阜新发电厂乏汽余热利用工程可行性研究报告 - 图文

阜新发电厂乏汽余热利用工程 可行性研究报告 （征询意见稿）

I

目录

1.概述.............................................................. 1 1.1 项目概况 ...................................................... 1 1.2 项目建设必要性 ................................................ 8 1.3编制依据 ...................................................... 9 1.4 编制范围 ...................................................... 9 1.5 工作过程 ...................................................... 9 2.基础资料......................................................... 11 2.1 气象资料 ..................................................... 11 2.2 厂址、地质及水文概况 ......................................... 11 3. 供热范围及热负荷................................................ 13 3.1 供热范围 .................................................... 13 3.2 热负荷 ...................................................... 13 4. 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术介绍........................ 18 4.1技术原理 ..................................................... 18 4.2技术的推进与发展 ............................................. 19 4.3技术的应用实例 ............................................... 21 5.热源及供热首站................................................... 25 5.1 供热系统方案 ................................................. 25 5.2电厂首站改造任务 ............................................. 25 5.3 新型供热首站的主要设备 ....................................... 28 5.4小机排汽管道改造及凝汽冷却系统运行方式 ....................... 32 5.5供热可靠性分析 ............................................... 33 6．厂区改造工程设想................................................ 34 6.1 总平面布置 ................................................... 34 6.2循环水冷却水系统改造 ......................................... 38 6.3小机乏汽回收改造 ............................................. 36 6.4 电气部分 ..................................................... 41 6.5仪表与控制部分 ............................................... 41 6.6土建部分 ..................................................... 46

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7．热网系统改造.................................................... 49 7.1 供热首站 ..................................................... 49 7.2 热力站改造 ................................................... 50 8节约能源及环境保护 ............................................... 54 8.1 节能分析 ..................................................... 54 8.2 环境减排分析 ................................................. 54 8.3 社会效益 ..................................................... 55 9 生产组织及定员................................................... 56 9.1 组织机构及人员编制原则 ...................................... 56 9.2 本项目运行方式及定员 ......................................... 56 10 劳动安全与卫生.................................................. 57 10.1 执行的有关主要规程、规范 ................................... 57 10.2 主要防治措施 ............................................... 57 10.3 劳动安全及工业卫生机构与设施 ............................... 57 10.4 安全教育 ................................................... 58 11 项目实施的条件和建设进度及工期.................................. 58 11.1 项目实施的条件 .............................................. 58 11.2项目分期实施 ................................................ 60 11.3 建设进度及工期 .............................................. 60 12 投资估算及财务评价.............................................. 61 12.1 投资估算说明 ................................ 错误！未定义书签。 12.2 投资估算 .................................... 错误！未定义书签。 13 经济评价........................................................ 61 13.1 投资计划及资金筹措 .......................... 错误！未定义书签。 13.2 经济评价原则 ................................ 错误！未定义书签。 13.3 主要原始数据 ................................ 错误！未定义书签。 13.4 评价结果 .................................... 错误！未定义书签。 13.5 敏感性分析 .................................. 错误！未定义书签。 13.7结论 ........................................ 错误！未定义书签。 14 结论............................................................ 61

III

图纸目录

序号 1 说明书 2 总平面及地下设施布置图 3 热平衡图 4 余热利用热力系统图 5 凝结水泵系统及抽真空系统图 图纸名称 图号 F106E08K-A01-01 F106E08K-A01- Z-01 F106E08K-A01- J-01 F106E08K-A01- J-02 F106E08K-A01- J-03 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 备注 6 1#余热回收热网首站平面布置图 F106E08K-A01- J-04 7 2#余热回收热网首站平面布置图 F106E08K-A01- J-05 8 集中供热管网改造图 9 余热利用循环水系统图 10 水力计算校核结构简图 11 电气原理接线图 12 热工控制系统规划图 13 施工组织设计总布置图 F106E08K-A01- J-06 F106E08K-A01- S-01 F106E08K-A01- S-02 F106E08K-A01-D-01 F106E08K-A01- K-01

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1.概述

1.1 项目概况

本项目为阜新发电厂乏汽余热利用工程，系利用阜新发电厂的汽轮机乏汽余热对鸿源热力网和市热力网供热区域进行的供热系统改造工程。阜新发电厂目前有2×200MW机组和2×350MW机组总计4台机组，承担着约占阜新市供热面积的三分之一的供热负荷。拟采用基于吸收式换热的热电联产集中供热技术，回收热电厂两台小机乏汽、两台200MW汽轮机乏汽及1台350MW汽轮机循环水余热，提高热电厂供热能力，改造后可满足1710万㎡的建筑采暖需求。本项目包括在阜新发电厂内200MW汽机房A列外安装9台余热回收机组，同时鸿源和市区热力网配合改造部分用户热力站，以及新建热力站安装吸收式换热机组以降低热网回水温度。

我国已成为世界上最大的温室气体排放国之一，“节能减排”已成为我国社会经济发展的一个重要核心。2009年9月联合国气候变化峰会和12月的哥本哈根气候变化谈判会议上，我国政府明确量化碳减排目标，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%，展示了中国在应对气候变化、履行大国责任方面的积极态度。这充分表明我国不再单纯追求经济的增长速度，而是加强资源的有效利用，关注可持续增长。“节能减排”已被摆在前所未有的战略高度，而提高能源利用率、加强余热回收利用是节约能源、降低碳排放、保护环境的根本措施。由此，本项目是改善环境、发展低碳经济、促进可持续发展的必然选择。 1.2 城市概况

阜新市地处辽宁省西北部，东经121°10′~122°56′,北纬41°41′~42°56′之间。东与沈阳毗连，西与朝阳接壤，南与锦州、沈阳为邻，北与内蒙古相接。阜新城市位于自东北向西南倾斜的盆地中，南有医巫闾山脉，北有小松岭山，新义铁路和细河东西横穿市区。全境东西长184.3公里，南北宽84公里，总面积10445平方公里。地势西北高，东南低；西南高，东北低。

自2001年年底被国务院正式确定为全国第一个资源型城市经济转型试点市以来，阜新市以调整和优化经济结构为重点，致力于将以煤电为主的单一产业结构逐步调整为多元化的产业结构，在资源型城市经济转型道路上进行了积极的探索，并取得了初步成效。现已基本形成以煤电、机械、电子、化工、食品、建材

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为主的工业体系，下一步，阜新将牢牢抓住东北老工业基地振兴、辽宁省“五点一线”开发开放、经济转型试点市和辽宁省实施“突破阜新”战略的有利机遇，建设全国重要的农产品及食品加工供应基地、全国重要的新型能源基地、全国重要的煤化工基地“三大产业基地”，培育壮大装备制造业配套、新型建材、精细化工、新型电子元器件、玛瑙加工和北派服饰等“六大优势特色产业”，构筑多元化经济格局，推动经济转型实现新突破。

阜新市主城区现状人口64.5万人，主城区采暖面积2260.7万平米，其中热电厂供热占48.3%，其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热，目前阜新市面临着进一步扩大城市规模与挖掘现有电厂供热能力、供热资金短缺与管理水平不高等多重压力。 1.3 供热现状

（1）热源现状

阜新发电有限责任公司现有2×200MW机组和2×350MW机组总计4台机组。其中两台200MW机组分别投产于1996年和2000年，两台350MW分别投产于2007年4月和12月。目前承担着约占阜新市供热面积的三分之一的供热负荷。

阜新发电厂的两台CC140/N200—12.7/535/535型汽轮机组在冬季额定抽汽工况下的主要热力参数见表1-1，目前单台机组主蒸汽不超过600t/h，乏汽约195t/h，厂用及附近工业用蒸汽及居民供热约20～30t/h。热网实际采暖抽汽量为2×150=300t/h，蒸汽参数P=0.245MPa T=265℃，折合供热容量约为216.6MW。

表1-1 阜新发电厂CC140/N200—12.7/535/535型汽轮机

额定抽汽工况下主要热力参数

型号 型式 主蒸汽压力 主蒸汽温度 主蒸汽流量 再热蒸汽进汽阀前蒸汽压力 再热蒸汽进汽阀前蒸汽温度 额定工业抽汽流量 额定工业抽汽压力 四段采暖额定抽汽压力

CC140/N200—12.7/535/535 超高压一次中间再热三抽汽冷凝式 MPa ℃ t/h MPa ℃ t/h MPa（绝压） MPa 2

12.75 535 610 1.95 535 50 0.98 0.44 四段采暖额定抽汽流量 六段采暖额定抽汽压力 六段采暖额定抽汽流量 t/h MPa t/h 72 0.245 220 阜新发电厂的两台C300/N350-16.7/538/538型汽轮机组在冬季额定抽汽工况下的主要热力参数见表1-2，目前单台机组主蒸汽约800～1000t/h，乏汽约400t/h。热网现状采暖抽汽量为2×170=340t/h，蒸汽参数P=0.8MPa T=333.3℃，折合供热容量约为255MW。

表1-2 阜新发电厂C300/N350-16.7/538/538型汽轮机

额定抽汽工况下主要热力参数 项目 型号 单位 数据 C300/N350-16.7/538/538/0.8 亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、冷凝式汽轮机 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 350 384.641 16.67 538 538 1037.41 1165 4.9 240 0.8 25 型式 生产厂家 额定功率 最大功率 新汽压力 新汽温度 再热汽温 额定进汽量 最大进汽量 排汽压力 额定抽汽量 抽汽压力 额定冷却水温度 MW MW MPa ℃ ℃ t/h t/h KPa t/h MPa ℃ （2）热网现状

以阜新发电厂为热源的一次热水管网分为鸿源热力网和市区热力公司1分公司热力网，管网及热力站布置见图1-1、图1-2，鸿源网一次网设计供回水温度为120/60℃。350MW机组供热首站承担鸿源网供热面积约476万㎡，供热半径约3.5公里。鸿源网热网循环水量5800～5900t/h，循环水泵3用1备，流量2600t/h，扬程120m，功率1250kW。200MW机组供热首站承担市网供热面积约374万㎡，供热半径约3公里，一次网设计供回水温度为110/70℃。市网热网循环

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水量约4500～4700t/h，循环水泵2大2小，大泵流量2000t/h，扬程125m，功率1400kW；小泵流量1080t/h，扬程112m，功率680kW。

35万kW供热首站

图1-1阜新鸿源热力管网示意图

图1-2阜新市区热力公司管网示意图

鸿源热力公司现有两条蒸汽管线，分别为国泰蒸汽管线和总机厂蒸汽管线，外供蒸汽来自于200MW机组的工业抽汽，外供蒸汽的主要用户为国泰酒店、体育中心以及电厂周边一些洗浴中心，国泰酒店冬季高峰用汽约12 t/h；体育中心冬季高峰用汽在6.5 t/h左右；洗浴中心总蒸汽用量在5-6t/h左右，全年均有负荷。

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鸿源热网有三条高温水供热管线，分别为：新建市网线、太平南网线、太平复线。鸿源公司热水供热采用间接供热，公司下设十七座热力站，2010年公司供热面积约376.2万平米。2010年公司直辖的17座热力站中，有6座超过了其设计供热能力，热力站的供热面积如表1-3所示。

表1-3阜新鸿源热力公司热力站统计表 序号 热力站名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 生活网 二十四中 创业路 双 跃 矿总院外 御景园 金剑小区 红玛瑙 太平三角地 太平医院 海河新村 海州矿机关 总机厂 高 东 地质公园 二十一中 高 西 设计供热面积 实际入网面积 (万m2) (万m2) 40 20 25 10 30 30 20 30 20 20 25 25 30 30 20 25 30 24.9 11.9 13.0 7.0 31.9 29.3 13.9 20.8 28.4 24.7 27.1 21.8 23.1 23.1 17.4 26.2 31.7 除了以上列出的直接管理的热力站外，鸿源公司还通过热水转供的方式，对外出售高温热水热量，其主要的转供区域有海宇、海宇新区、康佳、康大、市游泳馆、矿总院内、鑫维、西铁等，转供供热面积约为100万平米。

鸿源网设计供回水温度为120/60℃，但是根据2011年采暖季最冷天实际运行数据所示，如表1-4一次热网供水温度约在80~84℃之间，回水温度约43~49℃，与设计温度相差甚远。一次热网的供回水温差仅为31~41℃左右，处于“大流量、小温差”的不节能运行状态。目前阜新发电厂供热区域主要采用散热器采暖。根据往年运行经验采暖季二次网的实际运行供回水温度在50/40℃，基本能保证用户采暖需求。

表1-4 2011年采暖季最冷天鸿源公司热力站运行参数

热力站名称 供热管线

一次网供回二次网供回一次水流水温度（℃） 水温度（℃） 量(t/h) 5

二次水流量（t/h) 创业路站 生活网站 二十四中 海矿机关 总机厂 地质公园 二十一中 太平三角地 市网复线 电厂生活网 市网复线 太平南网 太平南网 太平南网 太平复线 太平复线 81/48.7 83.8/45.5 83.7/45.3 79.6/42.2 81.3/43.5 81.8/45.8 81.5/42.9 81.8/45.1 48.7/42 51.5/41.8 46.9/38.8 45.9/36.8 48/40.2 48.1/37.8 45.8/37.2 48.6/38.7 38.7 113.2 101.3 85.2 127.6 43.5 122.4 125.6 631.4 1735 1000 655 968 485.3 991.6 1000

表1-5 2011年采暖季鸿源热网首站运行参数

日期 供水温度℃ 回水温度℃ 供水压力MPa 回水压力MPa 流量 t/h 12-26 84.3 46.9 0.42 0.16 5013 1-3 84.5 47.3 0.43 0.16 5383 1-9 84 47.2 0.46 0.16 5610 1-13 83 47.4 0.46 0.17 5504 1-17 78.6 45.2 0.46 0.16 5670 1-21 80.9 45.6 0.48 0.18 5660 市热力公司下属有6家分公司，其中第1分公司供热热源由阜新发电厂提供，第2、3、5、6分公司由燃煤锅炉房提供热源，第4分公司由阜新市杰超热电厂提供热源。第1和第6分公司采用高温热水间接供热方式，第2和第4分公司采用低温水直接供热方式，第3分公司为蒸汽锅炉供热，第5分公司蒸汽锅炉和热水锅炉供热并存。第1分公司和第6分公司高温水供热管网相连，初末寒期6公司部分热力站可转为阜新发电厂供热。第3分公司和杰超热电厂的蒸汽管网相连。2011年市热力公司实际供热面积约956万平米，其中热源为阜新发电厂的第1分公司的实际供热面积约374万平米。各分公司热力站个数及供热面积如表1-6所示。

表1-6 阜新市热力公司供热情况表 所属 一分公司 二分公司 三分公司 四分公司 五分公司 六分公司 总计 热源 阜新电厂 锅炉低温水直供 蒸汽锅炉 杰超热电厂低温水直供 蒸汽与热水锅炉 热水锅炉高温水 热力站个数 12 7 10 19 48 设计供热面积（万m2) 696 65 162 140 237 599 1899 2011年实际供热面积（万m2) 374 65 90 140 78 209 956 市热力第1分公司一次网设计供回水温度为110/70℃，第6分公司一次网

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设计供回水温度为90/60℃。低温水直供的供回水设计温度为60/45℃，2011年采暖季最冷天各分公司典型热力站运行参数如表1-5所示。第2和第4分公司采用低温水直供的方式，供热半径小。第3和第5公司热力站采用汽水换热供暖，运行成本较高。

表1-7 2011年采暖季市热力公司典型热力站最冷天运行参数 热力站名称 所属分公司 小蓝桥站 站前 体育场站 桑港站 热电厂 蒙中站 新都站 实验小学站 一公司 一公司 一公司 二公司 三公司 四公司 六公司/水水换热 五公司/汽水换热 六公司 一次网供回二次网供回一次水流量水温度（℃） 水温度（℃） (t/h) 84.9/44 85/47 85/45 200℃蒸汽 82/44.5 132.5℃蒸汽 79.6/40.6 52.6/42 50/39 52/42.1 54.5/39.4 55/45.6 54.6/38.7 50/39.5 55.2/44.6 53.6/37.5 661.8 866.2 576 1096 350.2 二次水流量（t/h) 2710 3974 2543 2467 862 2940 4201 957 821 第1分公司使用电厂200MW机组供热首站作为热源，其2011年采暖季一次热网的运行参数如表1-8所示：

表1-8 2011年采暖季鸿源电厂200MW机组热网首站运行参数 日期 供水温度℃ 回水温度℃ 供水压力MPa 回水压力MPa 流量 t/h

1-3 80 42 0.51 0.12 4520 1-6 82 43 0.49 0.1 4532 1-18 80 43 0.52 0.12 4722 1-21 79 44 0.56 0.13 4811 1-25 79 42 0.53 0.12 4756 （3）汽轮机乏汽余热

汽轮机乏汽采用水冷式凝汽器冷却，冬季排汽背压在4.5~6kPa，循环冷却水进水温度12～17℃，出水温度21~26℃。夏季排汽背压不超过9.5kPa，循环冷却水进水温度25～30℃，出水温度32~37℃，具体如图1-3和图1-4所示。

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4035350MW机组循环水温度（℃）302520151050123456月份789101112循环水入口循环水出口

图1-3阜新发电厂350MW汽机循环水进出口温度逐月变化

4035200MW机组循环水温度（℃）302520151050123456月份789101112循环水入口温度循环水出口温度

图1-4阜新发电厂200MW汽机循环水进出口温度逐月变化

1.4 项目建设必要性

（1）阜新发电厂供热能力面临不足，急需提高热源供热能力

阜新发电厂原设计供热能力1200万平米，现由于机组负荷率及抽汽能力原因只供热860万平米，阜新主城区采暖面积2260.7万平米，其中热电厂供热占48.3%，其余均为集中或分散燃煤锅炉房供热，热电厂供热比例较小。从十二五国家节能减排的任务和阜新城区大气环境治理的要求，需要严格控制城区燃煤锅炉的建设。为应对未来热负荷需求的增加，亟待提高现有热电厂热源的供热能力。

（2）将阜新发电厂乏汽余热回收用于供热，实现该电厂可持续发展。 阜新发电厂2×200MW和2×350MW供热机组存在大量的汽轮机乏汽余热通过冷却塔排放掉，以保证汽轮机末端的正常工作，在额定抽汽工况下，该部分热量

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可占燃料燃烧总发热量的28%以上，相当于供热量的70%以上，其对于电厂发电来说是废热，但是对于低品位的建筑采暖而言，则构成巨大的能源浪费。如果该部分乏汽余热能够充分回收用于供热，可以大幅提高该电厂的供热能力和能源利用效率，增强企业的竞争力，并带来巨大的节能、环保与社会效益。

本工程拟采用基于吸收式循环的热电联产集中供热技术，回收阜新发电厂两台小机乏汽、两台200MW汽轮机乏汽及1台350MW汽轮机循环水余热，在不新建热源，不增加污染物排放的情况下，提高电厂供热能力，工程达产后可实现1710万m2的建筑供热，并为阜新市发电厂余热回收供热技术的发展和应用积累实践经验。 1.5编制依据

(1) 阜新发电厂2×350MW及2×200MW机组初步设计

(2) 阜新发电厂提供的汽轮机热力特性、现状热电厂机组运行数据及有关厂家提供的设备资料

(3) 由鸿源热力公司、市区热力公司提供的热力站参数、供热面积统计表以及阜新发电厂集中供热热网示意图

(4) 《热电联产项目可行性研究技术规定》（计基础[2001]26） (5) 《阜新市城市供热总体规划》（2009~2020年） (6) 《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010 1.6 编制范围

本项工程可行性研究由北京清华城市规划设计研究院能源规划设计研究所编制。编制内容包括：

(1) 基于吸收式循环热电联产集中供热技术的应用方案 (2) 电厂余热回收系统和设备的选择、电控、土建方案设想

(3) 有关余热回收机组供汽、供热水以及乏汽、循环冷却水管道的改造方案的设想

(4) 电厂余热回收机房和电厂原供热首站热网管道的联通 (5) 热力站的吸收式换热技术改造及集中热网的水力计算 1.7工作过程

2011年11月10号北京清华城市规划设计研究院能源所、北京中科华誉

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有限公司共同到阜新发电厂洽谈循环水余热利用有关问题，并踏勘了现场，并完成了余热回收改造的初步方案。2月底阜新市政府、中科华誉公司及阜新发电厂达成优化升级供热系统回收阜新发电厂乏汽余热的意向，北京清华城市规划设计研究院能源所（简称清华）再次去阜新发电厂、鸿源热力公司、市热力公司及规划局、市政公用局进行调研，并会同华北电力设计院工程有限公司（简称华北院）进一步深化乏汽余热回收总体方案，华北院接到此项目时，要求完成时间仅为一周，所以各专业所做的工作内容仅限于清华提供的资料及数据进行的，完成项目可行性研究设计。

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2.基础资料

2.1 气象资料

阜新气候属于北温带大陆季风气候区，冬季严寒少雪，夏季干旱少雨。全年日照为2903.8h，年平均气温8.7℃，最高气温37.5℃，最低气温-23℃，无霜期180天，最大冻土深度1.4m左右。常年主导风向为西南向，其次是东北、北两个方向，最大风速16m/s。年总降水量457.1mm，年蒸发量1941.8mm。

其主要参数如下：

平均气压 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 极端最高气温 极端最低气温 平均相对湿度 平均降雨量 最大冻土深度

日平均气温≤5℃的天数 历年最大风速 全年主导风向

987.2hPa 8.7℃ 37.5℃ -23℃ 40.6℃ -28.4℃ 58% 457.1mm 1.4m 159 16m/s 西南向

2.2 厂址、地质及水文概况 2.2.1 厂址条件

阜新发电厂位于阜新市市区南部，距阜新市中心1.5公里。厂址以北 10 公里处有阜新市区主要河流—细河，由东向西流过。厂区东高西低，高差约1.0米。电厂海拔高度为169.7m。 2.2.2 地质条件

本工程抗震设防烈度Ⅶ度(地面运动加速度为0.1g)。

1）杂填土：杂色，组成成分差异大，主要成分由粘性土、砖块、碎石及建筑垃圾组成。松散，稍湿，层厚 0.80～4.20米。底板标高介于 169.70～165.10米。

2）粉质粘土：黄褐色，含少量铁锰结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度，韧性中等，稍湿，可塑。该地段均有该层出露，层厚 1.2～4.90米。顶板标高介于 169.70～165.30 米。底板标高介于 165.60～163.30 米之间。

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3）粘土：黄褐色，含少量铁锰结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度，韧性中等，湿，硬塑，层厚0.80米，顶板标高165.00米，底板标高164.20米。

4）细纱：黄色，矿物成分以石英，长石为主，湿—饱和，稍密，层厚 0.40～2.50 米，顶板标高介于 166.50～163.30 米，底板标高介于 164.80～161.60米。

5）砾砂：黄色，矿物成分以石英，长石为主，混几少量卵石，颗粒分选性一般，饱和，中密，层厚0.90～5.40米。顶板标高介于 164.80～161.30米。低板标高介于 163.40～157.20米。

6）页岩：褐色，强风化，顶部以风化成土状，层理明显，层面近于水平，泥质结构，稍湿，硬，层厚3.30～5.00米。顶板标高介于160.20～157.20米。低板标高介于153.90～152.70米。

7）页岩：褐色，中等风化。层理明显，层面近于水平，岩芯较完整。呈快状，泥质结构，稍湿，硬，层厚大于4.00米。 2.2.3 水文条件

该区的地下水类型主要为潜水，埋深在地表下7.20～8.20米，相应高程为163.10～161.30米。稳定水位与初见水位变化不大。含水层主要为第四系冲洪积细纱，粗砂，砾砂及圆砾层，透水性良好。地下水的补给来源有：大气降水，细河河水补给；排泄方式则以地下径流为主。地下水动态主要受大气降水，地表水体的影响，呈季节性变化。

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3. 供热范围及热负荷

3.1 供热范围

本项目集中供热范围为鸿源热力网和市区热力公司一公司的供热区域。 3.2 热负荷

3.2.1 采暖综合热指标

建筑采暖综合热指标是由所在地区气象条件及建筑物的围护结构特征所决定的。通过对2010年采暖季的实际运行能耗数据及供热面积的分析统计，推算阜新现状供热系统的采暖综合热指标约为55W/m，另外《阜新市城市供热总体规划》（2009～2020年）中2010至2015年也采用相近的采暖负荷指标。本项目可研中的计算分析以此数值为依据。 3.2.2 热负荷调查

2010年阜新发电厂采暖季总供热面积为850万㎡。其中鸿源网约为476万㎡，市热力公司一分公司网约为374万㎡。根据城市总体规划，阜新市主城区（中心组团）主要向北、向西方向扩展建设用地，并控制铁南矿区规模，西铁地区以旧区改造为主。根据现状高温水管网联网情况，阜新发电厂增加供热能力后，主要的供热区域应为鸿源热力网及市热力公司一公司和六公司的覆盖范围。按近期主城区房地产开发规划及市热力公司统计，近期的供热面积如表所示。

表3-1近期阜新发电厂供热区域供热面积统计表

所属公司 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 一所 六所

2

热力站名称 首站 煤校站 小蓝桥站 体育场站 市政（未用） 教委站 指挥部站 中心医院(住院站) 友爱家园站(未用) 三禾蓝湾(拟建) 中心医院 滨河大厦站 六分公司锅炉房 设计能力 （万平米） 100 95 95 80 80 80 60 40 35 15 8 8 13

现状入网面积 未来供热面积 （万平米） 87 68 54 44 0 75 33 0 0 0 7 6 0 （万平米） 114 80 68 58 70 85 52 50 20 7 7 6 0 所属公司 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 六所 自管 六所 六所 六所 自管 自管 六所 市网复线 市网复线 市网复线 市网复线 市网复线 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源 鸿源

热力站名称 蒙古中学站 机床厂站 实验小学站 市北站 玉龙新城 民安站 城建站 局北站 巩家洼子站(未用) 实验二部(未用) 宏运站 幸福家园站 客运站 矿小站 卫生营站 北环站 新天地站 威尼斯站 工人文化宫 厂内小区 财政站 中新花园 三职专 二十四中 创业路 双 跃 矿总院内 矿总院外 生活网 御景园 金剑小区 红玛瑙 太平三角地 太平医院 海河新村 海州矿机关 总机厂 高德东（高孙路） 地质公园 二十一中 高德西（派出所 设计能力 （万平米） 100 70 45 45 45 45 30 30 30 30 40 15 30 30 15 15 15 6 10 6 5 3 20 25 10 10 30 40 30 20 30 20 20 25 25 30 30 20 25 30 14

现状入网面积 未来供热面积 （万平米） 45 27 16 16 3 20 13 21 0 0 6 8 14 2 12 7 0 3 2 4 1 3 1 12 13 7 6 32 24.9 29.3 13.9 20.8 28.4 24.7 27.1 21.8 23.1 23.1 17.4 26.2 31.7 （万平米） 67 41 30 29 29 34 35 27 54 7 13 13 29 12 17 17 0 10 5 8 3 3 2 12 13 7 6 32 24.9 43.9 13.9 20.8 28.4 29.4 42.1 21.8 33.0 56.6 17.4 34.3 31.7 所属公司 鸿源转供 鸿源转供 鸿源转供 热力站名称 康佳 海宇 700线 设计能力 （万平米） 现状入网面积 未来供热面积 （万平米） 15.0 18.0 60.0 （万平米） 15.0 18.0 60.0 近期阜新发电厂供热区域的总供热面积可达1663万㎡，采暖热负荷为914MW。

3.2.3 采暖热负荷曲线 阜新市的采暖气象资料：

1）冬季室外采暖计算温度tw=-17℃； 2）采暖期室外平均温度：tp= -5.4℃； 3）室内计算温度：tn=18℃ 4）采暖天数：Np=159天；

按气象资料测定阜新市冬季供热负荷系数为：

K?式中：

QpQw?tn?tptn?tw?18?(?5.4)?0.6685

18?(?17)Qp——采暖季平均热负荷，W； Qw——采暖季最大热负荷，W； tn——室内计算温度，℃；

tp——采暖季室外平均温度，℃； tw——采暖季室外计算温度，℃。 采暖热负荷分布综合公式系数如下：

??5?tw?0.714

tn?tw??NpNp?55??tp?1.0324

b??tp?tw15

?0.9256

Rn?N?5N?5?Np?5154

室外气温分布规律表达公式如下：

-17??????????????. 当N≤5

tw=

N?50.9256)?. 当5＜N≤159 154采暖热负荷表达公式如下，采暖期室外延时热负荷如表3-1所示：

?17??5?(?17)??(

Qw ??????????????. 当N≤5

Q= N?50.9256??1?0.714?()?Qw ??. 当5＜N≤159 ??154??表3-1不同室外温度的热负荷、延续时间及供热量 室外温度Tw(℃) -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1

温度低于Tw的延续时间(天) 5 10.5 16.5 22.9 29.4 36.1 42.8 49.7 56.6 63.6 70.7 77.8 85.0 92.2 99.5 106.8 114.2 121.6 129.0 温度等于Tw的时间(小时) 120 131 146 152 157 160 162 165 166 168 170 171 172 173 175 176 176 177 178 16

热负荷(MW) 941.0 914.1 887.2 860.3 833.5 806.6 779.7 752.8 725.9 699.0 672.1 645.3 618.4 591.5 564.6 537.7 510.8 483.9 457.1 供热量（万GJ） 40.7 43.1 46.7 47.2 47.0 46.4 45.6 44.6 43.5 42.3 41.1 39.7 38.4 36.9 35.5 34.0 32.5 30.9 29.3

室外温度Tw(℃) 2 3 4 5 合计 温度低于Tw的延续时间(天) 136.4 143.9 151.5 159.0 温度等于Tw的时间(小时) 179 180 180 181 3816 热负荷(MW) 430.2 403.3 376.4 349.5 供热量（万GJ） 27.7 26.1 24.5 22.8 866.2 依据以上条件，则采暖热负荷延续时间曲线如图3-1所示，远期采暖供热量为866.2万GJ。

1000900800热负荷（MW）700600500400300200100005001000150020002500延续时间（小时）300035004000

图3-1阜新发电厂集中供热负荷延时曲线

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4. 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术介绍

4.1技术原理

通过深入研究和分析目前热电联产集中供热系统存在的问题及其节能潜力，就怎样就同时解决了电厂凝汽余热利用和大温差输送热量这两个问题，2007年清华大学提出“吸收式换热”的概念和“基于吸收式换热的热电联产集中供热技术”（简称“基于吸收式换热”，专利号：200810101065.X)，并与北京环能瑞通科技发展有限公司合作，相继开发出“吸收式换热机组”(专利号：200810101064.5)和“余热回收专用热泵机组”(专利号：200810117049.X)等一系列新产品。

新技术流程如图4-1所示：在热力站处安装吸收式换热机组，用于替代常规的水-水换热器，在不改变二次网供回水温度的前提下，降低一次网回水温度至25℃左右（显著低于二次网回水温度）,热网供回水温度由原来的130/60℃变为130/25℃，输送温差拉大了近一倍，由此大幅度的降低了热网投资和运行费用；在电厂热网加热首站安装吸收式热泵机组，以汽轮机的采暖蒸汽驱动回收汽轮机排汽余热，用于梯级加热一次网热水，由于热网低温回水实现了与汽轮机排汽的能级匹配，使得热泵处于极佳的制热温度和更大的升温幅度，从而使热电联产集中供热系统的能耗大幅度降低。

通过新型热泵机组开发和构建新型的集中供热系统，一方面利用电厂汽轮机乏汽余热供热，可提高热电厂现有供热机组的供热能力30%以上，降低系统供热能耗40%以上；另一方面实现了管网的大温差输送，可提高热网的输送能力80%左右，降低新建管网的投资和输送能耗30%以上。

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图4-1 基于吸收式换热的热电联产集中供热技术流程

此项技术与上述电厂凝汽余热回收技术相比，具备非常显著的优势： 1）无需改动原汽轮机组的结构，改造难度小，工程量少，改造周期短； 2）通过大幅降低一次热网回水温度，实现了与电厂低温乏汽余热的能级匹配，无需提高抽汽参数或排汽背压余热回收机组（热泵）即可的获得较佳的制热性能，因此不会影响电厂的发电；

3）热网水升温幅度大，回收余热的比例大，通常可占到总供热容量30%~50%，节能性显著；

4）由于热泵制热性能较高，回收一定的余热，则需要的热泵容量相对较小，设备投资较小，占地面积少，经济效益非常显著。

“基于吸收式换热的热电联产集中供热”技术将现有供热系统与吸收式热泵技术的特点有效结合，具有极强的可操作性和可推广性。有效的将提高热源供热能力、增加管网输送能力以及热电厂的节能增效有机的结合起来，可大幅提高我国热电联产集中供热系统的效率，有效的缓解北方城市热电联产集中供热事业面临的突出矛盾，是我国热电联产集中供热方式的未来发展方向。 4.2技术的推进与发展

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2008年5月31日，在中国工程院为该项技术召开了“第九次工程前沿科技研讨会”。出席会议的有中国工程院杜祥琬副院长、倪维斗院士、徐大懋院士、秦玉琨院士、江亿院士以及发电、汽轮机、供热、采暖空调等领域的专家。专家们一致认为：这是热电联产集中供热领域的一项重大创新，对实现我国节能减排的战略目标有重要意义，同时该供热方式具有显著的经济效益，有助于热电联产集中供热事业摆脱目前的困境。

2008年10月，在赤峰市建成首个示范工程，经过2008年与2009年两个采暖季的运行，完全达到了示范工程的预期效果。2009 年3 月，在赤峰市召开了“基于吸收式换热的热电联产集中供热新流程试验工程”项目成果鉴定会上，鉴定委员会评价该成果“为我国大型热电机组远距离高效供热开辟了新途径，具有极大的推广应用价值，是我国热电联产集中供热领域的一项重大原始创新，项目成果总体达到了国际领先水平。”

2009年9月，在赤峰市试点工程完成后，中国工程院8名院士联名向国家有关部门提交建议书，呼吁推广应用该技术。目前，该技术已被国家发展和改革委员会列入《国家重点节能技术推广目录（第二批）》中。同时，作为重大节能示范技术，被列入国家战略性新兴产业规划《节能环保产业发展规划》中。

2010年12月，在大同市完成了第一热电厂2×135MW乏汽余热利用示范工程，标志着该项技术在大型集中供热系统的成功推广。

图4-2 第九次工程前沿科技研讨会

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图4-3 赤峰示范项目成果鉴定会

4.3技术的应用实例 （1）赤峰示范项目

赤峰示范项目是由清华大学联合赤峰富龙热力有限责任公司在赤峰市组建的首个“基于吸收式换热技术”示范基地。利用此项技术改造由富龙热电厂现有的1台热电机组、富龙热电松山区热网及穆家营热力站组成新的供热系统，新系统承担16万㎡的小区住宅供暖任务。该项目于2008年10月采暖季运行，系为2×300MW机组凝汽余热回收项目的最终实施所进行的小规模工业性试验并积累运行经验。

在富龙热电厂内新建热网首站，建筑面积227 ㎡，站内设置电厂余热回收机组（双效吸收机、单效吸收机、大温差吸收机）和汽水换热器，实现一次网回水的梯级加热，额定工况下：采暖热负荷8.0MW，一次网供/回水温度为130℃/25℃，二次网供/回水温度为60℃/45℃，电厂循环水供/回水温度40℃/35℃。一次网回水与电厂余热回收机组蒸发器出口的低温水混合至33℃，一部分作为新区回水，另一部分加压后与来自供热机组凝汽器出口的新区热网供水（57℃）混合至40℃，40℃的混水一部分进入电厂余热回收机组的蒸发器放热降温至35℃流出，另一部分依次通过利用蒸汽驱动的双效、单效及大温升吸收式热泵从40℃梯级加热至90℃，最后通过汽－水换热器将热网水升温至130℃供出。130℃的一次网供水经敷设的DN150的直埋管网送至穆家营热力站，改造后的热力站内设吸收式换热机组，将一次网热水温度降至25℃后返回电厂，完成循环。

图4-4为示范工程实际运行性能测试曲线。可以看出，在保证水量、蒸汽量与设计值差别不大的前提下（热网循环水量78t/h,新区来水量110t/h，蒸汽量

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