120 天 熱負(fù)荷 11000KW 冷負(fù)荷 20210KW 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 18 選用 四臺（二 臺 WCFXHP69和二臺 WCFXHP81） 水源熱泵機(jī)組，制熱量為 11000KW， 制冷量為 10000KW， 滿足小區(qū)的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷要求，供暖季節(jié)熱泵機(jī)組 標(biāo)牌 負(fù)荷 下運(yùn)行。能源利用過程中的 任何耗損都 導(dǎo)致實際功量的減少，而熱電聯(lián)產(chǎn)供熱是以減小機(jī)組發(fā)電量為代價，若采用熱泵技術(shù)對外供熱，因提供 Qy的熱量減小機(jī) 組的供電量 Wy為： ?式中， Wy為外供抽汽用來做功時增加的供電量， KW； h為汽輪機(jī)抽汽焓， KJ/KG； hc為汽輪機(jī)排氣焓， KJ/KG； Dg為供熱蒸汽量，KG/H； η m、 η e 分別為機(jī)組機(jī)械效率和電機(jī)效率； Wp 為減少電廠循環(huán)水泵的泵功消耗， KW； η p為熱網(wǎng)效率； to為熱水出水溫度， 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 19 根據(jù)公式（ 7）、（ 9）進(jìn)行計算，冬季供 暖 150 天 而減少機(jī)組出力 177861kW。 整 個供暖季節(jié)的運(yùn)行 對比 情況如表 3 所示。根據(jù) 2021年 地表水水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，河水的取水價為 /m3，冷 卻的蒸發(fā)損失率取3‰，則整個冬季節(jié)約的水、電費(fèi)合計約為 35913元。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 21 3. 冷卻水余熱利用項目 方案及裝機(jī)設(shè)備 項目實施方案 在當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為熱門話題，環(huán)境因素作為可持續(xù)發(fā)展三要素之一，已引起各個方面的關(guān)注。用熱泵系統(tǒng)回收城市地下水中的熱能，既開發(fā)了一種清潔能源，同時又降低了城市廢熱的排放，保護(hù)了環(huán)境。水源熱泵具有熱量輸出穩(wěn)定、 COP值高、換熱效果好、機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，是實現(xiàn)水資源合理化利用的有效途徑。它節(jié)省能源，比電鍋爐加熱節(jié)省 2/3 以上的電能，比燃煤鍋爐節(jié)省 1/2 以上的燃料。因此，水源熱泵有著廣闊的應(yīng)用前景，但其使用還需解決以下問題：確保當(dāng)?shù)赜写罅康臒崴Y源，清潔技術(shù)的選擇、系統(tǒng)形式的選擇、熱源水溫的問題以及其保證性和經(jīng)濟(jì)性問題。對熱泵系統(tǒng)來說，理想的熱源 /熱匯應(yīng)具有以下特點：在供熱季有金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 22 較高且穩(wěn)定的溫度，可大量獲得，不具有腐蝕性或污染性，有理想的熱力學(xué)特性，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低的熱源水。 水源熱泵采用冷卻水做水源熱泵的熱源 /熱匯，它具有以下特點：產(chǎn)生量大，幾乎全年保持恒定的流量；冬季水溫高于室外溫度，而且在整個供暖季，水溫波動不大 1215℃ ；含有大量的熱能，廠內(nèi)所有的冷卻水含熱量占供熱比的 22%。 水源熱泵供暖系統(tǒng)原理。它通過蒸發(fā)器從熱源水中吸取熱量 Qe，在冷凝器中放出熱量 Qc（ Qc=Qe+W）供給供熱系統(tǒng)。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 23 附表 2： 供能方式的經(jīng)濟(jì)比較 (m178。從年運(yùn)行費(fèi)用上看，燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)比水源熱泵系統(tǒng)高。在投資有效期內(nèi) (按 20年考慮 )，綜合比較 2種方案的費(fèi)用，水源熱泵系統(tǒng)的總運(yùn)行費(fèi)用大約是燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)運(yùn) 行費(fèi)用的45%左右。 附表 1： 序號 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 單位 數(shù)量 單 價 . 金 額 1 熱泵機(jī)組 WCFXHP69 臺 2 2 熱泵機(jī)組 WCFXHP81 臺 2 3 補(bǔ)水泵 KQL200/300 臺 4 4 補(bǔ)水泵 KQL80/170 臺 2 5 循環(huán)泵 KQSN300N13 臺 3 6 循環(huán)泵 KQSN350N13 臺 2 7 水處理設(shè)備 套 1 8 水箱 塑鋼 個 1 9 除污器 ZWY400/16 臺 1 10 除污器 JWY350/16 臺 1 11 低壓配電柜 臺 10 12 高壓 配電柜 臺 2 13 變壓器 S92021 臺 2 14 其它 15 總合計： 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 25 附表 2： 序號 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 單位 數(shù)量 單 價 金 額 1 換熱器 HRQ300/16 臺 4 2 除污器 ZWY500/16 臺 2 3 角式除污器 JWY3500/16 臺 2 4 循環(huán)泵 KQSN350N13 臺 2 5 循環(huán)泵 KQSN300N13 臺 2 6 循環(huán)泵 KQSN250M19 臺 2 7 補(bǔ)水泵 9 低壓配電柜 臺 12 10 變壓器 315 臺 2 11 水 箱 個 2 12 其它 13 總合計： 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 26 運(yùn)行工況分析 運(yùn)行工況分析 （ 1）、最大熱負(fù)荷工況 在 滿負(fù)荷 熱負(fù)荷工況下 4 臺 機(jī)組 全部投運(yùn)，可滿足采暖熱負(fù)荷 22萬平方米的 要求，若一臺 機(jī)組 發(fā)生故障， 其他滿負(fù)荷運(yùn)行 ，可保證 82%的供熱負(fù)荷，若短時間 增加循環(huán)水溫度 ， 在 停一臺機(jī)可滿足 100%采暖熱負(fù)荷要求。 縣熱電有限責(zé)任公司熱電廠位于渾江北岸，與縣城隔江相望?？拷矗喗?，取水方便 。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 27 從鉆孔剖面可以看出有地 下水存在，水位埋深在 ，該地下水對混凝土無侵蝕作用，排架結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，根據(jù)承載力的要求，確定地基持力層為亞粘土。 縣熱電廠交通運(yùn)輸以汽車運(yùn)輸為主，熱電廠靠近本溪至、撫順至、通化至丹東等國道，距沈陽 250km，距本溪 190km，距吉林省通化 108km，交通十分便利。渾江為鴨綠江的主要支流，在熱電廠上游 為遼寧省最大的水庫 — 桓龍湖水庫， 該水源水量充沛、水質(zhì)清澈。 氣 溫 歷年極端最高氣溫： ℃； 歷年極端最低氣溫： ℃； 歷年平均氣溫： ℃； 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 28 最熱月平均氣溫： ℃； 最冷月平均氣溫： ℃； 凍結(jié)期為本年 11月上旬至次年 4月上旬； 土壤凍結(jié)深度： 。 歷年平均降雨量： ； 雨季一般為 7,8,9 三個月，此季節(jié)降雨量占全年降雨量的75%； 最大積雪厚度： 22cm； 基本雪壓值： 。 工程地質(zhì)：該廠區(qū)地層分布比較均勻穩(wěn)定，各地層的物理及力學(xué)性質(zhì)比較好。 根據(jù)《中國地震烈度區(qū)圖》此地區(qū)地震基本烈度為七度。建筑面積約 2720m2，建筑體積約 12420m3； 建設(shè) DN529一級管網(wǎng) 300 米， DN426 二級管網(wǎng) 5260 米及分支三級管網(wǎng) 。 所有新建管路固定支墩及檢查井、閥門井。 該地區(qū)屬于典型大陸性氣侯，年平均氣溫 ℃，最高氣溫℃，最低氣溫 35℃；歷年平均降水量 ，雨季一般集中在 9三個月，此季度降水量占全年降水量的 75%；凍結(jié)期為本年 11 月至次年 4 月，凍結(jié)深度為 ；常年主 導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，平均風(fēng)速為 。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 30 金山 熱電 公司 的 冷卻水余熱利用項目 是在 公司 工業(yè)場地內(nèi)進(jìn)行，本次設(shè)計在熱電廠鍋爐間南側(cè)擴(kuò)建 廠房及附屬建筑 ；熱網(wǎng)改擴(kuò)建工程在 北江生態(tài)產(chǎn)業(yè)園 內(nèi)進(jìn)行， 新建獨(dú)立供熱體系 。 廠區(qū)內(nèi)的雨雪水主要以新建道路一側(cè)的排水溝和自然徑流排出的方式排至廠區(qū)既有排 水溝后再排至廠外之低洼處。廠區(qū)道路基本設(shè)計為環(huán)形，在道路的盡端設(shè)計有停車場地，以利于生產(chǎn)和消防的需要。 為使工業(yè)場地整潔有序，避免人、貨流及客、貨車的混雜，工業(yè)場地有兩個出入口，東出入 口為廠前區(qū)面向人流的主要方向，設(shè)計的路面寬為 9m，接至沿江公路；北出入口為生產(chǎn)用車及灰渣運(yùn)輸?shù)某鋈肟?，設(shè)計的路面寬為 9m，直接通至城區(qū)。 建筑面積 20 萬平方米 熱負(fù)荷指標(biāo) 55W/m2 總熱負(fù)荷 Q 總 ＝ 20 萬 55W＝ 11000W 機(jī)組型號、數(shù)量 WCFXHP81 2 臺 WCFXHP69 2 臺 。 水源熱泵屬于節(jié)能、回收余熱型的 供暖設(shè)備，其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益非常優(yōu)越，是一項非常好的節(jié)能環(huán)保的采暖系統(tǒng) ，是 國家 鼓勵發(fā)展的建設(shè)項目。 目前公司 已建 有 10kv 高壓配電室，設(shè)有 21 臺高壓配電柜全部投入使用；全廠設(shè)有三臺廠用變，基本滿負(fù)荷。低壓系統(tǒng)需增加 1 臺 S9800/%/ 變壓器，低壓系統(tǒng)采用 GCS抽出式低壓配電柜。 1臺向鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵供電； 1 臺向廠用變壓器供電。 10kv及 ，沿電纜橋架、電纜溝或埋地敷設(shè)。 用水量及水量平衡見表 571。 消防用水量：消防用水量按室內(nèi) 251/s，室外 401/s，共計651/s。 電廠生活飲用水為純凈水。渾江水經(jīng)取水泵站后作為廠區(qū)消防、生活及電廠冷卻水，冷卻水出水用于 水源熱泵機(jī)組用 水。設(shè) ISG125200 型消防泵三臺（ Q=， H=），滿足整個廠區(qū)消防要求，廠區(qū)主要消防管道環(huán)狀布置。 排水量表 表 583 序號 排水項目 折減系數(shù) 排水量 備注 排水量 （ m3/d） 排水量 （ m3/h） 排水量 （ l/s） 1 化學(xué)水車間排水 2 生活排水 3 淋浴排水 4 沖洗排水 10 5 其它排水 6 合計 排水系統(tǒng)： 廠區(qū)排水采用生活污水與工業(yè)廢水合流的排水系統(tǒng)。 在廠區(qū)主要道路上設(shè)置雨水口和雨水管道。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 35 化學(xué)水處理 水源及水質(zhì) 本工程水源為 循環(huán)冷卻 水，經(jīng)處理后直接供 機(jī)組 使用。 熱網(wǎng)補(bǔ)充水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表 592。其主要用戶分布在廠辦公樓及其他行政福利設(shè)施。在新建鍋爐控制室設(shè)置調(diào)度分機(jī)，給主機(jī)配有無線 /有線匯接器。 金山熱電有限公司冷卻水余熱利用項目可行性研究報告 36 通信線路： 廠內(nèi)通信纜線全部采用直埋方式敷設(shè)。園區(qū)內(nèi)原無供熱系統(tǒng)，需要建設(shè)一個完整的供熱系統(tǒng)，目前熱電公司現(xiàn)有供熱能力無法滿足要求，通過多方面考察論證最終決定在廠區(qū)內(nèi)建水源熱泵來完成江北區(qū)供熱。對外集中供熱換熱器選用波紋管式汽 水、水 水換熱器，綜合考慮三環(huán)制供熱及尖峰加熱，設(shè)備選型時其能力按 20 104m2計算。 熱網(wǎng)首站設(shè)置見表 621。 根據(jù)現(xiàn)有