资源描述
金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告
1.概述
1.1项目概况
1.1.1项目名称、承办单位及可行性研究报告编制单位
项目名称：冷却水余热利用项目
承办单位：金山热电有限公司
单位地址：五女山经济资源开发区北江生态产业园
法定代表人：
可行性研究报告编制单位： 本溪市工程咨询中心
1.1.2企业情况
满族自治县位于辽宁省的东北部，距沈阳250km，距本溪190km，距吉林省通化108km。面积3547平方公里，人口31万人。该县地处山区，有丰富的林业、水力、旅游和矿产资源，煤炭储量十分丰富。镇位于该县中部，城区面积10平方公里，分镇内和泡子沿两个地区。近年来一批新的资源开发项目和基础设施相继建成，本溪至的国家二级公路已建成通车，经济的快速发展给带来美好的前景。
县热电厂的可行性研究与初步设计由水利电力部东北勘测设计院完成，初步设计于1989年10月完成，辽宁省计划经济委员会于1990年9月7日以辽计经发[1990]527号正式批复《关于热电厂初步设计的批复》。
热电厂于2002年正式建成投产，厂区占地面积4.7公顷，为两炉两机，有2台75吨循环流化床锅炉，2台12MW单级抽汽凝式汽轮发电机组。2004年企业改制出售给辽宁金山热点股份有限公司，组建金山热电有限公司，公司现有3台75吨循环流化床锅炉，2台12MW单级抽汽凝式汽轮发电机组，供热用换热站一级换热站1处，二级换热站9处，是一个以供热为主的热电联产企业。供热面积达180万平方米，年发电量1.5亿kw/h。年消耗标准煤123000吨。拥有职工276人（管理人员35人）。
1.1.3项目情况
2008年本溪五女山经济资源开发区江北生态园建设全面启动，计划开发住宅面积20万平方米以上。园区内原无供热系统，需要建设一个完整的供热系统，目前热电公司现有供热能力无法满足要求，通过多方面考察论证最终决定在厂区内建水源热泵来完成江北区供热。
水源热泵供热，近年来在我国北方一些大城市先后引用比较成熟的供热方式，金山热电有限公司每年冬季供热发电的时候，都有大量的余热让冷却水带走排放掉。目前厂内汽轮机冷却水量为1600t/h，锅炉冷渣机冷却水量为120t/h。平均水温在15℃以上可以满足机组取热需求。将这部分热量加以利用，在降低运行成本同时也符合国家关于节能减排的相关政策。
1.1.3.1项目建设规模及工程投资
项目总投资2460万元，其中设备投资1380万元（包括热泵、换热站等设备购置与安装）。土建工程投资230万元（包括建设一座1200m³全封闭地下蓄水池、机房820m²、换热站2处700m²）。管网工程投资850万元（包括DN529一级管网300米，DN426二级管网5260米及分支三级管网）。
1.1.3.2项目工程计划
全部工程计划分两期建设，工期2008年9月至2010年10月。目前一期工程2台水源热泵机组及主干管网已完成，投入试运行，完成投资1600余万元。
1.1.3.3社会经济效益
（1）经济效益：
按供热面积20万㎡计算，年热费收入520万元，年节约标煤1.25万吨，按照目前每吨标煤765元计算，折合人民币956万元。
（2）社会效益：
此方案实施可节省建设锅炉供热的大面积征地和粉煤灰、炉渣等污染物排放，又节省一次能源1.25万吨标准煤的消耗量，年可减少SO2排放106吨、氮化物排放92吨、CO2 排放3.3万吨。
1.2项目建设的必要性
金山热电有限公司目前供热面积达180万平米，2008年再建的和计划建设的约40万m²都需要连网。现有的供热系统将基本达到满负荷运转，公司研究决定进行对原有供热设备进行改造，新建一座冷却水回收利用系统暨水源热泵系统建设，保证扩大供热面积的前提下对资源回收利用。
镇泡沿地区处在世界文化遗产五女山下，为连片棚户区，为彻底改变城区面貌和提高棚户区居民居住条件，县政府决定解决江北城区棚户区改造问题，计划开发面积20万m²，一期工程于2007年开始建设，2008年完工和主体结构完工的住宅面10万m²，二期工程计划于2009年开工，开发面积10万m²，共计20万m²，依靠现有供热系统已无法满足这部分新建建筑的供热。
城区依山傍水，景色宜人，以其优美的自然风光和著名的世界文化遗产吸引了大批国内外游客前来观光旅游。如对热电公司扩建或在小区内建设锅炉房供热都将增加增加污染物的排放，不但会影响城区美化，还不符合国家环保要求，破坏生态环境。更不利于地区的经济发展。因此，江北城区供热就要有一个即能解决供热的民生问题又要符合国家环保要求，同时还能促进经济发展的项目。
地源热泵供热，近年来在我国北方一些大城市先后引用特别是沈阳市有1000多万m²采用了此技术。相对是比较成熟的供热方式，但是需取深层地下水，金山热电有限公司因为是热电联产。每年冬季供热发电的时候，都有大量的余热让冷却水带走排放掉。如果能够有效的回收这部分热量加以利用，将提高节能运行成本同时也满足国家关于节能减排的新能源政策。将冷却水替代地下水作为水源热泵机组的热源水，再利用水源热泵的工作系统将居民冬季的采暖水进行加热，可以有效的提供源源不断的热能供应。
此方案实施可节省建设锅炉供热的大面积征地和污染物排放，又节省一次能源煤的消耗量1.25万吨（1.25万吨×765.00元=9562500.00元）。所以为最可行的供热方式。
1.3设计依据及指导思想
1.3.1设计依据
（1）国家有关设计规范、规程及规定；
（2）热电有限责任公司的设计委托书；
（3）甲方提供的有效资料。
1.3.2设计指导思想
（1）采用水源热泵冷热水回收机组可省掉锅炉设备的投入，即省掉设备的投资又节省了锅炉房的建筑面积；
（2）在夏季可节约全部的卫生热水的加热费用，即使是在冬季运行费用也只是锅炉的1/3，每年可为用户节省非常可观的锅炉运行费用；
（3）机组可安装在屋面、平台、地面等，不用占据建筑面积，可为用户节省可观的建筑面积；
（4）可根据工程进度和投入使用的时间不同分期投入主机的安装容量，有利于工程资金的合理使用，避免闲置空调设备占据大量资金；
（5）没有冷却水系统，省掉了冷却塔、水泵和冷却水管路系统的投资和安装工作，节约了此项的费用，在平时运行时节约了大量的冷却水耗；
（6）自动化程度高，负荷调节范围宽广，在不同季节和负荷下更能符合调节上的要求，具有常规中央空调无法比拟的负荷试用性，具有非常明显的节能性。特别是在夜间、过度季节，低负荷时更明显；
（7）单机振动和噪音小，对建筑的影响小，如设计、安装处理的好对建筑的使用不会造成任何影响；
（8）无须投入大量的运行、维修人员，节约运行费用；
1.4主要技术经济指标
主要技术经济指标见表1-4-1；1-4-2
表1-4-1 主要技术经济指标表
序号
项目
技术参数
1
机组型号
WCFXHP69
2
制热量（KJ/h）
9200000
3
输入电功率KW（KW）
536
4
COP值
4.8
5
冷
凝
器
热水进出水温度（℃）
40/45
6
热水流量（m3/h）
393
7
水压降（kPa）
‹100
8
蒸
发
器
循环水进出水温度（℃）
15/8
9
循环水流量（m3/h）
260
10
水压降（kPa）
‹100
11
负荷调节范围
8.5-100%
12
压
缩
机
品牌及产地
顿布汉什/烟台
13
压缩机形式
立式全封闭
14
螺杆形式及产地
双螺杆/AISI1141棒料
15
电
动
机
品牌及产地
顿布汉什/烟台
16
启动方式
双三角
17
额定电流（A）
946
18
启动电流（A）
938/1190
19
机组重量（kg）
8100
表1-4-2 主要技术经济指标表
序号
项目
技术参数
1
机组型号
WCFXHP81
2
制热量（KJ/h）
10908000
3
输入电功率KW（KW）
635.9
4
COP值
4.78
5
冷
凝
器
热水进出水温度（℃）
40/45
6
热水流量（m3/h）
457
7
水压降（kPa）
‹100
8
蒸
发
器
循环水进出水温度（℃）
15/8
9
循环水流量（m3/h）
280
10
水压降（kPa）
‹100
11
负荷调节范围
8.5-100%
12
压
缩
机
品牌及产地
顿布汉什/烟台
13
压缩机形式
立式全封闭
14
螺杆形式及产地
双螺杆/AISI1141棒料
15
电
动
机
品牌及产地
顿布汉什/烟台
16
启动方式
双三角
17
额定电流（A）
1123
18
启动电流（A）
1190
19
机组重量（kg）
8940
2.水源热泵原理与经济技术分析
2.1水源热泵原理
2.1.1工程概况
金山热电公司坐落于县北江生态产业园区浑江岸边，厂区内现有规模为“三炉二区”，即三台75t/h的循环流化床锅炉配二台12MW的抽凝式供热发电机组，并建有16KM的供热管网。为充分利用厂区内的废热及可再生资源，计划采用水源热泵系统为县北江生态产业园区20万㎡的小区进行集中式的供暖。本项目以河水及电厂循环水作为水源泵系统的双水源，针对该系统在供热区内的应用方案进行节能效果和技术经济分析。
2.1.2水源热泵的水源分析
项目
3月
7月
8月
10月
12月
入水水温（℃）
-8～18
22～28
26～30
18～25
1～10
出口水温（℃）
19～25
25～31
28～33
20～28
9～15
表1 2007年电厂循环水温度统计表
浑江是鸭绿江主要支流，全长约110公里，是地区主要河道。金山热电公司循环水冷却水取自浑江，据统计，电厂冬季循环冷却水流量约为1600t/h，浑江江水流速为0.08m/s,流量为24m³/s（1440m³/h），因此，有大量的循环冷却水废热以及可靠的江水资源可以作为热泵系统的低位热源/热汇。由图1和表1所示，冬季河水温度为-15～13℃，冬季电厂循环水温度为13～24℃。
由于水源热泵空调器最理想的节能运行温度为12～31℃，冬季制热的蒸发温度越高，机组制热系数越高，而电厂循环水温度比河水温度高，因此本项目冬季采用电厂循环冷却回水作为热泵的热源为小区供暖。
2.1.3气象条件
冬季采暖室外计算温度： -21℃
冬季室外主导风向及频率： NE,22%
冬季室外平均风速： 2.8m/s
冬季室外最大冻土深度： 143cm
冬季室外大气压力： 101.05kPa
冬季室外极端最低平均温度： -30.7℃
2.1.4采暖热指标
根据当地建筑物的情况，按城市热力网设计规范，参照建设单位提供的有关资料，本工程采用综合热指标为70W/m2。
2.1.5供热现状及发展
按金山热电有限责任公司提供的资料，采暖期从11月1日起至翌年3月31日止，计151天。在规划集中供热范围内，供热面积220万m2，工业用汽75T/h×3,目前已基本达到三台锅炉的计划供热负荷，如果新增供热负荷就只有增加供热锅炉和建设新的热原地。
51
金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告
5号站
4号站
3号站
2号站
1号站
6号站
热电厂
6号站
1号站
新建换热站
已有换热站
供热管道
浑江
北
西江电站
图2-1-1 规划供热范围
金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告
2.2水源热泵系统设计方案
水源热泵系统全天24小时供热，负荷一致，通常容量在175KW以上的水源热泵采用水—水方式，因此，系统末端计划采用集中式大型水-水热泵机组加风机盘管系统。
为将来夏日制冷、冬季制热考虑，充分利用两个水源，采用8个阀门完成水源热泵系统的制热、制热切换，如图2所示。冬季：阀门A、B、C、D开，E、F、G、H关，电厂循环冷却水从凝汽器1出来后，一部分被热泵系统利用，降温后送入吸水池3，再进入凝汽器1；另一部分送至冷却塔2冷却后进入吸水池3，再进入凝汽器1.这种方式不但简化了系统，而且提高热泵的制热系数。
夏季：阀门 E、F、G、H开，阀门A、B、C、D关，热泵系统采用开式直接利用河水换热。根据《地源热泵系统工程技术规范》中规定，开式地表水换热系统取水口应远离回水口，并宜位回水口上游，取水口应设置污物过滤装置。因此，河水不宜直接通过热泵机组，先要进行净化处理，最后利用循环水泵11将河水通过输送管道送至冷凝器8中，而放出热量后的河水则通过排水管道直接排入河12中。
图二：
2.3水源热泵系统节能性分析
2.3.1热泵的制热性能系数
热泵将低位热源的热量品质（位）提高，需要消耗一定的高品位能量。常用热泵的制热性能系数COP（Coefficient of Performance）来衡量热泵的能量效率。对于蒸汽压缩式热泵，其设计工况制热性能系数定义为：
式中，COPe为热泵的设计工况制冷性能系数；Qe为冷凝热量，kW；Qe为制冷量，kW；W为压缩机消耗的功率，kW。
通过对金山热电公司水源热泵机组冬季工况测试数据的回归分析，我们可以得到如下的COP值关系式：
COP=0.0930to×2.6812 [一] （2）
式中，to为热泵热源的入口温度。
2.3.2热泵供热燃料单耗
根据热力学第二定律，对于任一能源利用过程，其熵平衡关系可以一般性的描述为燃料熵=产品熵+熵消耗，既：
式中，eq、ef分别表示单位产品和单位燃料的火用值；P表示产品产量；B5表示燃料量；为生产过程中各环节的熵消耗所对应的煤耗。
对于任何能源利用过程，单耗分析模型都可以一般性地表示为：
式中，bmin=eq/ef为生产该产品的理论最低燃料单耗，即在无任何火用耗损存在时的产品燃料单耗；∑bi为系统各子系统设备的熵耗损引起的附加燃料单耗之和。
若热泵所耗电量来自供电燃料单耗为bΦe5的抽凝式发电机组，则其供热燃料单耗为：
该热电厂机组供电煤耗为551g/kWh，供热煤耗为40kg/GJ，则bhhy=551/COP，当COP>3.826时，热泵供热比热电厂抽汽供热节能。代入公式（2）中进行计算，则t0>15.2℃.由于不同厂家机组的性能不同,因此对不同的方案应分别进行分析。
2.3.3热泵的一次能源利用率
对于有同样制热性能系数的热泵若采用的驱动能源不同，则其节能意义和经济性均不相同。因此用一次能源利用率PER（Primary Energy Ratio）来评价热泵的节能效果。
对于电力驱动水源热泵供暖，其一次能源利用率可表示为：
式中，ηб、ηt分别为发电效率和输配电效率。
能同时完成夏季空调和冬季采暖的系统的一次能源利用率可表示为：
式中，PERξ—制冷工况下一次能源利用率，PERξ=制冷量/一次能源量；
PERτ—供热工况下一次能源利用率，PERτ=制热量/一次能源量；
λξ—制冷工况权重，λξ=制冷天数/全年总天数
λτ—供热工况权重，λτ=制热天数/全年总天数
现以以下四种方案为例进行计算比较：方案一：水源热泵中央空调系统；方案二：水冷冷水机组+电厂抽汽采暖；方案三：蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组+电厂抽汽采暖；方案四：分散式空调+电厂抽汽采暖。
取水热泵制冷工况下的COP冷为5、供热工况下的COP热为4；水冷冷水机组的COP为5；燃煤锅炉效率65%，燃气锅炉效率85%，蒸汽型双效溴化锂吸收式制冷机组的热力系数为1.20，电厂供热效率为0.8，发电效率取0.32，输配电效率近似取0.95；夏季制冷天数为120天，冬季供暖天数为150天。由以上条件计算出几种方案的一次能源利用率，结果如图3所示，水源热泵中央空调系统的一次能源利用率最高，与分散式空调+电厂抽汽采暖相比增加了79%。
2.3水源热泵系统方案技术经济分析
根据小区的负荷情况及建设情况，冬、夏季均由水源热泵机组来承担室内供暖负荷，夏季为末端提供7～12℃的冷冻水，冬季为末端提供45～50℃的热水。系统方案经济性分析需要计算初投资和运行费用，并与小区分散式供热机组+抽汽采暖系统进行分析比较。
2.3.1设计参数
冬季
夏季
室内设计温度
热指标
供暖期
室内设计温度
冷指标
制冷期
20℃
55W/㎡
150天
26℃
100W/㎡
120天
热负荷
11000KW
冷负荷
20000KW
2.3.2设备选型
选用四台（二台WCFXHP69和二台WCFXHP81）水源热泵机组，制热量为11000KW，制冷量为10000KW，满足小区的热负荷和冷负荷要求，供暖季节热泵机组标牌负荷下运行。
2.4经济性分析
小区供热抽汽来源于汽轮机的第四级抽汽，这部分蒸汽所包含的热量并没有被充分利用，大大降低了蒸汽的品质，并且凝结水未考虑回收，从能量的角度而言是很不经济的。能源利用过程中的任何耗损都导致实际功量的减少，而热电联产供热是以减小机组发电量为代价，若采用热泵技术对外供热，因提供Qy的热量减小机组的供电量Wy为：
式中，Wy为外供抽汽用来做功时增加的供电量，KW；h为汽轮机抽汽焓，KJ/KG；hc为汽轮机排气焓，KJ/KG；Dg为供热蒸汽量，KG/H；ηm、ηe分别为机组机械效率和电机效率；Wp为减少电厂循环水泵的泵功消耗，KW；ηp为热网效率；to为热水出水温度，
根据公式（7）、（9）进行计算，冬季供暖150天而减少机组出力177861kW。水源热泵＋风机盘管系统定流量运行，平均使用时间按每天12小时计算，减少发电量213万KWH,上网电价为0.455元/kWh，减少发电收入97万元。
整个供暖季节的运行对比情况如表3所示。
表3 冬季供热运行费用分析
设计日负荷率
设计运行天数
运行费用(元)
水源热泵系统
蒸汽管网＋散热器
100%
60
20073
75350
75%
50
13003
50%
20
3805
25%
20
2596
小计
150
39477
水源热泵系统节约电费(元)
35873
另外，供热期间将一部分循环水引入热泵系统后直接回到吸水池，可减少因冷却塔引起的水量损失。根据2008年地表水水资源费征收标准，河水的取水价为0.35元/m3，冷却的蒸发损失率取3‰，则整个冬季节约的水、电费合计约为35913元。
综合以上所述，水源热泵系统全年节约运行费用35873元，水源热泵系统经济效益明显，不仅能有效改善室内的空气品质，而且能充分利用热电厂的废热能及可再生资源，在有条件的地区，水源热泵是最理想的空调方式。
金山热电有限公司冷却水余热利用项目可行性研究报告
3. 冷却水余热利用项目方案及装机设备
3.1项目方案
3.1.1项目实施方案
在当今可持续发展已经成为热门话题，环境因素作为可持续发展三要素之一，已引起各个方面的关注。可持续发展意味着维护、合理使用并且提高自然资源基础，意味着在发展计划和政策中纳入对环境的关注和考虑。用热泵系统回收城市地下水中的热能，既开发了一种清洁能源，同时又降低了城市废热的排放，保护了环境。
冷却水余热利用项目即水源热泵是利用厂区冷却水量大，水质稳定，温度在13至15摄氏度等特点，以冷却水作为热源进行制热循环的一种装置。水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现水资源合理化利用的有效途径。水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少40%以上，比电供热减少70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通的50%~60%。因此，水源热泵有着广阔的应用前景，但其使用还需解决以下问题：确保当地有大量的热水资源，清洁技术的选择、系统形式的选择、热源水温的问题以及其保证性和经济性问题。
水源热泵的技术状况和经济性与热源/热汇的特点密切相关。对热泵系统来说，理想的热源/热汇应具有以下特点：在供热季有较高且稳定的温度，可大量获得，不具有腐蚀性或污染性，有理想的热力学特性，投资和运行费用较低的热源水。在大多数情况下，热源/热汇的性质是决定其使用的关键。
水源热泵采用冷却水做水源热泵的热源/热汇，它具有以下特点：产生量大，几乎全年保持恒定的流量；冬季水温高于室外温度，而且在整个供暖季，水温波动不大12-15℃；含有大量的热能，厂内所有的冷却水含热量占供热比的22%。因此为区域供热提供一种理想的热源/热汇。
水源热泵供暖系统原理。主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构构成一个最简单的蒸汽压缩式热泵装置作为供热系统的热源。它通过蒸发器从热源水中吸取热量Qe，在冷凝器中放出热量Qc（Qc=Qe+W）供给供热系统。这种供热系统只要消耗少量的电能W,便可得到满足供热所需要的热量Qc平衡
3.2与其他供热系统的简单比较
将水源热泵系统和燃煤锅炉供热方式进行了比较，其结论见表2。
附表2：供能方式的经济比较(m²)
项目
水源热泵
蒸汽锅炉
供热面积
建筑面积20万平方米
建筑面积20万平方米
热负荷指标
55W/m2
200KJ/m2
总热负荷
Q总＝20万×55W＝11000W
Q总＝20万×200 kJ=4000万KJ
设备型号、数量
WCFXHP81,2台 WCFXHP69，2台 总制热量3000KW/台
20t锅炉1台 制热量
57900000KJ
设备一次性投入
机组=187万×2＝374万元
机组=218万×2＝436万元
20t锅炉=120万×1=160万元
厂房及占地
厂内扩建：水池300 m2机房820 m2投资150万元
新征地：4200 m2×150=63万 建锅炉房、蓄煤棚投资300万
运行费用
630KW×24小时×60%×0.38元×4＝17236.5元/天×150天＝206.84万元/年
3.5t×380元×24小时×80%×150天=383.04万元/年
人工费用
P=1人×4班×600元/月×5个月＝12000元/年
P=4人×4班×1500元×5个月=120000元/年
维护费用
机组=1.5万元/台×4台＝6万元/5年
锅炉=5万元/5年
从设备投资上看，水源热泵供热系统比燃煤锅炉供热系统高20%。从年运行费用上看，燃煤锅炉供热系统比水源热泵系统高。2种供热方式的年运行成本水热泵系统仅为燃煤锅炉供热系统的46.19%。在投资有效期内(按20年考虑)，综合比较2种方案的费用，水源热泵系统的总运行费用大约是燃煤锅炉供热系统运行费用的45%左右。由此可见，水源热泵系统比其它方案更具经济性。
3.3设备清单
附表1：
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
单 价
. 金 额
1
热泵机组
WCFXHP69
台
2
1870000.00
3740000.00
2
热泵机组
WCFXHP81
台
2
2180000.00
4360000.00
3
补水泵
KQL200/300
台
4
21800.00
87200.00
4
补水泵
KQL80/170
台
2
4500.00
9000.00
5
循环泵
KQSN300-N13
台
3
41000.00
123000.00
6
循环泵
KQSN350-N13
台
2
59000.00
118000.00
7
水处理设备
套
1
97500.00
97500.00
8
水箱
塑钢
个
1
24300.00
24300.00
9
除污器
ZWY-400/16
台
1
27800.00
27800.00
10
除污器
JWY-350/16
台
1
18750.00
18750.00
11
低压配电柜
台
10
17500.00
175000.00
12
高压配电柜
台
2
75000.00
150000.00
13
变压器
S9-2000
台
2
171000.00
342000.00
14
其它
600000.00
15
总合计：
9720000.00
附表2：
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
单
价
金
额
1
换热器
HRQ-300/16
台
4
320000.00
1280000.00
2
除污器
ZWY-500/16
台
2
31000.00
62000.00
3
角式除污器
JWY-3500/16
台
2
18750.00
37500.00
4
循环泵
KQSN350-N13
台
2
59000.00
118000.00
5
循环泵
KQSN300-N13
台
2
41500.00
83000.00
6
循环泵
KQSN250-M19
台
2
35800.00
71600.00
7
补水泵
KQW80-7.5/2
台
4
4500.00
18000.00
9
低压配电柜
台
12
17500.00
210000.00
10
变压器
315
台
2
41000.00
82000.00
11
水箱
个
2
24300.00
48600.00
12
其它
1000000.00
13
总合计：
3010700.00
3.4水源热泵运行工况分析
3.4.1水源热泵运行工况分析
（1）、最大热负荷工况
在满负荷热负荷工况下4台机组全部投运，可满足采暖热负荷22万平方米的要求，若一台机组发生故障，其他满负荷运行，可保证82%的供热负荷，若短时间增加循环水温度，在停一台机可满足100%采暖热负荷要求。
（2）、平均热负荷工况
在平均热负荷工况下4台机组全部投运，机组负荷率为91%，保证采暖热负荷.
3.4.2水源热泵运行工况结论
通过水源热泵蒸汽平衡计算和水源热泵机炉运行工况分析，金山热电有限责任公司水源热泵供热，在满足供热负荷要求的前提下，能够在较经济、稳定的工况下运行。
4.外部条件
4.1厂址概述
4.1.1概述
县热电有限责任公司热电厂位于浑江北岸，与县城隔江相望。该场地地势平缓，靠近本溪至、抚顺至、通化至丹东公路，交通十分便利。靠近水源（浑江），取水方便。
4.1.2工程地质
该厂区地层分布比较均匀稳定，各地层的物理及力学性质比较好。
从钻孔剖面可以看出有地下水存在，水位埋深在7.6m-8.5m，该地下水对混凝土无侵蚀作用，排架结构及框架结构可采用柱下独立基础，根据承载力的要求，确定地基持力层为亚粘土。
地区地震基本烈度为七度。
4.2交通运输
县热电厂交通运输以汽车运输为主，热电厂靠近本溪至、抚顺至、通化至丹东等国道，距沈阳250km，距本溪190km，距吉林省通化108km，交通十分便利。
4.3水源
本工程热电厂内工业用水、生活用水、消防给水，热网补水及热水供应系统均取自浑江。浑江为鸭绿江的主要支流，在热电厂上游1.5km为辽宁省最大的水库—桓龙湖水库，该水源水量充沛、水质清澈。
热电厂坐落于浑江岸边，浑江水经取水泵房加压后用于机组冷却水、热电厂热力系统补水、热网用水、厂区生活及消防用水，水量满足本工程工业及生活用水要求，水质符合工业用水水质标准，简单处理后也可满足生活用水水质标准。
4.4建筑物与构筑物
4.4.1气象条件
1、气 温
历年极端最高气温：37.2℃；
历年极端最低气温：-35.0℃；
历年平均气温：6.3℃；
最热月平均气温：22.8℃；
最冷月平均气温：-6.8℃；
冻结期为本年11月上旬至次年4月上旬；
土壤冻结深度：1.43m。
4.4.2雨雪
年最大降雨量：1233mm;
历年平均降雨量：832.5mm；
雨季一般为7,8,9三个月，此季节降雨量占全年降雨量的75%；
最大积雪厚度：22cm；
基本雪压值：0.3KN/m2。
4.4.3风
主导风向：西北；
年平均风速：2.3m/s；
最大风速：18m/s；
基本风压值：0.55KN/m2。
4.5工程地质及地震资料
工程地质：该厂区地层分布比较均匀稳定，各地层的物理及力学性质比较好。
从钻孔剖面可以看出有地下水存在，水位埋深在7.6m-8.5m，该地下水对混凝土无侵蚀作用，排架结构及框架结构可采用柱下独立基础，根据承载力的要求，确定地基持力层为亚粘土。
根据《中国地震烈度区图》此地区地震基本烈度为七度。
4.6电厂改扩建
根据工艺要求，本次改建土建增加项目如下：
在原主厂房南侧扩建一座水源热泵换热站厂房及水源热泵机组4台基础部分，土建工程包括设备基础，厂房围护结构及基础，屋面系统。建筑面积约2720m2，建筑体积约12420m3；建设DN529一级管网300米，DN426二级管网5260米及分支三级管网。
4.7热网工程
根据工艺要求，在场区内新建以下建筑：
在厂区水源热泵换热站，钢筋混凝土框架结构，独立基础，砖墙围护。
所有新建管路固定支墩及检查井、阀门井。
5.工程设想
5.1总体布置
5.1.1概述
县位辽宁省东北部，距沈阳250km，距本溪190km；县热电厂位于浑江北岸，与县城隔河相望，周边公路本溪至国家二级公路已建成通车，交通运输方便。
该地区属于典型大陆性气侯，年平均气温6.3℃，最高气温37.2℃，最低气温-35℃；历年平均降水量832.5mm，雨季一般集中在7、8、9三个月，此季度降水量占全年降水量的75%；冻结期为本年11月至次年4月，冻结深度为1.73m；常年主导风向为西北风，平均风速为2.3m/s。该区工程地质条件较好，地层分布比较均匀稳定，各地层间的物理及力学性质较好。
5.1.2平面布置
金山热电公司的冷却水余热利用项目是在公司工业场地内进行，本次设计在热电厂锅炉间南侧扩建厂房及附属建筑；热网改扩建工程在北江生态产业园内进行，新建独立供热体系。
5.1.3竖向设计
公司的工业场地已经形成，场平标高在245.30m-247.00m左右，设计标高基本在246.20m-246.50m之间。
厂区内的雨雪水主要以新建道路一侧的排水沟和自然径流排出的方式排至厂区既有排水沟后再排至厂外之低洼处。
5.1.4厂区运输
公司工业场地已形成，主干道设计路面宽度为9m，次干道路面设计宽度为6m，道路的布置按工业场地的功能分区、线路的用途、结合建筑物的平面位置而进行设计，运输线路通畅、顺直，提高运输效率。厂区道路基本设计为环形，在道路的尽端设计有停车场地，以利于生产和消防的需要。设计之路面结构：面层为C25水泥混凝土路面厚18cm，基层为15cm级配碎石，垫层为20cm厚二合灰土。
5.1.5厂外道路
为使工业场地整洁有序，避免人、货流及客、货车的混杂，工业场地有两个出入口，东出入口为厂前区面向人流的主要方向，设计的路面宽为9m，接至沿江公路；北出入口为生产用车及灰渣运输的出入口，设计的路面宽为9m，直接通至城区。
5.2水源热泵热力系统概况
该工程的建筑面积为20万平方米、10万平方米两种住宅供暖项目，采用水源热泵采暖
1.首先假设可以提供充足的水热源且水冬季温度为15℃
2.本系统使用的循环冷却水，水源较好，可达到热泵用水质标准
3.水源热泵的相关技术参数和技术条件
住宅热负荷指标：QL=55W/m2
住宅供暖温度： T=18—20℃
供暖末端设备为：风机盘管或地热辐射方式
循环冷却水提供充足水量的中水热源水温为15℃以上。
4.水源热泵机组的选型方案
建筑面积20万平方米
热负荷指标
55W/m2
总热负荷
Q总＝20万×55W＝11000W
机组型号、数量
WCFXHP81 2台 WCFXHP69 2台。制热量3000KW/台
设备一次性投入
B=185万×4＝740万元
机房占地面积
S＝200平方米
主机运行费用
L＝630KW×20小时×60%×0.57元×4＝17236.5元/天×120天＝206.838万元/年
管理人员费用
P=4人×2000元/月×5个月＝40000元/年
维护费用
Q=1.5万元/台×4台＝6万元/年/5年
5.3扩建方案
根据“节能降耗”的原则，参照集中供热热负荷，考虑到机组运行的经济性、灵活性和统一性以及供热的可靠性等要求确定装机方案。
水源热泵属于节能、回收余热型的 供暖设备，其社会效益和经济效益非常优越，是一项非常好的节能环保的采暖系统，是国家鼓励发展的建设项目。
5.4电力系统
本工程设计范围包括：改扩建工程包括增加4台水源热泵机组、及附属设备和公用系统用电负荷调整，新增负荷630KW。
目前公司已建有10kv高压配电室，设有21台高压配电柜全部投入使用；全厂设有三台厂用变，基本满负荷。考虑以上电气负荷增加较大，需对原电厂高低压厂用系统进行改造。低压系统需增加1台S9-800/1010.55%/0.4kv变压器，低压系统采用GCS抽出式低压配电柜。
高压系统需增加2台10kv、JYN型真空断路器手车柜。1台向鼓风机、引风机、给水泵供电；1台向厂用变压器供电。
由于增加1台厂用变压器，主控制室需相应增加1面控制屏及保护屏。
10kv及0.38kv电缆采用交联塑套电缆，沿电缆桥架、电缆沟或埋地敷设。
5.5给水：
1、用水量：
生产、生活用水量：本工程用水包括机组冷却水、热电厂热力系统补水、供热及热水供应补充水及生活用水。
用水量及水量平衡见表5-7-1。机组冷却水量见表5-7-2。
消防用水量：消防用水量按室内251/s，室外401/s，共计651/s。同一时间内火灾次数为1次，火灾延续时间2h，一次消防用水量468m3。
电厂生活饮用水为纯净水。
用 水 量 表 表5-8-1
序号
用水项目
规模
标准
用水量
备 注
用水量
（m3/h）
用水量
（m3/d）
1
化学水车间用水量
11.25
270.00
2
热网工程用水量
117.39
2839.68
（含淋浴用水量22.32）
3
生活用水量
400人
351/d
4.4
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