热电厂循环冷却水供热探讨

摘要：本文介绍电厂利用循环冷却水增加供热能力的方案。详细阐述了方案的设计思路。认为循环冷却水供热是可行的，可以提高电厂热电联产的供热效率，达到节能减排的目的。

关键词：热电联产 蒸汽吸收式热泵 节能减排 保护环境

1 引言

当前，在节能减排、保护环境政策的要求下，各城市都在积极建设热电联产工程达到节能减排、保护环境的目的。同时，电厂也在不断通过技改，提高供热效率，增加对外供热量。

本文以工程实例，阐述电厂利用循环冷却水增加供热量的技术方案。望得到广大同仁指正。

2 工程项目概况

2.1 电厂概况

哈密二电厂位于新疆哈密市西北方向，直线距离约10kM。二电厂历史总装机容量344MW，分别为一期2×12MW汽机配75t/h锅炉， 二期2×25MW汽机配130t/h锅炉和三期2×135MW汽机配420t/h锅炉。目前，电厂已拆除#1、#2、#4机组，仅保留3#机锅炉作为供热调峰热源。同时，#5、#6机组供热抽汽量350t/h。一期厂房已改建成市区供热首站。目前，二电厂是哈密市热电联产工程唯一的供热电厂。

前两个采暖季，市区供暖期最大抽汽量为260t/h左右。

2.2 项目建设背景

位于二电厂东北方向、市区北部的石油基地，在石油系统主副业分离的改革要求下，决定将基地供热交由城市热电联产系统供热。石油基地供热负荷180MW（含发展预留热负荷）。

为同时向哈密市区和石油基地供热，二电厂采用通过技术改造提高供热效率，增加对外供热能力的方式解决，并新建石油基地供热首站。

3 工程方案

3.1 设计参数

⑴ 一次热网供回水温度

根据石油基地多年实际供热运行数据，本工程确定一次热网供回水温度：125/55℃；二次热网供回水温度：75/50℃。

⑵ 电厂循环冷却水参数

#5机组循环冷却水系统为单元制。单台机组循环水量约为8000t/h，供回水温度：28/35℃。

3.2 方案概述

本案利用电厂供热蒸汽作为驱动热源，循环冷却水作为低温热源，采用蒸汽吸收式热泵机组+热网加热器制取高温热水为石油基地供热。

改造前，#5机组汽轮机乏汽余热通过循环冷却水系统，送入湿冷塔冷却，余热散入大气。降温后循环冷却水再次进入汽轮机吸收乏汽余热，周而复始。改造后，利用蒸汽吸收式热泵机组，将循环冷却水中的乏汽余热提取对外供热，此部分循环冷却水不再进入湿冷塔冷却，直接进入汽轮机再次吸收乏汽余热，周而复始。

石油基地热网采用两级串联加热：第一级加热由蒸汽吸收式热泵机组加热，将回水温度从55℃提升到85℃；第二级加热采用热网加热器，将热水从85℃提升至125℃后，送出供热。

蒸汽吸收式热泵机组加热负荷约78MW，热网加热器加热负荷约102MW，共计180MW。

3.3 热力系统

⑴ 蒸汽吸收式热泵机组

设计热网供回水温度125℃/55℃，循环水量2212t/h。设置3台蒸汽吸收式热泵机组，同时运行。每台按总负荷的40%选型。

机组参数：制热量30MW，驱动蒸汽0.6MPa饱和蒸汽，蒸汽耗量27.2 t/h，低温热源供回水温度35/28℃，流量1566t/h，蒸汽吸收式热泵机组热效率为1.79。

⑵ 热网加热器

设置2台热网加热器，同时运行。每台按总负荷的70%选型。

热网加热器参数：制热量75MW，加热蒸汽0.15MPa/250℃蒸汽⑶。

⑶ 加热蒸汽系统

二电厂供热蒸汽汽源有三处，分别是：

汽轮机抽汽，蒸汽压力0.15MPa，温度220℃，两台机组抽汽共350t/h。

锅炉冷段抽汽，蒸汽压力2.5MPa，温度300℃， 两台机组抽汽共26t/h。锅炉、汽轮机可同时抽汽。

#3机组锅炉，蒸汽压力3.83MPa，温度450℃，单台供汽量130t/h。

⑷ 电厂循环冷却水系统

本工程利用#5机组循环冷却水作为低温热源对外供热。三台蒸汽吸收式热泵机组共需要约4700t/h循环冷却水。

3.4 供热首站运行工况

下表是采暖期各室外温度下的热负荷。

室外温度

（℃） 采暖热负荷（MW） 一次网循环水量（t/h） 一次网回水温度（℃） 一次网供水温度（℃）

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

从上表可以看出，从开始供热到室外温度降为2℃时，此期间可全由蒸汽吸收式热泵机组供热。蒸汽吸收式热泵机组驱动蒸汽由#5、#6机汽轮机供汽。

室外温度降至-10℃时，蒸汽吸收式热泵机组耗汽由：#5、#6机锅炉抽汽26t/h和汽轮机抽汽52t/h供给。热网加热器耗汽由：#5、#6机汽轮机抽汽90t/h供给。此时，#5、#6机组汽轮机最大抽汽量为350t/h，本工程用汽量142t/h，剩余208t/h的抽汽，用于市区供热首站供汽，以满足该时段市区供热需求。因此，电厂#5、#6机组可满足室外温度-10℃时向市区和石油基地同时供暖。

当室外温度降至-10℃以下时，开启#3机组锅炉。本工程热网加热器加热蒸汽由#3锅炉提供。两台热网加热器供热负荷102MW，耗气量为155t/h。3#锅炉生产压力3.83MPa，温度450℃蒸汽130t/h，通过减温减压后产生压力0.35MPa，温度250℃的蒸汽155t/h，供两台热网加热器。市区采暖热负荷达到最大值，由#5、#6机组汽机抽汽供给260t/h，同时#5、#6机向热泵机组提供52 t/h蒸汽，耗汽量共312t/h ，#5、#6机组汽机最大抽汽量为350t/h满足要求。

由此得出，通过技术改造后，二电厂完全有能力同时向石油基地和市区供热，而且，电厂还有一定的供热余量，可以满足不断增长的热负荷需求。

3.5 其它问题

1）其它辅助系统

改造工程还包括：蒸汽疏水系统，减温水系统，一次热网水处理系统以及各类管道在厂区的布置。本文不做详细阐述。

2）改造场地

二电厂一、二、三期机组为顺列建设，二期与三期主厂房脱开建设。石油基地供热首站利用二期4#机组场地建设。

4 节能及环保

4.1 节能

蒸汽吸收式热泵机组热效率1.79。本工程蒸汽吸收式热泵机组供热量78MW。提取循环冷却水热量为：78-78/1.78=34.4MW。电厂在不增加煤耗的情况下，对外供热量增加了34.4MW。

湿冷机组循环冷却水进去湿冷塔后，有约1%的水随空气进入大气，造成损失。本工程约4400t/h循环冷却水在热泵机组内降温后，不需要进入冷却塔。因而，节约水量44t/h。

4.1 环保

电厂热效率的提高，相当于煤耗的降低，从而减少电厂污染物的排放量，有利于当地环境保护。

5 结束语

电厂利用循环冷却水增加供热量，在技术上是可行的。其节能、环保效益明显，值得推广。但是，改造工程受电厂场地、各系统形式的影响，工程难度大。热泵机组造价高，共同推高了工程总投资。这就要求制定方案时，以科学、严谨的作风，使每个工程做到节能环保与经济效益的统一。

参考文献

[1] 汤惠芬 范季贤.热能工程设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1999

[2] 城市热力网设计规范（CJJ34-2002）[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002

[3] 热电联产项目可行性研究技术规定[M]. 计基础[2001]26号文，2001