瑞光電廠至太原武宿機(jī)場(chǎng)冷熱聯(lián)供技術(shù)應(yīng)用

李永紅 王利民

(山西瑞光熱電有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600)

1 概述

1.1 項(xiàng)目簡介

山西瑞光熱電有限責(zé)任公司至太原武宿機(jī)場(chǎng)冷熱聯(lián)供項(xiàng)目是由瑞光電廠設(shè)置的汽—水換熱站將供熱循環(huán)水加熱，經(jīng)過供熱管網(wǎng)輸送到太原武宿機(jī)場(chǎng)冬季供熱、夏季通過高溫水驅(qū)動(dòng)溴化鋰熱水制冷機(jī)制冷，實(shí)現(xiàn)了冷熱聯(lián)供，是全國首例火力發(fā)電廠高溫水冷熱聯(lián)供項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2017年6月啟動(dòng)項(xiàng)目，11月12日開始供熱，2018年5月1日～9月30日供冷，經(jīng)過一年的運(yùn)行，效果良好。

瑞光熱電廠位于山西省太原市東南、晉中市正北方向的東沙溝村附近，距太原市區(qū)約11 km，距晉中市約10 km，一期建設(shè)2×300 MW空冷供熱機(jī)組，于2012年1月雙機(jī)投產(chǎn)發(fā)電。

太原武宿國際機(jī)場(chǎng)位于太原市東南方向，距太原市13.2 km，隸屬小店區(qū)境內(nèi)，機(jī)場(chǎng)始建于1939年，曾于1968年、1992年、2007年進(jìn)行過三次擴(kuò)建。經(jīng)過2007年的擴(kuò)建，航站樓面積為8.08萬m2。

1.2 項(xiàng)目意義

1)太原武宿國際機(jī)場(chǎng)原有3×6 t/h+2×20 t/h熱水燃煤鍋爐及2×20 t/h蒸汽燃煤鍋爐供應(yīng)機(jī)場(chǎng)冬季采暖和夏季制冷，按照國家及山西省相關(guān)環(huán)保政策，2017年此燃煤鍋爐處于必須拆除的范圍之內(nèi)，必須找到清潔能源予以替代，以保證機(jī)場(chǎng)采暖及制冷的需要。

2)通過瑞光電廠冷熱聯(lián)供方案與煤改電、煤改氣多種方案比較，一致認(rèn)為利用瑞光電廠抽汽結(jié)合空冷島乏汽余熱利用向武宿機(jī)場(chǎng)供熱實(shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)供最經(jīng)濟(jì)可靠，節(jié)能減排效果最顯著。

3)利用瑞光電廠抽汽+空冷島乏汽余熱產(chǎn)生的高溫水實(shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)供，在國內(nèi)還是首例，對(duì)于發(fā)電行業(yè)嘗試進(jìn)入城市供熱領(lǐng)域具有參考作用，本項(xiàng)目具有很好的示范意義和推廣價(jià)值。

2 工程技術(shù)簡介

2.1 工程規(guī)模

現(xiàn)狀供熱面積61.4×104m2，供熱負(fù)荷46.6 MW；規(guī)劃供熱面積101.4×104m2，供熱負(fù)荷79.6 MW。

現(xiàn)狀供冷面積11.9×104m2，供冷負(fù)荷16.4 MW，供熱耗熱負(fù)荷21.9 MW；規(guī)劃供冷面積21.9×104m2，供冷負(fù)荷31.4 MW，供熱耗熱負(fù)荷44.9 MW。

冬季由電廠1號(hào)機(jī)高背壓凝汽器和新設(shè)置的機(jī)場(chǎng)熱網(wǎng)站供熱，供回水溫度110 ℃/50 ℃；夏季由機(jī)場(chǎng)熱網(wǎng)站供熱，供回水溫度120 ℃/70 ℃，驅(qū)動(dòng)機(jī)場(chǎng)制冷站熱水型溴化鋰制冷機(jī)制出冷凍水供機(jī)場(chǎng)空調(diào)用戶使用，冷凍水供/回水溫度7 ℃/12 ℃。

2.2 工程建設(shè)內(nèi)容

本工程包括電廠內(nèi)部熱源、電廠外沿途12 km供熱主管網(wǎng)及機(jī)場(chǎng)熱力站和制冷站建設(shè)。

2.2.1熱源部分

本工程電廠將新增加一套高背壓及抽氣供熱系統(tǒng)對(duì)機(jī)場(chǎng)熱網(wǎng)進(jìn)行供熱。

1)冬季供熱系統(tǒng)為循環(huán)水先經(jīng)過1號(hào)機(jī)高背壓凝汽器(30 kPa·a)進(jìn)行一次加熱，再由冬季熱網(wǎng)循環(huán)水泵增壓，最后由熱網(wǎng)加熱器二次加熱后，進(jìn)行對(duì)外供熱。

2)夏季供熱系統(tǒng)為循環(huán)水先經(jīng)過夏季熱網(wǎng)循環(huán)水泵增壓，再經(jīng)過熱網(wǎng)加熱器直接加熱后，進(jìn)行對(duì)外供熱。

2.2.2熱網(wǎng)部分

1)新敷設(shè)一路熱力網(wǎng)主干線長度約12.5 km(溝槽長度)2×DN500-2×DN250的供熱管道。

2)改造現(xiàn)有制冷站1座，改造現(xiàn)有熱力站3座，新建1座熱力站，新建1座中繼泵站。

3)機(jī)場(chǎng)內(nèi)街區(qū)管網(wǎng)的改造。

2.2.3機(jī)場(chǎng)冷熱負(fù)荷調(diào)查

1)現(xiàn)狀及規(guī)劃熱負(fù)荷。

規(guī)劃武宿機(jī)場(chǎng)集中供熱范圍內(nèi)現(xiàn)狀劃分為3個(gè)熱區(qū)，規(guī)劃劃分為4個(gè)供熱區(qū)，各熱區(qū)供熱面積及熱負(fù)荷詳見表1。

表1 各熱區(qū)供熱面積及熱負(fù)荷匯總表

依據(jù)表1，太原機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有供熱面積61.4×104m2，供熱負(fù)荷46.6 MW，預(yù)計(jì)新增面積40×104m2，規(guī)劃供熱面積共計(jì)101.4×104m2，供熱負(fù)荷79.6 MW。采暖期年耗熱量(供熱面積101.4×104m2)74×104GJ/年[2]。

2)現(xiàn)狀及規(guī)劃冷負(fù)荷。

武宿機(jī)場(chǎng)集中供冷面積在規(guī)劃期內(nèi)暫不考慮遠(yuǎn)期冷負(fù)荷需求增長因素，現(xiàn)狀和規(guī)劃均劃分為2個(gè)冷區(qū)，供冷面積及冷負(fù)荷詳見表2。

依據(jù)表2，機(jī)場(chǎng)現(xiàn)狀供冷面積11.9×104m2，最大供冷負(fù)荷16.4 MW，機(jī)場(chǎng)規(guī)劃供冷面積21.9×104m2，本工程規(guī)劃供冷負(fù)荷為31.4 MW。本工程冷源采用熱水型溴化鋰空調(diào)冷水機(jī)組，機(jī)組COP=0.7，采用驅(qū)動(dòng)熱源為瑞光電廠提供的120 ℃/70 ℃高溫?zé)崴?，夏季空調(diào)制冷耗熱負(fù)荷為44.9 MW，夏季空調(diào)制冷(供冷面積21.9×104m2)耗熱量為39.57×104GJ[1,2]。

表2 各冷區(qū)供冷面積及冷負(fù)荷匯總表

2.2.4冷熱站

1)冷熱站規(guī)模統(tǒng)計(jì)。

冷、熱站的設(shè)置規(guī)模以方便管理，易于調(diào)節(jié)為原則。本工程規(guī)劃新增熱力站1座，改造熱力站3座，制冷站1座。冷、熱站規(guī)模見表3～表5[3]。

表3 改建熱力站規(guī)模表

表4 新建熱力站規(guī)模表

表5 改建制冷站規(guī)模表

2)冷熱站工作原理。

a.熱力站換熱系統(tǒng)。

熱力站負(fù)責(zé)采暖熱負(fù)荷的交換和分配。在熱力站中，瑞光電廠提供的熱力網(wǎng)110 ℃的高溫供水經(jīng)板式換熱器換熱后水溫降為50 ℃，回到熱力網(wǎng)回水管回至電廠；街區(qū)熱水供熱管網(wǎng)47 ℃的回水經(jīng)板式換熱器換熱后水溫提高到67 ℃(空調(diào)用戶為57 ℃)供用戶采暖用熱。

b.制冷站制冷系統(tǒng)。

夏季制冷站利用熱水驅(qū)動(dòng)型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組供冷，驅(qū)動(dòng)熱水由瑞光電廠提供，進(jìn)出口溫度為120 ℃/70 ℃；通過溴化鋰吸收式冷水機(jī)組驅(qū)動(dòng)后制出冷凍水，冷水進(jìn)出口溫度為12 ℃/7 ℃；冷水機(jī)組產(chǎn)生的余熱通過冷卻水送至冷卻塔排放到大氣中，冷卻水進(jìn)出口溫度32 ℃/37 ℃[5]。

3 節(jié)能減排

改造后較改造前測(cè)算供熱期發(fā)電煤耗降低12.63 gce/kWh，供電煤耗降低13.52 gce/kWh，機(jī)組總效率提高3.46%，節(jié)煤54 695.57 tce/年，每年減少SO2排放量2 652.33 t，減少CO2排放量10.9萬t，減少NOx排放量432.17 t，減少煙塵排放量1 736.82 t，減排灰渣18 754.43 t。利用瑞光電廠熱電聯(lián)產(chǎn)供熱取代機(jī)場(chǎng)鍋爐，城市減排效果顯著[2,6]。

4 結(jié)語

1)由瑞光電廠至飛機(jī)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的冷熱聯(lián)供工程符合國家節(jié)能減排政策，符合國家和山西省關(guān)于清潔采暖政策，替代機(jī)場(chǎng)燃煤鍋爐，節(jié)能減排效果顯著。

2)該冷熱聯(lián)供工程在國內(nèi)尚屬首例，對(duì)于發(fā)電行業(yè)嘗試進(jìn)入城市供熱領(lǐng)域具有參考作用，本項(xiàng)目具有很好的示范意義和推廣價(jià)值。