熱電廠循環(huán)冷卻水供熱探討

劉志江

摘要：本文介紹電廠利用循環(huán)冷卻水增加供熱能力的方案。詳細(xì)闡述了方案的設(shè)計(jì)思路。認(rèn)為循環(huán)冷卻水供熱是可行的，可以提高電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn) 蒸汽吸收式熱泵 節(jié)能減排 保護(hù)環(huán)境

1 引言

當(dāng)前，在節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境政策的要求下，各城市都在積極建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)工程達(dá)到節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的目的。同時(shí)，電廠也在不斷通過(guò)技改，提高供熱效率，增加對(duì)外供熱量。

本文以工程實(shí)例，闡述電廠利用循環(huán)冷卻水增加供熱量的技術(shù)方案。望得到廣大同仁指正。

2 工程項(xiàng)目概況

2.1 電廠概況

哈密二電廠位于新疆哈密市西北方向，直線距離約10kM。二電廠歷史總裝機(jī)容量344MW，分別為一期2×12MW汽機(jī)配75t/h鍋爐， 二期2×25MW汽機(jī)配130t/h鍋爐和三期2×135MW汽機(jī)配420t/h鍋爐。目前，電廠已拆除#1、#2、#4機(jī)組，僅保留3#機(jī)鍋爐作為供熱調(diào)峰熱源。同時(shí)，#5、#6機(jī)組供熱抽汽量350t/h。一期廠房已改建成市區(qū)供熱首站。目前，二電廠是哈密市熱電聯(lián)產(chǎn)工程唯一的供熱電廠。

前兩個(gè)采暖季，市區(qū)供暖期最大抽汽量為260t/h左右。

2.2 項(xiàng)目建設(shè)背景

位于二電廠東北方向、市區(qū)北部的石油基地，在石油系統(tǒng)主副業(yè)分離的改革要求下，決定將基地供熱交由城市熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)供熱。石油基地供熱負(fù)荷180MW（含發(fā)展預(yù)留熱負(fù)荷）。

為同時(shí)向哈密市區(qū)和石油基地供熱，二電廠采用通過(guò)技術(shù)改造提高供熱效率，增加對(duì)外供熱能力的方式解決，并新建石油基地供熱首站。

3 工程方案

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

⑴ 一次熱網(wǎng)供回水溫度

根據(jù)石油基地多年實(shí)際供熱運(yùn)行數(shù)據(jù)，本工程確定一次熱網(wǎng)供回水溫度：125/55℃；二次熱網(wǎng)供回水溫度：75/50℃。

⑵ 電廠循環(huán)冷卻水參數(shù)

#5機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為單元制。單臺(tái)機(jī)組循環(huán)水量約為8000t/h，供回水溫度：28/35℃。

3.2 方案概述

本案利用電廠供熱蒸汽作為驅(qū)動(dòng)熱源，循環(huán)冷卻水作為低溫?zé)嵩矗捎谜羝帐綗岜脵C(jī)組+熱網(wǎng)加熱器制取高溫?zé)崴疄槭突毓帷?/p>

改造前，#5機(jī)組汽輪機(jī)乏汽余熱通過(guò)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，送入濕冷塔冷卻，余熱散入大氣。降溫后循環(huán)冷卻水再次進(jìn)入汽輪機(jī)吸收乏汽余熱，周而復(fù)始。改造后，利用蒸汽吸收式熱泵機(jī)組，將循環(huán)冷卻水中的乏汽余熱提取對(duì)外供熱，此部分循環(huán)冷卻水不再進(jìn)入濕冷塔冷卻，直接進(jìn)入汽輪機(jī)再次吸收乏汽余熱，周而復(fù)始。

石油基地?zé)峋W(wǎng)采用兩級(jí)串聯(lián)加熱：第一級(jí)加熱由蒸汽吸收式熱泵機(jī)組加熱，將回水溫度從55℃提升到85℃；第二級(jí)加熱采用熱網(wǎng)加熱器，將熱水從85℃提升至125℃后，送出供熱。

蒸汽吸收式熱泵機(jī)組加熱負(fù)荷約78MW，熱網(wǎng)加熱器加熱負(fù)荷約102MW，共計(jì)180MW。

3.3 熱力系統(tǒng)

⑴ 蒸汽吸收式熱泵機(jī)組

設(shè)計(jì)熱網(wǎng)供回水溫度125℃/55℃，循環(huán)水量2212t/h。設(shè)置3臺(tái)蒸汽吸收式熱泵機(jī)組，同時(shí)運(yùn)行。每臺(tái)按總負(fù)荷的40%選型。

機(jī)組參數(shù)：制熱量30MW，驅(qū)動(dòng)蒸汽0.6MPa飽和蒸汽，蒸汽耗量27.2 t/h，低溫?zé)嵩垂┗厮疁囟?5/28℃，流量1566t/h，蒸汽吸收式熱泵機(jī)組熱效率為1.79。

⑵ 熱網(wǎng)加熱器

設(shè)置2臺(tái)熱網(wǎng)加熱器，同時(shí)運(yùn)行。每臺(tái)按總負(fù)荷的70%選型。

熱網(wǎng)加熱器參數(shù)：制熱量75MW，加熱蒸汽0.15MPa/250℃蒸汽⑶。

⑶ 加熱蒸汽系統(tǒng)

二電廠供熱蒸汽汽源有三處，分別是：

汽輪機(jī)抽汽，蒸汽壓力0.15MPa，溫度220℃，兩臺(tái)機(jī)組抽汽共350t/h。

鍋爐冷段抽汽，蒸汽壓力2.5MPa，溫度300℃， 兩臺(tái)機(jī)組抽汽共26t/h。鍋爐、汽輪機(jī)可同時(shí)抽汽。

#3機(jī)組鍋爐，蒸汽壓力3.83MPa，溫度450℃，單臺(tái)供汽量130t/h。

⑷ 電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

本工程利用#5機(jī)組循環(huán)冷卻水作為低溫?zé)嵩磳?duì)外供熱。三臺(tái)蒸汽吸收式熱泵機(jī)組共需要約4700t/h循環(huán)冷卻水。

3.4 供熱首站運(yùn)行工況

下表是采暖期各室外溫度下的熱負(fù)荷。

室外溫度

（℃） 采暖熱負(fù)荷（MW） 一次網(wǎng)循環(huán)水量（t/h） 一次網(wǎng)回水溫度（℃） 一次網(wǎng)供水溫度（℃）

5 63.24 2212 55 80

2 77.84 2212 55 85

1 82.70 2212 55 87

0 87.57 2212 55 89

-10 136.22 2212 55 108

-19 180.00 2212 55 125

從上表可以看出，從開(kāi)始供熱到室外溫度降為2℃時(shí)，此期間可全由蒸汽吸收式熱泵機(jī)組供熱。蒸汽吸收式熱泵機(jī)組驅(qū)動(dòng)蒸汽由#5、#6機(jī)汽輪機(jī)供汽。

室外溫度降至-10℃時(shí)，蒸汽吸收式熱泵機(jī)組耗汽由：#5、#6機(jī)鍋爐抽汽26t/h和汽輪機(jī)抽汽52t/h供給。熱網(wǎng)加熱器耗汽由：#5、#6機(jī)汽輪機(jī)抽汽90t/h供給。此時(shí)，#5、#6機(jī)組汽輪機(jī)最大抽汽量為350t/h，本工程用汽量142t/h，剩余208t/h的抽汽，用于市區(qū)供熱首站供汽，以滿足該時(shí)段市區(qū)供熱需求。因此，電廠#5、#6機(jī)組可滿足室外溫度-10℃時(shí)向市區(qū)和石油基地同時(shí)供暖。

當(dāng)室外溫度降至-10℃以下時(shí)，開(kāi)啟#3機(jī)組鍋爐。本工程熱網(wǎng)加熱器加熱蒸汽由#3鍋爐提供。兩臺(tái)熱網(wǎng)加熱器供熱負(fù)荷102MW，耗氣量為155t/h。3#鍋爐生產(chǎn)壓力3.83MPa，溫度450℃蒸汽130t/h，通過(guò)減溫減壓后產(chǎn)生壓力0.35MPa，溫度250℃的蒸汽155t/h，供兩臺(tái)熱網(wǎng)加熱器。市區(qū)采暖熱負(fù)荷達(dá)到最大值，由#5、#6機(jī)組汽機(jī)抽汽供給260t/h，同時(shí)#5、#6機(jī)向熱泵機(jī)組提供52 t/h蒸汽，耗汽量共312t/h ，#5、#6機(jī)組汽機(jī)最大抽汽量為350t/h滿足要求。

由此得出，通過(guò)技術(shù)改造后，二電廠完全有能力同時(shí)向石油基地和市區(qū)供熱，而且，電廠還有一定的供熱余量，可以滿足不斷增長(zhǎng)的熱負(fù)荷需求。

3.5 其它問(wèn)題

1）其它輔助系統(tǒng)

改造工程還包括：蒸汽疏水系統(tǒng)，減溫水系統(tǒng)，一次熱網(wǎng)水處理系統(tǒng)以及各類管道在廠區(qū)的布置。本文不做詳細(xì)闡述。

2）改造場(chǎng)地

二電廠一、二、三期機(jī)組為順列建設(shè)，二期與三期主廠房脫開(kāi)建設(shè)。石油基地供熱首站利用二期4#機(jī)組場(chǎng)地建設(shè)。

4 節(jié)能及環(huán)保

4.1 節(jié)能

蒸汽吸收式熱泵機(jī)組熱效率1.79。本工程蒸汽吸收式熱泵機(jī)組供熱量78MW。提取循環(huán)冷卻水熱量為：78-78/1.78=34.4MW。電廠在不增加煤耗的情況下，對(duì)外供熱量增加了34.4MW。

濕冷機(jī)組循環(huán)冷卻水進(jìn)去濕冷塔后，有約1%的水隨空氣進(jìn)入大氣，造成損失。本工程約4400t/h循環(huán)冷卻水在熱泵機(jī)組內(nèi)降溫后，不需要進(jìn)入冷卻塔。因而，節(jié)約水量44t/h。

4.1 環(huán)保

電廠熱效率的提高，相當(dāng)于煤耗的降低，從而減少電廠污染物的排放量，有利于當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

電廠利用循環(huán)冷卻水增加供熱量，在技術(shù)上是可行的。其節(jié)能、環(huán)保效益明顯，值得推廣。但是，改造工程受電廠場(chǎng)地、各系統(tǒng)形式的影響，工程難度大。熱泵機(jī)組造價(jià)高，共同推高了工程總投資。這就要求制定方案時(shí)，以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使每個(gè)工程做到節(jié)能環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

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