利用大型热泵回收冷凝热可行性研究报告.doc

利用大型热泵回收冷凝热可行性研究报告

国阳新能三电厂供热机组冷凝热回收
节能技术改造工程

可行性研究报告

太原理工大学建筑设计研究院

2007年1月

文 件 签 署

院 长 陈新华

院 总 工 冯文化

所 长 苏保青

所 总 工 梁则智

项目负责人 苏保青

主要参编人员

苏保青 梁则智 郝存中 王美萍 刘霞 孙春艳

目 录

1概述
1.1阳泉市地貌与气候特征
1.2国阳新能的基本情况
1.3城市供热规划情况
1.4可行性研究的编制依据
1.5可行性研究的范围
1.6可行性研究的技术原则
1.7利用热电厂冷凝热集中供热的意义
1.8利用热电厂冷凝热集中供热的方法
2热负荷
2.1自然气象条件
2.2供热范围及热负荷
2.3供热系统划分
2.4耗热量指标与供热参数确定
2.5热负荷确定
2.6年供热量
3热源
3.1冷凝热回收与节水估算
3.2冷凝热利用方法
3.3热泵机组选择
3.4热泵系统与原供热系统联合运行方式
3.5热源系统运行调节
4一次供热管网
4.1 管网布置设计
4.1.1 管网布置原则与思路
4.1.2 主干线走向及定位
4.1.3 敷设方式及热补偿方式
4.1.4 阀门与补偿器设置
4.1.5 管道防腐保温
4.2一次管网水力计算与工作压力确定
4.2.1水力计算依据
4.2.2水力计算成果
4.3运行调节
4.3.1运行调节依据
4.3.2运行调节方式
4.4 水锤防范
5热力站
5.1热力站选址
5.2热力站规模的确定
5.3热力站工艺方案
5.4 热力站运行调节
5.5 热力站设备选择
6热工测量与自动控制
6.1热工测量与自动控制设计的指导思想
6.2热泵站热工测量与自动控制
6.3 热力站热工测量与自动控制
6.4集中供热系统监控
7 节能分析
7.1节能设计依据与原则
7.2节能效益分析
8 环境保护
8.1噪声控制
8.1.1概述
8.1.2主要噪声源
8.1.3降噪声措施
8.2社会效益与环境效益分析
9劳动安全和职业卫生
9.1编制依据
9.2生产过程中职业危险、危害因素的分析
9.3防范措施
9.4劳动安全卫生机构
9.5本工程劳动安全卫生预评价
10管理机构及人员编制
10.1管理机构
10.2人员编制
11项目实施计划
12投资估算及经济评价
12.1投资估算
12.2 资金筹措
12.3经济评价
13结论与建议
13.1结论
13.1建议与问题

附件：
1 国阳新能股份有限责任公司可行性研究委托书
2阳泉市规划局《关于国阳新能桃南集中供热工程规划意见》
3阳泉市环保局《关于国阳新能桃南集中供热工程的环保意见》
附表：
附表1 冷凝热集中供热工程主要材料设备表
附表2 新桃北供热系统水力计算成果表
附表3 新桃北供热工程总成本估算表
附表4 新桃北供热工程损益表
附表5 新桃北供热工程现金流量表
附表6 冷凝热集中供热工程估算表
附图：
附图1 热泵站工艺流程图
附图2 热泵站工艺平面图
附图3 热泵站热工测量与自动控制原理图
附图4 新桃北供热系统热区划分图
附图5 新桃北供热系统一次管网平面图
附图6 新桃北供热系统管网水压图
附图7 新桃北供热系统水力计算简图
附图8 热力站工艺系统图

1概述

1.1阳泉市地貌与气候特征
阳泉市位于山西省东部中侧，山西黄土高原东北部，地处太行山脉北段，地理位置：北纬37度51分；东经113度33分。地势：西北高，东南低。
阳泉地区属温带较寒冷的大陆性气候，空气干燥，蒸发量大于降雨量3~4倍，冬季少雪，春季多风，秋季较短，夏季雨量集中。冬季长约5个多月，１月份最冷，月平均温度-3.9℃；6月中旬至8月中旬为夏季，7月最热，月平均温度23.9℃，年极端最高温度39.4℃，每年最高温度天数平均为4天。
年平均降水量565.8毫米，降水量年际变化差距很大，多雨年（1963）达995.7毫米，少雨年仅为302.6毫米（1972年）。年内分配差距也较大，其中50%以上降水量集中在7、8月。1966年8月23日阳泉市一天降雨量达271.4毫米，造成历史上最大的桃河洪水灾害。
年平均相对湿度54%，夏季偏高，冬季偏低。
桃河自西向东穿越阳泉市区，四季干枯无水，夏季行洪，夏季流量一般为2-4m3/s，最大流量为2200m3/s。
本区风向多变，全年以西北偏西风为主，年平均风速2.0m/s。春冬季风大，冬季平均风速2.5m/s。夏秋季风小，8月份平均风速1.1m/s。
区内冰冻期为11月至次年3月,土壤冻结深度：向阳面0.5~0.7米；背阳面0.7~1.2米，最大积雪厚度23厘米.根据地震局资料,阳泉矿区地震基本烈度为7度。

1.2国阳新能的基本情况
国阳新能股份有限公司系我省大型煤矿企业之一。国阳新能以煤为主，同时非煤产业也在不断的发展与壮大。所属企业地处市区中西部，生活区沿桃河两岸分布，矿区总面积为45平方公里，人口27.5万。
矿区地势西高东低，桃河南北两岸山脉叠起，国阳新能公司矿区座落于河两岸山脚下及山腰间。矿区地势复杂，地形高差之大，最高点标高超过860米，最低处标高不到680米。东西距离约12公里，南北平均距离不足4公里。
矿区地处山西黄土高原,山高坡陡,沟豁连绵,基岩上覆第四系黄土,厚度不均,为非自重湿陷性黄土。在低洼处存在新近堆积黄土层,压缩性高,承载力低,局部也存在一般粘性土及砂层.进行地面建设时,需分地段做工程地质勘查工作,相应作场地稳定性评价和各类土壤物理力学指标。
矿区自50年代以来不断发展壮大，工业建筑、公用建筑及住宅建筑面积相应增加。特别是近年来，公司发展迅猛，同时以人为本，十分重视职工的工作、生活和居住条件的改善，职工住宅改造每年以8~10万平方米的速度增加，为全体职工全面实现小康生活不懈努力。
国阳新能股份有限公司注重环保，关心职工冷暖，大力发展集中供热，但由于历史欠账和全面实现小康生活的需求，集中供热仍有较大缺口。

1.3城市供热规划情况
根据阳泉市规划设计院编制的“2006年阳泉市集中供热规划调整说明”，阳泉市集中供热是以热电厂为主要热源，区域锅炉房为调峰热源和补充热源的供热方式。为充分利用当地电厂资源优势，减少城市污染源，先后启动了河坡电厂、阳煤集团第二、第三电厂作为城市供热的热源，保留部分区域供热锅炉房作为作为调峰使用。在地形相对复杂、布局分散、热电厂管网能力达不到的局部区预先间或保留区域锅炉房供热。

1.4可行性研究的编制依据
1) 《关于三电厂冷凝热集中供热工程设计委托》
2) 国阳新能第三热电厂提供的有关冷凝热利用资料
3) 国阳新能公司房地产总公司提供的建筑物明细
4) 升华公司热力中心提供的升华热力中心热力消耗分布流向图
5) 国家四部委《关于发展热电联产的若干规定》计交能（1998）220
6) 《中华人民共和国大气污染防治法》(1995.8.29)。
7) 《中华人民共和国大气污染防治法实施细则》(1995.8.29)。
8) 《中华人民共和国节约能源法》
9) 《中华人民共和国节约能源法》
10) 《中华人民共和国电力法》
11) 《中华人民共和国建筑法》
12) 《中华人民共和国清洁能原促进法》
13) 《民用建筑节能管理规定》（建设部部帐令第76号）
14) 《中华人民共和国清洁能原促进法》
15) 《山西省人民政府关于印发山西省节能减排综合性工作方案的通知
》晋政发〔2007〕32号
16) 《节能中长期专项规划》(发改环资【2004】2505号)
17) 《山西省节约能源条例》（2000年5月28日山西省第九届人民代表大会常务委员会第十六次会议通过）
18) 《采暖通风与空气调节设计规范（2003年版）》（GB 50019-2003）。
19) 《民用建筑与节能设计标准》（JGJ 26-95）。
20) 《城市热力管网设计规范》（CJJ34 2002）。
21) 《城镇直埋管道工程技术规程》（CJJ与T 81-98）。
22) 《城市热力管网工程施工及验收规范》（CJJ28-89）。
23) 《直埋式预制保温管道工程设计技术规程》（TB19-94）。
24) 《低压锅炉水质标准》（GB51576-1962）。
25) 《建筑给水排水设计规范》（GBJ 15-88）。
26) 《民用建筑电气设计规范》（JGJ与T 16-92）。
27) 《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16-87）。
28) 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）。
29) 《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）。
30) 《建设项目（工程）劳动安全卫生检察规定》（劳动部1997）
31) 《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
32) 《城市管线工程综合规划规范》（GB50289-98）
33) 《国阳新能股份有限责任公司发供电分公司第三热电厂技改工程可行心研究报告》（山西意迪光华电力勘测设计院）
34) 三矿热电车间热网站施工图

1.5可行性研究的范围
热泵站：在第三热电厂新建热泵站，研究的范围包括热泵站的工艺、电气、控制及土建部分，管线至站外１米。
一次网：自国阳新能公司第三热电厂热泵站外一米至供热区域内的各热力站外１米。
热力站：各热力站工艺、电气、控制及土建部分

1.6可行性研究的技术原则
本工程利用三电厂2×35+1×60MW热电机组冷凝热，提供302万平方米供热面积，可基本缓解矿区集中供热问题。本工程应体现以下几个技术原则。
1技术先进
2经济合理
3节约能量
4节约水量
5节约资金
6余热利用
7环境保护
8运行稳定
9安全可靠

1.7利用热电厂冷凝热集中供热的意义
火力发电厂冷凝热排空是我国发电厂普遍存在的问题。严重影响能源使用效率，是浪费，也是无奈。国阳新能公司第三热电厂利用抽汽已经实现热电联产，供热能力468万平方米，但其冷凝热也是按照目前常规的方法排入大气。2×35MW热电机组排入大气的冷凝热最大为124MW。1×60MW热电机组排入排入大气的冷凝热最大为113MW。在供热工况下，可回收的冷凝热为140-163MW。2×35MW热电机组排入大气的冷凝热可供热202万平方米，1×60MW热电机组排入大气的冷凝热可供热100万平方米。
国阳新能公司集中供热热源缺口较大。四矿区域内集中供热尚未涉入，现有段家背、刘家垴和沸腾炉三座锅炉房供热，锅炉房容量分别为35MW、14MW 和15.4MW，共计64.4MW。西山锅炉房容量为8.4MW。这些锅炉房不符合环保要求，需要改造或集中供热。另外，每年新增的住宅和公建也需要集中供热。根据矿务局规划，矿区供热规划总面积为789万平方米，除桃南、桃北和一矿供热系统已供热面积分别为260、208、80万平方米外，还有241万平方米供热面积（不含矿区内非矿区热用户）的缺口。
随着我国热泵技术的发展，特别是高温水源热泵的问世，使得发电机组冷凝热回收成为可能。利用热泵技术可以将电厂冷却水中的低品位热能转换为可以用来供热的能量，现在的高温热泵的能效比COP可以达到4以上，即用1kW的电提供4kW以上的热。大大提高电厂的热能利用率。
利用热泵技术2×35+1×60MW热电机组排入大气的冷凝热可供热302万平方米。近期内可基本解决矿区内集中供热问题。
利用热泵技术还可以将冷却水的飘散减少到零，2×35MW热电机组每日补水可节省3000-4000吨，同时提高了电厂运行的经济性。

1.8利用热电厂冷凝热集中供热的方法
利用热泵技术将60℃左右的回水加热到75-80℃，再用抽汽加热至120-130℃，作为供水送到各热力站。

2热负荷

2.1自然气象条件
地理位置：
（1） 北纬37度51分
（2） 东经113度33分
（3） 海拔高度769-787M
大气压力：
（1） 冬季室外大气压936.8hpa
（2） 夏季室外大气压923.4hpa
室外风速:
(1) 冬季室外风速2.4m/s
(2) 夏季室外风速1.5m/s
室外计算温度:
(1) 采暖室外计算温度-8℃
(2) 冬季空调室外计算温度计-11℃
(3) 冬季通风室外计算温度计-4℃
(4) 冬季室外平均计算温度计-1.1℃
(5) 极端最低温度计-17.4℃
(6) 极端最高温度计39.4℃
(7) 最低日平均温度-13.4℃
其它：
（1） 采暖天数135天（11月1日~3月15日）
（2） 采暖度日数2443
（3） 最大冻土深度0.68m

2.2供热范围及热负荷
新桃北供热系统供热范围: 桃河北路以北，三电厂以东，局机关以西范围内（不含一矿）未集中供热矿区。
现状热负荷：三矿竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房装机容量49MW，工业区热负荷5.43MW，工业建筑供热面积5万平方米，洗澡热负荷7.5MW。四矿三座锅炉房装机容量64.4MW，总供热面积53.2万平方米，其中段家背锅炉房供热面积33.2万平方米，刘家垴锅炉房供热面积12.8万平方米，沸腾锅炉房供热面积7.2万平方米，洗澡热负荷5MW。机关西山锅炉房，供热能力为2×4.2MW，供热面积8万平方米。
三矿竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所7.5MW的燃气锅炉房；四矿段家背锅炉房、刘家垴锅炉房的采暖热负荷由集中供热承担，沸腾锅炉房的工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所5MW的燃气锅炉房。机关西山锅炉房的采暖热负荷由集中供热承担。
本项目实施后，可拆除的锅炉房有段家背锅炉房（2×25t/h），刘家垴锅炉房（2×10t/h），西山锅炉房（2×6t/h）。共计82t/h。沸腾锅炉房的工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所5MW的燃气锅炉房，沸腾锅炉房（10+12t/h）拆除。竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房工业区热负荷及洗澡热负荷由集中供热承担，非采暖季新建一所7.5MW的燃气锅炉房，竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房（7×10t/h）拆除。拆除锅炉总装机容量121.8MW(174t/h) 。
另外，考虑到桃北集中供热系统压力较大，现在实际供热面积接近230万平方米，除西川（供热面积23万平方米）站按原计划切给桃南集中供热系统外，再将麻地巷热交换站（供热面积33万平方米，其中现有面积23.4万平方米）切出桃北系统，使桃北集中供热系统供热面积控制在设计能力（208万平方米）以内，并留有一定的发展余地。
新桃北供热系统现状供热面积共计108.5万平方米，热负荷75.47MW，其中，采暖热负荷67.27MW，洗澡热负荷8.2MW。
规划热负荷：三矿供热面积31万平方米，其中三矿医院北东西沙台棚户区改造供热面积15万平方米，中沙坪供热面积7万平方米，麻地巷供热面积9万平方米。考虑到工业区、煤台等三矿规划供热面积为44.6万平方米。四矿供热面积共计25.8万平方米（估）。三处卫生队供热面积1.5万平方米，俱乐部供热面积4万平方米，工程处木厂供热面积4万平方米，水泥厂供热面积8万平方米，宏泉三期四期供热面积7万平方米。马家坪西区供热面积20万平方米，西河路馨安家园供热面积7万平方米，东山西区供热面积5万平方米，东山棚户区改造供热面积70万平方米。
新桃北供热系统规划供热面积共计193.5万平方米，热负荷104.49MW。
新桃北供热系统供热面积共计302万平方米，热负荷179.96MW，其中，洗澡热负荷8.2MW。
新增热源供热能力：2×35MW热电机组120MW，供热面积202万平方米。1×60MW热电机组60MW，供热面积100万平方米。供热能力共计180MW，供热面积共计302万平方米。
新桃北供热系统分15个热力站，新桃北供热系统热区划分和热力站分布见附图4。各热力站供热范围、供热面积、供热负荷见表2-1。

2.3供热系统划分
供热系统划分力求经济合理，符合实际。
方案1：桃南和桃北集中供热系统供热范围不变。新增的新桃北供热系统供热范围为：桃河北路（赛鱼路）以北，三电厂以东，局机关以西范围内（不含一矿）未集中供热矿区，含西山锅炉房、段家背锅炉房、刘家垴锅炉房、沸腾炉锅炉房、竖井、七尺煤和麻地巷锅炉房等所带的热用户。
新桃北供热系统负荷表 表2-1
序号
站号
站名
供热范围
供热面积(万平米)
热负荷(MW)
现状
规划
总计
1
N101
马西站
马家坪西区
7
20
27
15.14
2
N102
西山站
西山锅炉房﹑东山西区
7.9
7.1
15
8.73
3
N103
东山西站
东山一期

35
35
18.9
4
N104
东山东站
东山二期

35
35
18.9
5
N201
宏泉站
宏泉三四期萝卜台

12
12
6.48
6
N202
刘家垴西站
刘家垴锅炉房﹑俱乐部
12.8
7.2
20
11.82
7
N203
四矿工业站
沸腾炉﹑水泵房﹑洗澡(3.5MW)
7.2
6.8
14
11.64
8
N204
段家背东站
段家背东区
10
5
15
8.9
9
N205
段家背西站
段家背西区
23.2
6.8
30
18.06
10
N301
煤台站
三矿住宅、国际城、煤台等
12
3
15
9.06
11
N302
亚美站
水泥厂工程处木厂

14
14
7.56
12
N303
麻地巷站
麻地巷1-10楼蒙河1-27,58-62
18.4
11.6
30
17.7
13
N304
三矿工业站
工业区﹑洗澡(4.7MW)
5
5
10
10.5
14
N305
沙台站
东西沙台
3
17
20
11.04
15
N306
沙坪站
沙坪
2
8
10
5.56

供热面积合计(万平方米)

108.5
193.5
302

供热负荷合计(MW)
洗澡(8.2MW)
67.27
104.49
198
179.96

方案2：桃南集中供热系统供热范围基本不变。考虑到桃北集中供热系统在超载运行,桃北集中供热系统中西川站按原设计由桃南集中供热系统供热，再从桃北集中供热系统摘除麻地巷热交换站，麻地巷热交换站由新桃北集中供热系统供热。
通过方案1和方案2比较。方案2更为合理，推荐方案2。

2.4耗热量指标与供热参数确定
2.4.1耗热量指标
根据阳泉的实际情况和桃南桃北供热系统的运行经验,现状面积热负荷指标取62w/m2。规划面积热负荷指标取54w/m2。
2.4.2供热参数确定
方案1：一次供水温度130℃，回水温度70℃；二次供水温度85℃，回水温度60℃。
方案2：一次供水温度120℃，回水温度60℃；二次供水温度80℃，回水温度55℃。
考虑到热泵机组的经济运行和供热机组的抽汽供热能力,以及桃南桃北供热系统的实际运行参数，供热参数确定推荐采用方案2。

2.5热负荷确定
桃南供热系统供热能力152MW，供热面积约260万平方米。桃北供热系统供热能力122MW，供热面积约208万平方米。新景矿供热能力44MW。新增新桃北供热系统分两期完成，一期供热能力120MW，供热面积约202万平方米；二期供热能力60MW，供热面积约100万平方米。现状供热能力318MW，二期完成后，供热能力498MW，供热能力提高56.6%。

2.6年供热量
年供热量计算条件: 采暖室外计算温度-8℃，采暖天数135天（11月1日~3月15日），采暖季室外平均计算温度-1.1℃，采暖季室内平均计算温度18℃。
桃南供热系统年供热量130.242×104GJ。桃北供热系统年供热量104.536×104GJ。新增的新桃北供热系统年供热量154.234×104GJ，一期年供热量139.968×104GJ；二期年供热量69.984×104GJ。
三电厂年供热量共计：426.714×104GJ(含新景矿年供热量37.702×104GJ)。其中，回收冷凝热的热泵机组年供热量209.952×104GJ，供热发电机组抽汽年供热量216.762×104GJ。利用热泵技术回收冷凝热改造后年供热量可以提高96.9%。与改造前相比，桃南供热系统和桃北供热系统年供热量共计234.788×104GJ，改造后，供热发电机组抽汽年供热量减少18.016×104GJ，占7.67%。
阳泉市实际采暖期为当年11月1日至第二年3月31日，共计151天，年累计采暖小时为3624小时。年供热量(不含新景矿): 408.7×104GJ。其中，回收冷凝热的热泵机组年供热量234.8×104GJ，供热发电机组抽汽年供热量173.9×104GJ。改造前，桃南供热系统和桃北供热系统年供热量共计246.6×104GJ，改造后，供热发电机组抽汽年供热量减少72.7×104GJ。
根据阳泉市气象资料，采暖期室外计算温度为-8℃，采暖季室外平均计算温度0.06℃，采暖季室内平均计算温度18℃。绘制年负荷曲线见图2-1，不同室外温度的热负荷、延续时间及供热量见表2-2。
不同室外温度的热负荷、延续时间及供热量表 表2-2
室外温度
TW（℃）
低于TW（天）
低于TW的的小时数（h）
热负荷
（GJ/h）
供热量（GJ）
延续天数
天数累计
延续时数
时数累计
热量
热量累计
<-8
5
5
120．00
120．00
1634．4
196128
196128
-8
5．617
10．617
134．81
254．81
1634．4
220333
416461
-7
3．726
14．343
89．42
344．23
1571．5
140523
556984
-6
6．521
20．864
156．50
500．73
1508．7
236112
793096
-5
9．276
30．14
222．62
723．35
1445．8
321864
1114960
-4
10．998
41．138
263．95
987．31
1383．0
365043
1480003
-3
12．697
53．835
304．73
1292．04
1320．1
402274
1882277
-2
10．373
64．208
248．95
1540．99
1257．2
312980
2195257
-1
11．031
75．239
264．75
1805．74
1194．4
316217
2511474
0
10．674
85．913
256．17
2061．91
1131．5
289856
2801330
1
6．302
92．215
151．25
2213．16
1068．6
161626
2962956
2
6．918
99．133
166．03
2379．19
1005．8
166993
3129949
3
8．522
107．655
204．53
2583．72
942．9
192851
3322800
4
7．116
114．771
170．78
2754．50
880．1
150303
3473103
5
6．701
121．472
160．83
2915．33
817．2
131430
3604533
6
8．277
129．749
198．65
3113．98
754．3
149842
3754375
7
8．845
137．594
188．28
3302．26
691．5
130196
3884571
8
13．406
151．000
321．74
3624．00
628．6
202246
4086817
合计
151

3624

4086817

3热源

3.1冷凝热回收与节水估算
国阳新能公司第三热电厂现有三台供热发电机组，35MW水冷热电机组两台，60MW空冷热电机组一台。三台供热发电机组所用的蒸汽为母管制。供热工况：2×35MW热电机组，抽汽2×120t/h，抽汽焓2800kj/kg，排汽2×９0t/h，排汽焓2357kj/kg，凝水焓251kj/kg，冷却水循环流量为13000t/h，冷却水耗量为3000-4000t/d；1×60MW热电机组，抽汽160t/h，抽汽焓2800kj/kg，排汽110t/h，排汽焓2357kj/kg，凝水焓251kj/kg。
2×35MW热电机组供热工况排入大气的冷凝热为105MW，冷凝工况排入大气的冷凝热为124MW。
1×60MW热电机组供热工况排入大气的冷凝热为58MW，冷凝工况排入大气的冷凝热为113MW。
利用热泵技术还可以回收2×35MW热电机组冷凝热为105MW，热泵供热能力为120MW，可供热202万平方米。
2×35MW热电机组每日节省冷却水耗量3000-4000吨，取平均数每日节水3500吨，年节水量47.25万吨。
利用热泵技术还可以回收1×60MW热电机组冷凝热为58MW，热泵供热能力为60MW，可供热100万平方米。

3.2冷凝热利用方法
１）冷凝热排空(丢弃)
热电厂做功后的蒸汽需要冷凝成水回到锅炉。目前普遍采用的方法是通过水冷或空冷冷凝蒸汽，冷凝热排入大气。
２）冷凝热回收
由于冷凝热属于低品位热源，难以利用,极少回收。
随着我国热泵技术的发展，特别是高温水源热泵的问世，使得发电机组冷凝热回收成为可能。
利用热泵技术可以从低品位热源获取热能。电厂冷却水中的热能属低品位热能，利用热泵技术可以从电厂冷却水中获取热能。
一般热泵机组制出的热水为40-50℃，这个温度对于集中供热显然太低，集中供热要求的水温度最低为70-80℃，即这样的水源热泵为高温水源热泵，而且要求平均制热能效比COP不低于4。这种热泵机组产家尽管很少，但在市场上是可以找到的。
利用高温水源热泵的蒸发器吸收在汽轮机中做功后的蒸汽的冷凝热，冷凝器放出热量，将集中供热50-60℃的回水加热到70-80℃，再经过加热器使水温提高到120-130℃。
高温水源热泵对电厂冷却水制冷，吸收蒸汽的冷凝热，冷却水无需在冷却塔冷却，可减少水耗、功耗及其它运行费用。
高温水源热泵对热用户制热，冬季采暖，夏季空调，四季提供卫生热水。
利用热泵技术回收2×35+1×60MW供热发电机组冷凝热，并利用抽汽将供水加热到110℃，在夏季可新增空调面积300万平方米，可以为25万人提供卫生热水。
鉴于目前供热系统中空调和卫生热水热负荷较小，经济性差，因此暂时不考虑卫生热水和夏季空调。

3.3高温水源热泵简介
水源热泵由四个部分组成：压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀。经过压缩的高温高压气体在冷凝器放热变为液体，经膨胀阀节流膨胀，在蒸发器吸热变为低温低压气体，进入压缩机压缩，依次循环。在冷凝器放出的热供给热用户，蒸发器吸收电厂冷却水中的热。空调中热泵机组制出的冷水温度为7℃，制出的热水温度为40－50℃。而所谓高温水源热泵制出的冷热水温度均高。制出的冷水温度为25-45℃，制出的热水温度为70－80℃。高温水源热泵工作原理图如图1所示。
图1 水源热泵工作原理图

3.4热泵系统与原供热系统联合运行方式
利用2×35+1×60MW供热发电机组冷却水采暖季供暖，新增供热量180MW，新增供热面积302万平方米。包括原桃南、桃北供热系统首站，总供热能力454MW，总供热面积770万平方米。热泵站工艺流程图和热泵站工艺平面图分别见附图1和附图2。热泵站热工测量与自动控制图见附图3。
热泵系统由6台30 MW热泵机组并联运行，冷却水进出水管和热水进出水管均为母管制。冷却水进口温度40℃，出口温度35℃；热水进口温度60℃，出口温度80℃。
桃南供热系统循环水设计流量2600m3/h；桃北供热系统循环水设计流量2080m3/h；新桃北供热系统循环水设计流量3180m3/h。循环水设计总流量7860m3/h。
三个集中供热系统的回水进热泵站，温度为60℃，进热泵机组后升温至80℃。桃南和桃北集中供热系统在原首站将供水加热到120℃。新桃北供热系统在热泵站内设加热器，把供水温度提高到120℃。由于三电厂标高是三个供热系统的最高点，故三个集中供热系统的定压相同, 定压值0.28MPa。补水点设置于各循环水泵入口处，压力传感器设置于热泵机组热水进水母管上。

3.5设备选择
桃南和桃北集中供热系统原首站设备不变。
新桃北供热系统：
软化和除氧设备1套，处理能力80m3/h；补水泵2台（一用一备），流量87m3/h，扬程38m，转速1480r/min，功率18.5kW），除氧水泵2台（一用一备），流量87m3/h，扬程38m，转速1480r/min，功率18.5kW）。
汽－水换热器4台，单台换热面积1000m２。总换热量120MW，进汽170t/h。水－水换热器2台，单台换热面积60m２。总换热量5.9MW。
凝结水泵２台（一用一备），流量190m3/h，扬程40m，转速1480r/min，功率37kW。
循环水泵两台（一用一备），流量3435m3/h，扬程83m，转速1480r/min，功率1000kW，电压10kV。
热泵机组6台。单台参数：制冷量25000kW，制热量30000kW，电功率7000kW，电压10kV。
高压变频柜1台，功率1000kW，电压10kV，可定时自动倒机。
低压变频柜1台，功率18.5kW，电压380V，可定时自动倒机。
开关柜2台，配电柜7台，控制台1台。

3.6热源系统运行调节
采暖季热泵机组承担稳定不变的基本热负荷（180MW），约占2×35+1×60MW热电机组总共热负荷（454MW）的40%以上。热泵机组承担的年供热量为209.952×104GJ，占2×35+1×60MW热电机组年总供热量（389.012×104GJ）的54.0%。负荷变化时，通过调整抽汽量改变热源出力。负荷小时，调小抽汽量，排汽量略微增大；负荷大时，调大抽汽量，排汽量略微减小。或者说，负荷变化时，通过改变汽水换热器的换热量改变热源的供热能力。
桃南、桃北及新桃北集中供热系统运行调节方式均为质调节。一期工程完成后，桃南、桃北及新桃北三个供热系统总流量为6000m3/h，其中, 桃北供热系统流量为2080m3/h，桃南供热系统流量为2000m3/h，新桃北三个供热系统总流量为1920m3/h。二期工程完成后，桃南、桃北及新桃北三个供热系统总流量为7860m3/h，其中, 桃北供热系统流量为2080m3/h，桃南供热系统流量为2600m3/h，新桃北三个供热系统总流量为3180m3/h。一期工程完成后，热负荷在30%以下，供热机组不抽汽，热泵机组供热；热负荷在30%以上，除热泵机组供热外，还要使用供热发电机组抽汽，通过增加抽汽量提高系统供热能力。二期工程完成后，热负荷在40%以下，供热机组不抽汽，热泵机组供热；热负荷在40%以上，除热泵机组供热外，还要使用供热发电机组抽汽，通过增加抽汽量提高系统供热能力。
新桃北集中供热系统运行方式：
一期工程：循环水泵流量1920m3/h；供水管网出口压力0.6MPa；回水管网入口压力0.28MPa。供热系统末端热力站回水加压泵运行。供水压力超压保护上限值0.62MPa。回水压力超压保护上限值为0.3MPa。
二期工程：新桃北集中供热系统循环水泵流量3180m3/h；供水管网出口压力0.7MPa；回水管网入口压力0.28MPa。供热系统末端热力站回水加压泵运行。供水压力超压保护上限值0.72MPa。回水压力超压保护上限值为0.3MPa。
新桃北集中供热系统一次循环水泵仍采用变频泵，以减小启动电流，调节合适的一期流量和二期流量。一次供回水平均温度随室外温度自动按照调节曲线变化。能量控制系统被控参数选一次供回水平均温度，给定值随室外温度变化，操作量选换热器一次侧蒸汽流量或凝结水水位。
一次供回水平均温度随室外温度调节曲线见图2。

4一次供热管网

4.1 管网布置设计
4.1.1 管网布置原则与思路
1 符合国家有关法规、标准及城市建设总体规划
2 主干线和支干线尽可能靠近负荷中心
3 考虑到管网的可扩展性、水力稳定性及运行的安全可靠性，适当增加主干线和支干线管径。
4 节省投资、施工方便、运行可靠
5 桃南和桃北供热系统已运行，管网布置尽可能不变，必要时进行适当改造。
6 新桃北供热系统主要解决桃北集中供热缺口问题，同时要考虑到与桃南和桃北供热系统的关系。
7 新桃北供热系统可以承担桃北供热系统一部分位于西部的负荷，以扩大桃北供热系统东部的供热能力。
4.1.2 主干线走向及定位
新桃北供热系统主干线自热源向东沿皮带廊北侧敷设，于新景矿办公楼前涵洞向南入桃河并沿河北岸向东敷设，主干线距赛鱼路中心线大约30-50m。自热源的主干线管径DN900，在距赛鱼桥中心线西侧200m处向北分支对三矿供热，主干线管径变为DN700，向南至桃南路并沿路向东敷设。分支管径DN500，承担N301（煤台站）、N302（亚美站）、N303（麻地巷站）、N304（三矿工业站）、N305（沙台站）、N306（沙坪站）供热，DN700主干线管至四矿口东侧100m处向北拐直埋过桃河及桃北路，至小东街主干线向东拐，且向北分支（管径DN450）为四矿的N201（宏泉站）、N203（四矿工业站）、N204（段家背东站）、N205（段家背西站）供热，主干线管径变为DN600，沿小东街主干线继续向东，约80米处向北分支（DN250）对N202（刘家垴西站）供热，再向东向北沿西河对N101（马西站）、N102（西山站）、N103（东山西站）和N104（东山东站）供热。分支主干线和支干线在矿区沿道路直埋敷设。新桃北供热系统一次管网平面图如附图5所示。
4.1.3 敷设方式及热补偿方式
一次管网主干线及支干线以无补偿直埋为主，架空等其它敷设方式为辅。
4.1.4 阀门与补偿器设置
一次管网主干线设分段阀，以便施工和检修。分段阀选焊接蝶阀，设置间隔2-3km。分支处设关断阀和调节阀，关断阀DN350及以下选焊接球阀，DN350以上选焊接蝶阀，调节阀选手动调节阀。
阀门设在阀门井内。