熱電廠循環冷卻水供熱探討

劉志江

摘要：本文介紹電廠利用循環冷卻水增加供熱能力的方案。詳細闡述了方案的設計思路。認為循環冷卻水供熱是可行的，可以提高電廠熱電聯產的供熱效率，達到節能減排的目的。

關鍵詞：熱電聯產 蒸汽吸收式熱泵 節能減排 保護環境

1 引言

當前，在節能減排、保護環境政策的要求下，各城市都在積極建設熱電聯產工程達到節能減排、保護環境的目的。同時，電廠也在不斷通過技改，提高供熱效率，增加對外供熱量。

本文以工程實例，闡述電廠利用循環冷卻水增加供熱量的技術方案。望得到廣大同仁指正。

2 工程項目概況

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。二電廠歷史總裝機容量344MW，分別為一期2×12MW汽機配75t/h鍋爐， 二期2×25MW汽機配130t/h鍋爐和三期2×135MW汽機配420t/h鍋爐。目前，電廠已拆除#1、#2、#4機組，僅保留3#機鍋爐作為供熱調峰熱源。同時，#5、#6機組供熱抽汽量350t/h。一期廠房已改建成市區供熱首站。目前，二電廠是哈密市熱電聯產工程唯一的供熱電廠。

前兩個采暖季，市區供暖期最大抽汽量為260t/h左右。

2.2 項目建設背景

位于二電廠東北方向、市區北部的石油基地，在石油系統主副業分離的改革要求下，決定將基地供熱交由城市熱電聯產系統供熱。石油基地供熱負荷180MW（含發展預留熱負荷）。

為同時向哈密市區和石油基地供熱，二電廠采用通過技術改造提高供熱效率，增加對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 設計參數

⑴ 一次熱網供回水溫度

根據石油基地多年實際供熱運行數據，本工程確定一次熱網供回水溫度：125/55℃；二次熱網供回水溫度：75/50℃。

⑵ 電廠循環冷卻水參數

#5機組循環冷卻水系統為單元制。單臺機組循環水量約為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動熱源，循環冷卻水作為低溫熱源，采用蒸汽吸收式熱泵機組+熱網加熱器制取高溫熱水為石油基地供熱。

改造前，#5機組汽輪機乏汽余熱通過循環冷卻水系統，送入濕冷塔冷卻，余熱散入大氣。降溫后循環冷卻水再次進入汽輪機吸收乏汽余熱，周而復始。改造后，利用蒸汽吸收式熱泵機組，將循環冷卻水中的乏汽余熱提取對外供熱，此部分循環冷卻水不再進入濕冷塔冷卻，直接進入汽輪機再次吸收乏汽余熱，周而復始。

石油基地熱網采用兩級串聯加熱：第一級加熱由蒸汽吸收式熱泵機組加熱，將回水溫度從55℃提升到85℃；第二級加熱采用熱網加熱器，將熱水從85℃提升至125℃后，送出供熱。

蒸汽吸收式熱泵機組加熱負荷約78MW，熱網加熱器加熱負荷約102MW，共計180MW。

3.3 熱力系統

⑴ 蒸汽吸收式熱泵機組

設計熱網供回水溫度125℃/55℃，循環水量2212t/h。設置3臺蒸汽吸收式熱泵機組，同時運行。每臺按總負荷的40%選型。

機組參數：制熱量30MW，驅動蒸汽0.6MPa飽和蒸汽，蒸汽耗量27.2 t/h，低溫熱源供回水溫度35/28℃，流量1566t/h，蒸汽吸收式熱泵機組熱效率為1.79。

⑵ 熱網加熱器

設置2臺熱網加熱器，同時運行。每臺按總負荷的70%選型。

熱網加熱器參數：制熱量75MW，加熱蒸汽0.15MPa/250℃蒸汽⑶。

⑶ 加熱蒸汽系統

二電廠供熱蒸汽汽源有三處，分別是：

汽輪機抽汽，蒸汽壓力0.15MPa，溫度220℃，兩臺機組抽汽共350t/h。

鍋爐冷段抽汽，蒸汽壓力2.5MPa，溫度300℃， 兩臺機組抽汽共26t/h。鍋爐、汽輪機可同時抽汽。

#3機組鍋爐，蒸汽壓力3.83MPa，溫度450℃，單臺供汽量130t/h。

⑷ 電廠循環冷卻水系統

本工程利用#5機組循環冷卻水作為低溫熱源對外供熱。三臺蒸汽吸收式熱泵機組共需要約4700t/h循環冷卻水。

3.4 供熱首站運行工況

下表是采暖期各室外溫度下的熱負荷。

室外溫度

（℃） 采暖熱負荷（MW） 一次網循環水量（t/h） 一次網回水溫度（℃） 一次網供水溫度（℃）

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，從開始供熱到室外溫度降為2℃時，此期間可全由蒸汽吸收式熱泵機組供熱。蒸汽吸收式熱泵機組驅動蒸汽由#5、#6機汽輪機供汽。

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

當室外溫度降至-10℃以下時，開啟#3機組鍋爐。本工程熱網加熱器加熱蒸汽由#3鍋爐提供。兩臺熱網加熱器供熱負荷102MW，耗氣量為155t/h。3#鍋爐生產壓力3.83MPa，溫度450℃蒸汽130t/h，通過減溫減壓后產生壓力0.35MPa，溫度250℃的蒸汽155t/h，供兩臺熱網加熱器。市區采暖熱負荷達到最大值，由#5、#6機組汽機抽汽供給260t/h，同時#5、#6機向熱泵機組提供52 t/h蒸汽，耗汽量共312t/h ，#5、#6機組汽機最大抽汽量為350t/h滿足要求。

由此得出，通過技術改造后，二電廠完全有能力同時向石油基地和市區供熱，而且，電廠還有一定的供熱余量，可以滿足不斷增長的熱負荷需求。

3.5 其它問題

1）其它輔助系統

改造工程還包括：蒸汽疏水系統，減溫水系統，一次熱網水處理系統以及各類管道在廠區的布置。本文不做詳細闡述。

2）改造場地

二電廠一、二、三期機組為順列建設，二期與三期主廠房脫開建設。石油基地供熱首站利用二期4#機組場地建設。

4 節能及環保

4.1 節能

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

濕冷機組循環冷卻水進去濕冷塔后，有約1%的水隨空氣進入大氣，造成損失。本工程約4400t/h循環冷卻水在熱泵機組內降溫后，不需要進入冷卻塔。因而，節約水量44t/h。

4.1 環保

電廠熱效率的提高，相當于煤耗的降低，從而減少電廠污染物的排放量，有利于當地環境保護。

5 結束語

電廠利用循環冷卻水增加供熱量，在技術上是可行的。其節能、環保效益明顯，值得推廣。但是，改造工程受電廠場地、各系統形式的影響，工程難度大。熱泵機組造價高，共同推高了工程總投資。這就要求制定方案時，以科學、嚴謹的作風，使每個工程做到節能環保與經濟效益的統一。

參考文獻

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[2] 城市熱力網設計規范（CJJ34-2002）[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2002

[3] 熱電聯產項目可行性研究技術規定[M]. 計基礎[2001]26號文，2001