（山东新升实业发展有限责任公司 山东济南 250215）
摘要：2016年1月20日，章丘市公用事业局发函《关于埠村煤矿矸石热电厂十三五期间供热规划说明的函》，十三五期间计划将山东新升实业发展有限责任公司热电厂（以下简称：新升公司热电厂）供热区域调整规划，规划供热面积900万平方米，项目分三期实施。一期项目规划引DN700管道与双山北路支线管道对接，承担现状供热区域和双山北路支线区域的供热，规划供热面积500万平方米；二期项目划引DN600管道至黄旗山，承担绣源河以西片区和黄旗山片区域供热，规划供热面积200万平方米；三期项目划引DN500管道至文祖办事处和曹范镇，承担文祖办事处和曹范镇区域供热，规划供热面积150万平方米。
关键词：供热；发电厂；实施
一、引言
山东新升实业发展有限责任公司承担章丘市城市供热负荷，将由2017~2018年度的350万㎡基础上，2018~2019年度增加到385万㎡以上，这一要求已超出当前新升公司热电厂3炉2机供热能力。在不新增锅炉容量的前提下，为实现2018~2019年度供热目标，只有充分回收利用电厂余热资源补充于供热。据此，拟在新升公司热电厂内新建一座热泵站，回收电厂发电冷却水余热及兄弟公司（蓝宝石）工艺冷却水余热，用于城市供热。该项目的实施，可达到经济、社会和环境效益最大统一，促进区域环境的改善。
总之，本项目的实施，符合国家产业结构调整及节能、环保等相关政策要求，对同类行业的可持续发展具有重要的示范作用。
投资方及项目单位概况
1.近几年来电厂先后获得山东省计量标杆示范企业、济南市安全标准化三级企业、济南市安全文化建设示范企业等称号。
电厂自1996年开始建设，分四期工程建设。一期工程1#、2#机组是煤炭工业部以煤规函字[1995]第65号文批准建设的煤矸石综合利用项目，装机容量为两台6MW汽轮发电机组配两台35t/h循环流化床锅炉，1997年10月并网发电；二期工程3#机组是山东省经贸委以鲁经贸[2000]480号文批准建设的，装机容量为12MW发电机组配一台75t/h循环流化床锅炉，2001年7月并网发电。1#、2#机组1998年被省经信委认定为煤矸石综合利用发电机组；3#机组2002年被国家发改委认定为煤矸石综合利用发电机组。三期工程4#机组是山东省经贸委以鲁经贸投备（0301581）批准建设的，2007年5月竣工并网发电，装机容量为一台25MW机组，2014年7月被山东省经信委认定为热电联产机组。四期工程5#锅炉是章丘市经信委以章丘经信技改备[2014]031号文批准建设的，容量为一台130吨高温高压循环流化床锅炉，2015年5月份投入运行。锅炉选用济南锅炉厂制造的2台YG—35/3.82－M6型、1台YG-75/3.82-M1型中温中压循环流化床锅炉、1台无锡华光锅炉股份有限公司制造的UG-130/9.8-M6型高温高压循环流化床锅炉、1台济南锅炉厂制造的YG-150/9.8-M27型高温高压循环流化床锅炉。目前，一期工程的2台YG—35/3.82－M6型锅炉，受国家环保政策导向，根据《济南市人民政府办公厅关于加快推进全市燃煤锅炉淘汰改造工作的通知》（济政办字〔2017〕4号）文件），以及《济南市章丘区人民政府办公室关于加快全区燃煤锅炉超低排放改造（淘汰）工作的通知》（章政办发〔2017〕11号）等文件要求，于2017年10月底淘汰拆除。
2.研究范围
采暖季的余热回收方案设计，包括4#发电机组冷却水余热回收，蓝宝石生产工艺冷却水余热回收，3#、4#、5#锅炉烟气余热回收，用于章丘市城市供热；在采暖季余热回收方案基础上，实现余热回收系统夏季制冷功能，为蓝宝石公司提供工艺冷水（23℃）以及蓝宝石主厂房空调制冷冷水（16℃）；非采暖季回收烟气余热利用方案设计，包括用于除氧器补水加热，用于蓝宝石夏季工艺制冷等。
3.编制结论
项目顺利实施后，采用2台吸收式热泵，回收蓝宝石余热（约11.1MW）和4#发电机组富裕余热（约14MW）；采用低温省煤器回收烟气余热（约5.7MW），回收的余热用于冬季城市集中供热，可实现一个采暖季回收利用余热27.7万GJ，在当前供热能力基础上增加约51.3万㎡供热能力，基本可以满足2018~2019年度电厂新增供热负荷要求。同时，利用这4台热泵机组及烟气余热，实现夏季制冷功能，为蓝宝石提供23℃的工艺用冷水及16℃的主厂房空调制冷冷水，系统总供冷能力约18MW以上，基本做到一用一备的方式，满足蓝宝石夏季9MW的制冷需求。另外，非采暖季回收烟气余热用于除氧器补水加热及夏季制冷，实现余热回收4.6GJ以上，大幅降低除氧器蒸汽消耗及蓝宝石工艺供冷能耗。
本项目实施后，预计余热回收系统去除设备折旧费用后，仍实现节能经济效益每年约774万元，余热回收系统静态投资回收期约为4.6年。
本项目属于节能改造项目，符合国家有关产业政策要求。
综上所述，本项目的实施，符合国家产业政策，将有效的提高厂区供热能力，提高新生公司热电厂盈利能力，同时带动章丘城区经济和社会的协调发展，具有良好的社会效益、环保效益和经济效益。因此，该项目建设是十分必要的。
二．存在的问题
1.从今年供热运行情况看，已达到当前电厂供热设备能力的极限。供暖辖区内预计明年（2018年~2019年供热年度）将新增10%以上用户负荷。所以，以当前电厂热源状况，明年供热热源缺口将达15MW。受国家环保政策限制，新上燃煤锅炉（发电）机组存在较大困难。因此，为确保明年供热安全，必须在现有锅炉容量基础上，提升供热能力。
2.另外电厂及兄弟单位仍有大量余热散失于环境。4#发电机组目前冷却水流量约3000t/h，温差6℃左右，除压缩式热泵回收利用约1000t/h外，剩余2000t/h冷却水全部上冷却塔冷却。新升光电公司200台晶体生长炉冷却水（40℃-23℃）量约800t/h。
新升光电公司晶体生长炉冷却水进炉温度要求严格控制在23℃。这一温度在夏季难以通过冷却塔满足，所以需要通过冷水机组辅助降温。另外，因生长炉散热，夏季主厂房需要空调制冷。
此外，非采暖季电厂除氧器存在30t/h左右的补水，补水温度约22℃。未经预热的补水直接补入除氧器，不仅影响除氧器除氧效果，也大大增加除氧器蒸汽能耗。
3.余热回收热网水量需求
通过优化调整，在余热资源温度38~26℃（4#机组冷却水38~32℃，蓝宝石冷却水二次换热后38~26℃）范围内，当前热泵站的2台热泵机组，压缩式热泵机组可以满负荷运转（余热回收量13.1MW），吸收式热泵热水出口温度调整至88℃以上。压缩式热泵及吸收式热泵机组参数见附1、附2。根据附表参数可推断2台热泵机组热网水出水可以达到表3所示温度：
注：1、当前热泵站RHP151吸收式热泵与表7所选型的吸收式热泵为同一类型热泵，所以当余热水温度提至表7所示温度时，热泵站吸收式热泵热网水出水温度可参考表7所示参数。
4.余热水（冷却水）温度选取说明
吸收式热泵在选型时必须考虑电厂实际情况与热泵特性。
根据吸收式热泵选型原理，过低的余热水出口温度、过低的蒸汽压力、过大的水流量均会造成吸收式热泵设备的增大，从而造成投资的增加。因此必须在保证不影响发电机发电及实现循环水采暖季温度可控的基础上，考虑余热水流量及温差影响，使其达到吸收式热泵选型的最佳值。
因实现了凝汽器冷却热量全回收，所以冷却水温度的高低不能单纯从机组的发电量或发电效率来考虑，必须从全厂整体效益（发电+供热）考虑。也就是说，尽管背压提高发电量减少，但对于热泵设备回收的余热量回大幅增加，从而增加供热能力或减少首站抽汽量，从而增加节能经济效益。
所以，发电机组冷却水温度，在不影响机组运行安全的前提下，尽可能满足热泵的要求。故建议按照夏季发电机组冷却水运行参数38~32℃来做热泵系统的设计基础。
论文作者:孙志强,肖娜
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
标签：余热论文; 机组论文; 冷却水论文; 热泵论文; 锅炉论文; 蓝宝石论文; 电厂论文; 《电力设备》2019年第8期论文;