学文网摘要:为了响应国家关于节能减排计划的要求,根据我厂的实际情况,我厂进行了废热回收利用,合理降低蒸汽用量,找到了一条安全经济、环保高效的路子。
Abstract: In response to the requirements on energy conservation program of China, according to the actual situation of our plant, we conduct the waste heat recycling,reasonably reduce the steam consumption and find a safe, economical and environmental efficiency road.
关键词:热电厂;回收;环保;资源
Key words: thermal power plant;recovery;environmental protection;resources
中***分类号:TK5文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0115-02
0引言
杨庄煤矸石热电厂是淮北矿业集团下属的一家坑口电厂,电厂在完成自己的上网发电任务外,还承担了为杨庄煤矿供热的任务,替代了煤矿原有的三台小锅炉,除了满足杨庄煤矿办公区域和井口防冻外,还要为职工洗浴,工作服烘干以及食堂等区域的提供热源。原来杨庄煤矿供暖和洗浴热水供应的绝大部分费用是利用电厂蒸汽加热来实现的,供热成本高,资源浪费大,根据国家关于节能减排计划的要求,根据我厂的实际情况,我们从以下几个方面做了废热回收利用,合理降低蒸汽用量,找到了一条安全经济、环保高效的路子。
1循环水废热
电厂循环水的废热依靠循环泵的不断输送作用,将冷却水输送至冷却塔,换热后温度下降的回水重新进入冷却循环。可以将冷却塔作为备用冷却设备考虑,在现有管路上连接一套管路提取该部分热量。杨庄电厂有2台1.2万千瓦的机组,按照煤炭发电效率30%-35%的标准,同时考虑实际运行中的损耗,发电过程中可产生的废热量约为每小时42MW。设备冷却依靠循环泵将该部分热量带至冷却水塔,有冷却塔进行冷却。冬季冷却塔进水温度为20℃,出水温度为13℃夏季冷却塔进水温度为37℃,出水温度为25℃;电厂共有4台循环水泵(流量2000立方,扬程22m)。
夏季可回收热量为:
Qd1=20001.163(37-25)30.8=44659.2KW
冬季可回收热量为:
Qd2=20001.163(20-13)20.8=26051.2KW
2洗浴水废热
杨庄电厂根据协议向杨庄煤矿供气,来满足矿内职工洗浴用热,洗浴24小时供水,日供水量为800立方。洗浴水温度约为30℃,通过板式换热器之后,提取20℃温差生成10℃的洗浴废水进行排放,废水排放时段与高峰时段相同,该部分的余热为:
Qx=8001.163(30-10)/24=108.7KW
3冷渣机废热
电厂燃料发电后产生大量炉渣,通过冷渣机与低温除盐水换热后的冷却水温达90℃,日总量为100t。该部分热量为9304KW,杨庄煤矿冬季供暖负荷约为3.6MW,夏季供冷负荷5.2MW,职工洗浴供热1163KW,井口防冻供热3186.4KW,潜在热用户杨庄煤矿生活小区没有配套供暖设施,生活区离电厂不足一公里,从投入和收益平衡的角度出发,可以考虑增加生活区供暖。生活区总面积7万平方米左右,热负荷大约为6.3MW。根据以上数据得出:总热量为14249.4KW,考虑1.1的余量,为15674.34(含潜在热用户负荷),总冷量为5720KW,这部分热量,通过电厂回收的热量就可满足系统的要求。这套废热资源综合利用系统,主要选用水源热泵系统作为项目建设形式。
杨庄电厂设计回收发电厂冷却塔的废热发电过程可产生的废热量约为每小时42MW,即使在冷却水量较小的季节仍有18MW的余热可以回收。设备冷却依靠循环泵将该部分热量带至冷却塔,设计中考虑通过管路改造,在冷却塔循环管路上提取冷却水,输送至水源热泵机房作为热源使用,通过机组的运行,满足加热洗浴用水、冬季井口防冻、办公区供暖等需求。同时考虑到冬季可能出现冷却水温度较低的情况,在现有蒸汽管路部分使用汽水换热器进行预热,保证进水温度满足机组使用要求,同时提高系统的稳定性。
室外管网布置结合矿区总平面***及外网***,尽量避免破坏原有管路,减少二次施工量。机房位置综合考虑水源取水点具置和电力供应设施至机房的距离,热泵机组选型:
依据热负荷计算数据结果,并从优化设备构成提高系统灵活性,降低资金投入成本角度考虑,选定四台水源热泵机组。机组运行情况为:①1台出水温度为80℃的高温离心式热水机组,用于冬季供暖。制热量为4000KW;②2台出水温度为45℃的水源热泵机组,用于冬季井口防冻需求。单台制热量为2096KW,制冷量为1816KW,冬季时启动两台机组供热;③1台出水温度为50℃,制热量为1352KW的热水机组,用于全年洗浴热水需求。具体参数见表1。
水泵选型:根据对机组冬夏水源侧和用户侧的水量计算,得到如下水量表格(表2)。
根据上面计算出的冬夏季系统循环水量,结合现场实际扬程,我们配备了6台循环泵,机房建造为地上式。
(1)采暖循环泵。办公楼区域(和生活区域)采暖循环泵的总流量为344t/h。设置两台水泵(一用一备),单台水泵流量为346立方考虑到沿程损失、局部损失、设备压力损失等因素,水泵扬程采用的是52m。
输出功率:90KW; 扬程:60m;
流量:346立方; 介质温度:0℃~+80℃;
进出口径:200mm;环境温度:0℃~+40℃。
(2)冻循环泵。防冻循环泵用于保证井口冬季始终维持在2℃以上,避免由于温度过低造成井口设备冻结,影响生产甚至发生危险。水泵的总流量为:780t/h,水泵扬程为49m,设置两台供冷水泵作为防冻循环泵,全部开启,与采暖循环泵公用一台备用泵。选择离心水泵,具体参数为:
输出功率:90KW;扬程:56m;
流量:395立方; 介质温度:0℃~+80℃;
进出口径:200mm;环境温度:0℃~+40℃。
(3)洗浴循环泵。洗浴循环泵对储水池循环加热,水泵总水量为232t/h,水泵选择一用一备,扬程为46m。选择离心水泵,具体参数为:
输出功率:55KW; 扬程:47m;
流量:248立方; 介质温度:0℃~+80℃;
进出口径:200mm;环境温度:0℃~+40℃。
(4)水源侧循环泵。由于机房离循环泵房较近,扬程可以满足要求,所以不再增配水泵。
井口防冻系统改造:井口防冻系统由空气加热室、通风机房、空气加热器、通风机和热风道组成。防冻功能实现是通过空气加热室的空气加热器,使得送风温度达到30℃,送风形式为正压送风。
井口加热风量为:Qz=200立方1.1=60立方
选择4台50000立方的空气加热器放置于井口进风口处单台加热量为900KW。
软水装置:软水装置产生的软化水用于补充用户侧使用过程中可能出现的水量损失,同时可以有效地保护机组,避免结构,我厂水处理车间可以提供合格的软化水,故省去了这一部分资金投入。
定压补水装置:定压水泵选择4台,其中外网补水泵2台(一用一备),机房补水泵2台(一用一备),连接至软化水箱,水泵带有自动控制箱,通过监测软化水箱水位,控制水泵的启停。参数如下:
外网补水泵:流量:4―5立方,扬程:52―54m,功率:3KW
机房补水泵:流量:8―10立方,扬程:58―60m,功率:5.5KW
这套废热资源利用系统,充分利用了电厂原有设备和管路,最大限度地减少了前期投入,使运行更加节能合理;使用电厂冷却水作为热源,水源清洁,水质有保障,节省了水处理设备方面的投入;防冻和采暖都是一套系统,节省了投资,还便于维护;摆脱了依靠电厂蒸汽作为热源的模式,节省大量蒸汽。采用这套系统后,每年节约费用262万多元。
这套水源热泵供热时没有燃烧过程,避免了排烟、排污等污染;供冷时省去了冷却水塔,避免了冷却塔的噪音,霉菌污染及水耗。使用了这套水源热泵机组,可以节约用户30%以上的运行费用。在节能的同时还减少和降低了发电时一次能源消耗过程中产生的污染排放和温室效应。设备工况稳定,部件较少,自动化程度高,维护方便,没有任何污染,为我们电厂创造了很大的经济效益和社会效益。
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