寧晉縣工業(yè)余熱利用供熱方案614

1、寧晉縣工業(yè)余熱利用供熱方案通過玉鋒實業(yè)集團提供的相關資料可知，玉鋒實業(yè)工業(yè)園區(qū)內(nèi)有一定量的蒸汽余熱和大量的冷卻循環(huán)水余熱，蒸汽余熱主要有0.6MPa，222的飽和蒸汽，約100t/h，冷卻循環(huán)水主要是冷卻維生素B12生產(chǎn)過程中的發(fā)酵工藝所產(chǎn)生的，出水溫度一般為22，進水溫度為8，水量為6000t/h。根據(jù)業(yè)主相關意見，結合蒸汽余熱及冷卻循環(huán)水余熱情況，從以下兩種方案進行論述比較，以確定合理方案。一、 分布式熱泵機組系統(tǒng)方案1、基本原理分布式熱泵機組方案主要為在各小區(qū)建設熱泵機房，將22工業(yè)余熱水通過水泵輸送至小區(qū)熱泵機組，換熱后低溫水流回廠區(qū)，考慮到工業(yè)余熱水溫較低和熱泵機組運行效率，為保證供

2、熱效果，換熱溫差控制在10以內(nèi)。熱泵機組為分布式熱源，根據(jù)小區(qū)后期建設情況自行選擇廠址、電/燃氣型熱泵形式及其他。冬季長距離輸送22/12常溫水，采用無縫/螺旋鋼管，需保溫。管徑較大，管網(wǎng)投資大；溫差小，系統(tǒng)流量大，水泵能耗大，運行費用較高；首站相對投資較小，但末端熱泵機房投資大。2、冷卻循環(huán)水利用為了充分利用余熱水，同時兼顧技術經(jīng)濟等因素，本方案確定熱泵機組用循環(huán)水供回水溫度為22/12，供回水溫差為10，循環(huán)水水量為6000t/h，循環(huán)水管徑為DN1000。提取的余熱水熱量Q=60001.16310=70MW。循環(huán)水輸送至小區(qū)分布式熱泵機組，根據(jù)采用的熱泵機組形式確定不同的供熱量，本方案按

3、照電能水源熱泵機組，cop取值為4，則能提供的熱量約為95MW，供熱面積約為200萬。4、 系統(tǒng)特點分布式熱泵機組系統(tǒng)布置靈活，可根據(jù)熱用戶發(fā)展情況分階段建設熱泵機組，廠區(qū)換熱首站建設費用低，小溫差大流量運行，管網(wǎng)投資較大，運行費用較大。二、 蒸汽型吸收式熱泵機組系統(tǒng)方案1、廠區(qū)內(nèi)可集中供熱蒸汽量0.6MPa，158.8飽和蒸汽，約100t/h。2、蒸汽型吸收式熱泵機組蒸汽作為驅(qū)動源通過吸收式熱泵機組，將冷卻循環(huán)水中的余熱量提取出來生產(chǎn)高溫采暖水。驅(qū)動蒸汽最終變?yōu)?0左右的凝結水回收至電廠鍋爐。圖1蒸汽式吸收熱泵余熱利用工藝圖 單位蒸汽釋放的汽化潛熱及顯熱Q=2086+335=2421kJ/k

4、g 根據(jù)玉鋒實業(yè)提供的資料，玉鋒實業(yè)可用作采暖的低壓0.6MPa飽和蒸汽量為100t/h，故可以釋放的總熱量為100t/h2421kJ/kg=67.25MW。100t/h 的0.6MPa飽和蒸汽作為高溫驅(qū)動熱源，一般情況下，吸收式熱泵機組的制熱cop在1.61.8左右，即利用1MW高溫驅(qū)動熱源可以得到1.61.8MW的熱量。100t/h的0.6MPa飽和蒸汽驅(qū)動熱源的總熱量約為67.25MW，通過吸收式熱泵從循環(huán)冷卻水中提取余熱量約為47MW，產(chǎn)生的總熱量為67.251.7=114MW。驅(qū)動熱源：0.6MPa中溫中壓飽和蒸汽，158采暖供回水溫度：90/60，循環(huán)溫差30采暖水量：3268m/

5、h余熱水供回水溫度：22/12，供回水溫差10可利用余熱水量：4000m/h可提取余熱水熱量：47MW供熱面積約為250萬主干管管徑DN800。4、 系統(tǒng)特點蒸汽型吸收式熱泵機組系統(tǒng)將熱源集中布置在玉鋒實業(yè)廠區(qū)內(nèi)，生產(chǎn)高溫采暖水，實現(xiàn)大溫差、小流量運行，管道投資較小，水量小，水泵運行能耗低，便于運行和管理，但廠區(qū)熱源首站投資較大，供熱面積受廠區(qū)驅(qū)動能源（蒸汽等）量的限制。三、 方案比較為了說明兩種方案的投資和運行等方面的情況，對兩種方案進行了比較，為了便于比較，兩者均按照供熱面積為100萬進行說明。表1 初投資費用比較方案 對比內(nèi)容方案一分布式熱泵機組方案二蒸汽型吸收式熱泵機組供暖熱負荷40M

6、W40MW主機選型10臺；制熱量4218kw/臺制熱量42.18MW（末端分布）3臺；制熱量15MW/臺機組制熱量45MW（熱源主機）機房內(nèi)初投資主機價格180萬元10=1800萬元1000萬元3=3000萬元機房輔助設備1200萬元1000萬元小計3000萬元4600萬元換熱站初投資廠區(qū)內(nèi)首站換熱量30MW1500萬元（廠區(qū)換熱情況）小區(qū)換熱站5座400萬元中繼泵站初投資1500萬元1000萬元合計6000萬元5400萬元初投資/60元/54元/表2 運行費用比較方案 對比內(nèi)容方案一分布式熱泵機組方案二蒸汽型吸收式熱泵機組供暖面積10000001000000供暖熱負荷40MW40MW主機選型

7、10臺；制熱量4218kw/臺制熱量42.18MW（末端分布）3臺；制熱量15MW/臺機組制熱量45MW（熱源主機）蒸汽用量無39.6t/h（高峰負荷）機房主要用電參數(shù)主機:N=811kw10= 8110kw 6000V350Hz主機：N=12kw3=36kw380V350Hz供水溫度60出水溫度高溫機組出水最高7090出水溫度最高可以達到95機房設備運行費用主機運行費用811100.7288070%100萬=11.44元/m2（360.7+39.6150）288070%100萬=12元/m2循環(huán)水泵運行費用(2210+5510)0.72880100萬=1.55元/m2(18.53+903)0

8、.72880100萬=0.65元/m2換熱站循環(huán)泵運行費用(553+1603)0.72880100萬=1.3元/m2(225+755)0.72880100萬=0.98元/m2中繼泵站循環(huán)泵運行費用16030.72880100萬=0.97元/m211030.72880100萬=0.67元/m2采暖運行費用（/年）15.26元/14.3元/注：電費按0.7元/kw.h，蒸汽按150元/t；時間為冬季120天，每天運行24小時，機組年運行系數(shù)70%。（主要從耗蒸汽和耗電兩方面比較，水量等較小影響因素忽略）四、 結論與建議根據(jù)對方案一和方案二投資和運行等進行的比較，可以得出，分布式電熱泵機組方案在投資

9、和運行費用方面較蒸汽吸收式熱泵機組方案略高。一、后期熱負荷的發(fā)展，方案一管徑DN1000，熱力管徑較大，且管道耐溫耐壓等級不高，低溫水運行，最大供熱面積約為200萬；若擴大，則需進行高溫改造，存在較大難度，首先換熱首站需重新建造高溫熱源，末端熱泵機房改造后無法與高溫系統(tǒng)置換連接，僅能利用DN1000熱力管道，造成了廠區(qū)換熱首站和末端分布式熱泵機組的閑置和浪費，同時增加了投資。二、方案二目前DN800熱力管道能夠滿足250萬熱用戶采暖，在設計時可以適當考慮增大管徑，為后期熱負荷的發(fā)展奠定基礎，后期隨著熱負荷的發(fā)展，在廠區(qū)內(nèi)蒸汽型吸收式熱泵機房可以擴建或新建，高溫運行管徑也能滿足要求，用戶端可視負荷發(fā)展情況擴建或新建換熱站，這樣能最大限度利用已建設備及管道，同時能減少相應的投資。三、方案一采用的是小溫差大流量的熱源點狀分布的設計理念，這種設計便于各個小區(qū)單獨管理和運行，同時增加了人力資源成本，且隨著負荷的增加，與其他高溫熱源進行聯(lián)網(wǎng)的難度較大。且大流量水泵能耗較大。方案二采用的是大溫差小流量小區(qū)建設換熱站（或加壓泵站）的設計理念，自控