瑞光电厂至太原武宿机场冷热联供技术应用

李永红 王利民

(山西瑞光热电有限责任公司，山西 晋中 030600)

1 概述

1.1 项目简介

山西瑞光热电有限责任公司至太原武宿机场冷热联供项目是由瑞光电厂设置的汽—水换热站将供热循环水加热，经过供热管网输送到太原武宿机场冬季供热、夏季通过高温水驱动溴化锂热水制冷机制冷，实现了冷热联供，是全国首例火力发电厂高温水冷热联供项目，该项目于2017年6月启动项目，11月12日开始供热，2018年5月1日～9月30日供冷，经过一年的运行，效果良好。

瑞光热电厂位于山西省太原市东南、晋中市正北方向的东沙沟村附近，距太原市区约11 km，距晋中市约10 km，一期建设2×300 MW空冷供热机组，于2012年1月双机投产发电。

太原武宿国际机场位于太原市东南方向，距太原市13.2 km，隶属小店区境内，机场始建于1939年，曾于1968年、1992年、2007年进行过三次扩建。经过2007年的扩建，航站楼面积为8.08万m2。

1.2 项目意义

1)太原武宿国际机场原有3×6 t/h+2×20 t/h热水燃煤锅炉及2×20 t/h蒸汽燃煤锅炉供应机场冬季采暖和夏季制冷，按照国家及山西省相关环保政策，2017年此燃煤锅炉处于必须拆除的范围之内，必须找到清洁能源予以替代，以保证机场采暖及制冷的需要。

2)通过瑞光电厂冷热联供方案与煤改电、煤改气多种方案比较，一致认为利用瑞光电厂抽汽结合空冷岛乏汽余热利用向武宿机场供热实现冷热联供最经济可靠，节能减排效果最显著。

3)利用瑞光电厂抽汽+空冷岛乏汽余热产生的高温水实现冷热联供，在国内还是首例，对于发电行业尝试进入城市供热领域具有参考作用，本项目具有很好的示范意义和推广价值。

2 工程技术简介

2.1 工程规模

现状供热面积61.4×104m2，供热负荷46.6 MW；规划供热面积101.4×104m2，供热负荷79.6 MW。

现状供冷面积11.9×104m2，供冷负荷16.4 MW，供热耗热负荷21.9 MW；规划供冷面积21.9×104m2，供冷负荷31.4 MW，供热耗热负荷44.9 MW。

冬季由电厂1号机高背压凝汽器和新设置的机场热网站供热，供回水温度110 ℃/50 ℃；夏季由机场热网站供热，供回水温度120 ℃/70 ℃，驱动机场制冷站热水型溴化锂制冷机制出冷冻水供机场空调用户使用，冷冻水供/回水温度7 ℃/12 ℃。

2.2 工程建设内容

本工程包括电厂内部热源、电厂外沿途12 km供热主管网及机场热力站和制冷站建设。

2.2.1热源部分

本工程电厂将新增加一套高背压及抽气供热系统对机场热网进行供热。

1)冬季供热系统为循环水先经过1号机高背压凝汽器(30 kPa·a)进行一次加热，再由冬季热网循环水泵增压，最后由热网加热器二次加热后，进行对外供热。

2)夏季供热系统为循环水先经过夏季热网循环水泵增压，再经过热网加热器直接加热后，进行对外供热。

2.2.2热网部分

1)新敷设一路热力网主干线长度约12.5 km(沟槽长度)2×DN500-2×DN250的供热管道。

2)改造现有制冷站1座，改造现有热力站3座，新建1座热力站，新建1座中继泵站。

3)机场内街区管网的改造。

2.2.3机场冷热负荷调查

1)现状及规划热负荷。

规划武宿机场集中供热范围内现状划分为3个热区，规划划分为4个供热区，各热区供热面积及热负荷详见表1。

表1 各热区供热面积及热负荷汇总表

依据表1，太原机场现有供热面积61.4×104m2，供热负荷46.6 MW，预计新增面积40×104m2，规划供热面积共计101.4×104m2，供热负荷79.6 MW。采暖期年耗热量(供热面积101.4×104m2)74×104GJ/年[2]。

2)现状及规划冷负荷。

武宿机场集中供冷面积在规划期内暂不考虑远期冷负荷需求增长因素，现状和规划均划分为2个冷区，供冷面积及冷负荷详见表2。

依据表2，机场现状供冷面积11.9×104m2，最大供冷负荷16.4 MW，机场规划供冷面积21.9×104m2，本工程规划供冷负荷为31.4 MW。本工程冷源采用热水型溴化锂空调冷水机组，机组COP=0.7，采用驱动热源为瑞光电厂提供的120 ℃/70 ℃高温热水，夏季空调制冷耗热负荷为44.9 MW，夏季空调制冷(供冷面积21.9×104m2)耗热量为39.57×104GJ[1,2]。

表2 各冷区供冷面积及冷负荷汇总表

2.2.4冷热站

1)冷热站规模统计。

冷、热站的设置规模以方便管理，易于调节为原则。本工程规划新增热力站1座，改造热力站3座，制冷站1座。冷、热站规模见表3～表5[3]。

表3 改建热力站规模表

表4 新建热力站规模表

表5 改建制冷站规模表

2)冷热站工作原理。

a.热力站换热系统。

热力站负责采暖热负荷的交换和分配。在热力站中，瑞光电厂提供的热力网110 ℃的高温供水经板式换热器换热后水温降为50 ℃，回到热力网回水管回至电厂；街区热水供热管网47 ℃的回水经板式换热器换热后水温提高到67 ℃(空调用户为57 ℃)供用户采暖用热。

b.制冷站制冷系统。

夏季制冷站利用热水驱动型溴化锂吸收式冷水机组供冷，驱动热水由瑞光电厂提供，进出口温度为120 ℃/70 ℃；通过溴化锂吸收式冷水机组驱动后制出冷冻水，冷水进出口温度为12 ℃/7 ℃；冷水机组产生的余热通过冷却水送至冷却塔排放到大气中，冷却水进出口温度32 ℃/37 ℃[5]。

3 节能减排

改造后较改造前测算供热期发电煤耗降低12.63 gce/kWh，供电煤耗降低13.52 gce/kWh，机组总效率提高3.46%，节煤54 695.57 tce/年，每年减少SO2排放量2 652.33 t，减少CO2排放量10.9万t，减少NOx排放量432.17 t，减少烟尘排放量1 736.82 t，减排灰渣18 754.43 t。利用瑞光电厂热电联产供热取代机场锅炉，城市减排效果显著[2,6]。

4 结语

1)由瑞光电厂至飞机场实现的冷热联供工程符合国家节能减排政策，符合国家和山西省关于清洁采暖政策，替代机场燃煤锅炉，节能减排效果显著。

2)该冷热联供工程在国内尚属首例，对于发电行业尝试进入城市供热领域具有参考作用，本项目具有很好的示范意义和推广价值。