銀川熱電公司#1\\#2機組循環水供熱分析

摘要:采用低真空循環水供熱的可行性及節能減排的效果

關鍵詞:循環水供熱 節能減排 熱負荷

0 引言

根據《銀川市城市供熱規劃》中的供熱現狀，銀川市采暖供熱的大部分區域是靠現有的區域小鍋爐房提供熱源。銀川熱電有限責任公司向興慶區和金鳳區的部分區域供熱，供熱面積為450×104m2。隨著銀川市經濟的迅速發展，企業居民不斷增多，在銀川熱電有限責任公司供熱區域內供熱工程已嚴重滯后，不能滿足建設發展需求。

隨著國家《能源法》的頒布實施和世界能源的日益短缺，企業的節能工作顯得越來越重要了。銀川熱電有限責任公司是一個熱電聯產，供熱為主的小型熱電廠，機組小、熱效率較低，廠內的綜合熱效率僅為45%，其它熱量白白損失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源損失，約占總損失的55%(冷源損失率約為30%)。如何降低冷源損失，提高全廠熱效率、達到節能挖潛的目的，是目前急待解決的問題。

銀川采暖負荷大，銀川熱電有限責任公司供熱能力有限，城區銀川熱電有限責任公司供暖范圍內還有部分建筑供暖未納入城市集中供熱，以至于部分采暖熱用戶的熱負荷由自備小鍋爐供給。這些小鍋爐獨立分散、容量小、熱效率低，給城市造成危害，又由于小鍋爐所配的除塵設施不完善，導致煙塵、SO2排放超標，污染城市環境，危害人民身心健康。

對銀川熱電有限公司電廠及熱網進行低真空循環水改造后，供熱半徑加大，供熱能力提高，工況穩定，既可以緩解蒸汽供熱的壓力，又可以取締小區采暖鍋爐。低真空循環水供熱的改造，可充分利用電廠熱能，既節約了能源，又減少環境污染，社會效益以及經濟效益明顯。

1 項目概況

銀川熱電有限責任公司#1、#2機組循環水供熱工程，是銀川城區采暖集中供熱的擴建、改建項目，是銀川市城建工程的一部分。銀川熱電有限責任公司#1、#2機組循環水供熱工程的建設為銀川城區的發展、人民生活的提高起到推動作用。

銀川熱電有限責任公司#1、#2機組循環水供熱工程供熱范圍為銀川城區部分采暖用戶的集中供熱。加熱站供熱能力為2×12MW汽機低真空循環水供熱量(即供熱量循環水量為3820t/h)，熱力網供熱能力為6164t/h的熱水(65/50)℃，熱力網干線總長3.225km。熱力網通過供熱分配站直接或間接與采暖用戶連接，供熱分配站為無人值守。熱力網采取無補償直埋方式敷設。系統采取變頻補水泵定壓。補水經過軟化、除氧處理。

2 現狀分析

供暖現狀銀川市地處我國西北寒冷地帶，每年從十一月開始到次年三年底有長達150天的采暖期，銀川熱電公司屬熱電聯產、集中供熱項目，除冬季采暖外，還向熱用戶提供工業用蒸汽及日常生活熱水。

由政府規劃部門確定的規劃供熱范圍為:三一支溝以東，唐徠渠以西的銀川高新技術開發區;唐徠渠以東、民族南街以西、解放街以南、南二環以北區域，由于熱用戶的要求，經市有關部門同意，銀川熱電有限責任公司的供熱范圍已超過解放街以南原規劃范圍，延伸至文化街。銀川熱電有限責任公司建有兩期工程，共有6臺鍋爐，四臺汽輪發電機組，總裝機容量74MW，總供熱面積可達450萬平方米。

一期工程裝機容量為:3臺75T/h次高壓煤粉鍋爐+2臺12MW汽輪機組，及配套供熱一次網、32座換熱站，2002年供熱達到滿負荷。 設計年發電量1.56億千瓦時，供熱量1.05×106GJ。一期工程于1998年開工建設，2000年投產。二期工程裝機容量為:3臺150T/H高壓煤粉鍋爐+2臺25MW汽輪機，并擴建供熱一次管網系統及換熱站。 設計年發電量3.25億千瓦時，年供熱量2.0×106GJ。二期工程于2002年8月開工建設，到2003年9月逐步投入生產到2007年，已建成58座換熱站，供熱面積達400萬平方米。

3 熱負荷調查及分析

根據電廠熱源的供熱能力，對現有部分采暖用戶的供熱改為低真空循環水供熱(采暖用戶的現供面積是熱電廠的現有汽輪機抽汽蒸汽通過加熱器換熱所帶采暖負荷)，并擴大供熱規模，擴展新的采暖熱用戶。

3.1 采暖熱用戶采暖負荷調查表。

根據《銀川市集中供熱規劃》的觀點，結合現場對現有采暖用戶的用熱負荷情況調查，根據銀川市已實施的供熱工程的運行實踐，并結合當地的實際建筑結構，本工程所采用的建筑物綜合采暖熱指標為60W/m2，根據銀川熱電有限公司一期汽機低真空循環水供熱的供熱能力。

3.2 本期工程的熱負荷分配表。

根據熱負荷表內的分析，已接入目前集中供熱管網的供熱面積為76.4萬平方米，熱負荷為41.8MW，其中熱水參數為60/45℃的供熱面積為28.9萬平米，熱負荷為17.34MW，熱水參數為45/35℃的供熱面積為47.8萬平方米，熱負荷為24.48MW。

3.3 熱負荷計算分析 銀川熱電有限責任公司主機資料表明:2×12MW汽機為2000投運的青島捷能動力集團生產的設備，主要技術參數見12MW汽機主要技術參數表(表3);2×12MW汽機所配冷凝器技術參數表見2×12MW汽機所配冷凝器技術參數表。

本期工程計劃改造2×12MW汽機低真空循環水供熱運行。采暖季汽機低真空循環水供熱運行，冷凝器作為熱網加熱器使用，利用機組排汽(參數為0.025MPa、65℃)加熱采暖供熱循環水;非采暖季汽機真空運行，冷卻循環水通過原設計循環水系統上塔冷卻。

若凝汽汽循環水出口溫度加熱到55℃，根據表3此時，排汽溫度為65℃，排汽壓力為0.025Mpa，凝器汽最小蒸汽流量為35t/h，每臺凝汽器的最小供熱量為:

Q1=G*(hc-hc′)=35*(2500-272.11)*1000=77.976Gj/h÷3.6=

21.66MW

兩臺凝器汽的供熱量為Q小=2XQ1=2x21.66=43.32MW

若凝汽汽循環水出口溫度加熱到55℃，根據表3此時，排汽溫度為76℃，排汽壓力為0.045MPa、，凝器汽最大排汽量為51.7t/h。每臺凝汽器的最大供熱量為:

Q1=G*(hc-hc′)=51.7*(2637-317)*1000=119.944Gj/h÷3.6=

33.3MW

兩臺凝器汽的供熱量為Q大=2XQ1=2x33.3=66.6MW

2×12MW汽機低真空運行供熱量為43.32-66.6MW。以采暖熱指標為:60W/m2，可供最小的采暖面積為:72.2×104m2

可供最大的采暖面積為:111×104m2

通過計算近期將熱負荷確定在76.4×104m2是合適的。

3.4 換熱站熱媒參數分析 加熱站供水溫度60℃，經過普通采暖系統換熱后，回水溫度為45℃，經過地暖系統換熱后，回水溫度為35℃，經混合后，加熱站入口回水溫度42℃，凝汽器入口水溫為48℃。出口水溫為55℃，在最冷月根據用戶需要通過尖峰加熱器將供水溫度加熱到60℃。為了防止在采暖初、末期采暖回水溫度過高，引起凝汽器真空過低，在回水總管上設置2臺15MW板換冷卻器，降低回水溫度，在供暖期，由于凝汽器供汽量較大，為保證凝汽器進水溫度不超過45℃，同時也能根據采暖的初、中、末期用戶的供水溫度的需要，需要通用冷卻器散掉多余的熱量，利用原循環泵，一般開啟1臺即可，通過冷卻器后，進入冷卻塔。每個冷卻器冷卻側進水量650 t/h，進水溫度一般≤18℃，出水溫度≤28℃，被冷卻側進水量1300 t/h，進水溫度一般≤45-38℃，出水溫度40-33℃。

冷卻側總流量為1300 t/h，溫度18-28℃，壓力0.2-0.3 MPa

被冷卻側總流量6000 t/h(旁路3400 t/h，冷卻器支路2x1300 t/h)壓力0.2-0.3 MPa，溫度33-45℃。

熱網循環水泵裝在凝汽器出口管路側，使凝汽器不承受較高的壓力， 凝汽器所承受的是0.2MPa左右的采暖回水壓力。它和機組按額定工況運行時凝汽器所承受的循環水泵出口壓力基本相同。

為了保證系統安全，防止冷凝器超壓，在循環水泵入口母管上裝設了重錘式安全閥，當回水壓力達到0.25MPa時，安全閥排放，同時， 取自回水母管上的壓力信號自動開啟通往水塔的電動閥門，向水塔放泄。

為了防止熱用戶暖氣片和凝汽器銅管結垢，影響傳熱效果，在循環水供暖系統中裝設加藥裝置。防垢劑為液態硅酸鹽被膜劑，藥品加入加藥箱，通過2臺柱塞式計量泵加入補充水管道中進入循環水供暖系統，使采暖循環水的PH 值控制在8-9的范圍內，以達到非常良好的防垢效果。

4.5 節能減排分析

供熱節約標煤量:TG標

Th標=S×q×3.6÷Q標=76.4×104×60÷106×3.6÷29.308=5.68噸/小時

S (實際供熱面積)=76.4×104m2

q (采暖熱指標)=60W/m2

Q標標煤發熱量)=29.308MJ/Kg

一個供暖期5個月安150天計算，一年可節約標煤為:

TG標=5.68×24×150=20448噸

少發電增加標煤量:TF標

由于循環供熱回水溫度在30℃-40℃，引起凝汽器真空降低62Kpa-70Kpa，造成電負荷平均降低1.5MW。

Th標=P×3.6÷Q標=1.5×3.6÷29.308=0.19噸/小時

P(有功功率)=1.5MW

Q標(標煤發熱量)=29.038MJ/Kg

TF標=0.19×24×150=684噸

少產生固廢量:G (4347Kg)

G=T標×Q標÷Q×15%=19764×29.308÷19.8×15%=4347噸

T標 (標煤)=19764Kg

Q標(標煤發熱量)=29.308MJ/Kg

Q (原煤發熱量)= 19.8MJ/Kg

15%(原煤灰含量)

減少SO2排放量 S(319996 Kg)

S=1600×T標×Q標÷Q×0.69%=1600×19764×29.308÷19.8×0.69%=319.996噸

T標(標煤)=19764 Kg

Q標(標煤發熱量)=29.308MJ/Kg

Q(原煤發熱量)=19.8MJ/Kg

0.69%(原煤含硫量)

通過以上分析采用循環水供熱，年可年可節約標煤19764噸。減少SO2產生量319.996噸，減少固廢產生量4347噸。

5 結論

銀川熱電公司循環水供熱于2008年10月28日正式投用， 目前循環水供熱系統熱用戶投入40萬平方米，機組電負荷為11-12MW、真空為62-70Pa、主氣壓力4.9 MPa、主氣溫度470℃、主氣流量75-80t/h;循環水供熱溫度為53-56℃、回水溫度為40-45℃、供水壓力維持<0.5MPa，回水流量1798-1819t/h、供熱量76.3Gj/h。通過計算08-09年供暖期年可節約標煤9774噸。減少SO2產生量158.2497噸，減少固廢產生量2150.1噸。由此可見#1、#2機組循環水供熱改造達到了預期的效果。