开题报告参考模板-给2012届

毕业设计（论文）开题报告

题 目：某余热利用集中供冷站设计

院 （系） 市政学院 专 业

学 生 *** 学 号 班 号 指导教师

开题报告日期 2009.4.1 哈尔滨工业大学教务处制

2005年9月

某余热利用集中供冷站设计开题报告

1. 课题来源及研究的目的和意义 1.1课题来源 我国是一个能源十分短缺的国家，中国经济的发展近年来已明显受到能源短缺的制约。 2004年全国许多省市闹起了电荒，个别大城市只能保证30%的用电需要。有资料估计由于电力短缺的影响，近五年来使全国的GDP直接或间接造成损失近万亿元。广东省今年电力缺口超过550万千瓦。目前广州市负荷已达800万千瓦，要求党政机关、事业单位、第三产业都参加避峰用电，要求所有宾馆酒楼控制室内空调温度在26℃以上。若采用热电厂余热进行集中供冷，将在一定条件下大幅提高能源的利用率；减少用电峰值负荷；优化电力建设和输变电系统；减少市政电力建设的投资[1]。 本次设计为某余热利用集中供冷站设计，该设计分两期进行，一期供冷冷负荷1723.544kW，空调冷源由冷机房的一台蒸汽双效溴化锂制冷机组集中供应，溴化锂制冷机组冷水供水温度为7℃，回水温度为15℃；总循环水量为527 m3/h。系统采用双级泵变流量系统，集中供冷作用半径为9510.19 m。 1.2课题目的 本设计为一实际工程的部分设计，通过该设计，解决电厂的余热利用，也解决所供应对象的夏季冷量供应。 1.3课题意义 所谓热、电、冷联产就是将一次能源（如石油、天然气或煤碳等）转换成电、冷水、热水等二次能源。热、电、冷联产的最大特点就是将一次能源的利用率达到最大限度。无论如何先进的发电系统，一次能源直接转换成电能的效率都很低，如燃气轮机发电效率一般在24％~40％，加上电能传输的损失，最后到达用户的效率只有22％~35％。这意味着65％以上的能源被白白的扔掉，而热、电、冷联产可以将这部分废热再加以回收利用，进行制冷、采暖或提供卫生热水，以达到更高的利用效率[2]。 根据有关文献计算，热、电、冷联产的一次能源利用率，比电压缩式制冷高43％[3]。溴化锂吸收式制冷机是一种主机不用电能，直接以热源为动力，制取冷水及温水的中央空调设备。其利用的热源既可以是燃油、燃气、蒸汽也可以是各种高温排气、热水，甚至太阳能等余热和废热作为热源。在一台制冷机上可以同时利用多种热源。运用所学的理论知识，通过参阅相关参考文献，完成本次设计，熟悉并掌握热、电、冷联产设计的方法与过程，培养查阅相关设计资料和绘制CAD图纸的能力，满足烟台清泉公司关于余热集中供冷的需要，完成热、电、冷联产技术的研究和设计的经济最优化。 2. 国内外在该方向的研究现状及分析 2.1国外在该方向的研究现状及分析 日本、美国、英国等国是集中供冷发展很快的国家, 从理论基础、设备、技术、管理等诸方面都居世界领先的水平, 其中日本，由于社会发达而资源缺乏，对热、电、冷三联产工程十分重视。日本自1970年大阪世博会开始出现区域供冷，至今已超过30年。现有区域供冷供热项目154个（供冷/热量超过21 GJ的），区域供冷公司89家，供应的区域面积3980万平方米，其中比较有名的项目是东京新宿区的区域供热和制冷工程以及北海道札幌市地铁车站的制冷和供热系统[4]。现在日本已制订“供热事业法”已保障区域供冷供热事业的发展，根据日本地域冷暖协会提供的资料，2004年日本供冷供热量已达21,628,267 GJ,其中区域供冷为13,406,144 GJ，占其中62％，售冷收入1016亿日元。日本区域供冷项目多与燃气轮机发电结合，采用吸收式冷水机组，极大限度的充分利用能源[5]。美国从1978年开始提倡发展热电联产（CHP），目前除继续坚持发展小型热电联产之外，正研究高效利用能源资源的小型冷热电联产（CCHP）。其中芝加哥区域供冷系统，总装机容量超过10万RT，并在不断扩展，向该中心商业区300多栋建筑供冷，是目前世界上规模最大的区域供冷项目之一。20世纪70年代纽约世界贸易中心采用新技术向建筑物群集中供冷供热, 成为当时世界上规模最大的供冷供热工程。目前美国有众多的学者从事有关区域供冷供热方面的研究, 并在多项技术上保持优势。英国由于燃料供应比较充足，价格低廉，因此区域供冷比较落后，伦敦市的热、电、冷三联产工程是1990年开始的，1994年初首次实现商用大厦和重要建筑的集中供冷。英国比较有名的热、电、冷联产项目为曼彻斯特机场的三联产工程[6]。除此之外，马来西亚应用在Cyberjaya多媒体超级走廊镇区内高科技园区的项目，总供冷量为352,000KW（10万RT），办公面积超过186万m2。地下保温冷水管道设计总长80km，与区内50多幢建筑连接。吉隆坡双子塔地区采用热电冷三联供，冷源装机容量约为30000RT，管网长约8公里。吉隆坡机场热电冷联供，冷源装机容量约25000RT。 2.2国内在该方向的研究现状及分析 我国从1992年在山东淄博率先开始利用张店热电厂蒸汽实施城市集中三联供项目以来，建设部、电力部十分重视，并大力推广促进了城市三联供技术的发展，下面以具体实例说明国内城市三联供的应用现状。 （1） 以热电厂低压蒸汽作为城市集中三联供的热源 北京市热力公司集中三联供项目 北京市第一热电厂每年向热力公司提供的蒸汽量，夏季为450t/h，冬季为700 t/h，华能热电厂有800 t/h蒸汽进京，两家热电厂都有供热潜力。为了更好的推广热制冷技术，热力公司在公司大院的办公楼群实施了三联供。三联供方案，制冷：热电厂蒸汽+吸收式制冷；采暖：热电厂热水+板式换热器；室内：风机盘管机组。供冷面积，5600 m2，办公楼为砖混结构。制冷站主要设备：制冷剂：TSA-NCC-14型，冷水流量109 m3/h，冷却水180 m3/h，制冷量180USRT，泵功率3.1kW，蒸汽耗量0.792 t/h；冷却水泵，G125-32-22NY型，二台；冷冻水泵，G80-32-13NY型，二台；冷却塔，DBNL3-150T型。制冷总投资（含室内系统）249.7万元。两年实际运行说明；吸收式制冷的耗电量为压缩式的1/4，运行费比压缩式节约1/5，一次性投资比压缩式节约1/10，从能源利用方面看，吸收式利用了热电厂的低压蒸汽，增加热电厂夏季负荷，降低电厂发电煤耗，同时，还可缓解北京夏季电力供应紧张的问题[7]。 淄博市张店城市集中三联供项目 1993年，淄博制冷企业联合公司供冷7.5万m2，供汽15.5 t/h，敷设蒸汽管网12公里，投资600万元；敷设二级管网20公里，投资800万元；建冷暖站6座；主要用户是宾馆、商厦、办公楼和住宅等[8]。 广州大学城区域供冷项目 广州大学城区域供冷项目总装机容量37.3万kW（10.6万RT），冷冻水管网总长度120公里，一期总投资达6.8亿元。共设区域冷冻站4座，其中3座采用离心式冷水机组与冰蓄冷系统结合，1座采用热电冷三联供方案，向广州大学城18平方公里内超过300座建筑供冷。是世界上规模最大的区域供冷系统之一[9]。 该系统于2003年开始可行性研究，2004年8月投入试运行并向用户供冷，至今已运行两个供冷季。经过两个供冷季的运行，效果良好。 3

（2） 以蒸汽锅炉房为热源的城市集中供冷系统 大连市热电集团中心区热力分公司热电冷三联供项目 为建设大连香海热电厂工程，解决大连市中心区用汽早而且容量偏小，而电厂建设周期长的矛盾，1997年大连市政府在火车站后身建起了一座 t/h集中供热锅炉房，承担胜利广场、迈凯乐大连商厦、先施秋林等商厦、宾馆的冬季供暖、夏季供冷任务，目前运行情况良好。如胜利广场装有3台大连三洋的SCC-71 930 USRT的双效蒸汽制冷机，供全场12万m2的空调使用。 另外还有北京市北辰供热厂集中三联供项目、郑州市热力公司火车站蒸汽锅炉房三联供项目等，上述系统均已运行多年，目前正在进行总结。 （3） 以燃气为能源的城市集中三联供项目 顺德新城区中央商务区区域供冷系统 顺德新城区中央商务区区域供冷系统，服务面积6平方公里，为区内52个地块提供区域供冷，总建筑面积超过300万m2，区域冷冻站装机容量 kW（66000 RT）。 顺德新城区区域供冷与附近德胜电厂的改造结合，热、电、冷三联供。利用燃气轮机抽汽，采用蒸汽吸收式双效溴化锂制冷机与电制冷机串连的方案，或采用蒸汽推动透平的离心式制冷机方案[10]。 该项目已全面启动，经过可行性研究及方案设计，将进入BOO招标阶段。 另外利用燃气能源的城市集中三联供项目还有上海中央商务区三联供系统。 （4） 以海水为能源的热泵三联供项目 青岛东部开发区和高科技工业园坐落在黄海之滨，这里将建数百万m2大型宾馆、写字楼、高级住宅、大部分建筑要求三联供。青岛建工大学于立强教授经分析研究，提出并推荐采用大型海水热泵站实现城市集中三联供，该系统由大型热泵，变压器，海水泵，抽吸海水铸铁管，排除海水暗渠，供回水管及用户等组成，第一期工程向香格里拉大酒店和金都大酒店供冷供热，冬季冷负荷（包括生活热水）10.15MW，夏季冷负荷10.5 MW，选用瑞典ABB公司生产的11 MW热泵机组一台，全年供热量为kWh，一次投资2979.49万元，每年消耗标煤4801t，全年运行成本费521.48万元。其所以采用这个方案是根据青岛气象条件和黄海的水温而决定的。青岛冬季采暖期室外平均温度2.2℃，冬季浅海水计算温度为6℃；夏季室外平均温度为27.5℃，浅海水温为25℃，这就为利用海水为能源创造了条件，这也是实施本方案的先决条件[11]。 实践证明:三联供系统是一种先进的、实用的、符合我国国情的城市供热制冷新模式，是一项利国、利民、改善城市人民工作生活环境，加快城市现代化建设的节能项目，该系统一是能有效地利用热电厂的低压蒸汽作为城市三联供的热源，可以提高夏季热电厂的发电和供热量，提高热电厂全年的综合经济效益，同时还减少了夏季制冷用电负荷，缓解了电力供应紧张的问题，具有明显的节能节电效益。二是能够降低设备费、运行费。由于三联供系统将冷热源设备、泵、管道等集中后，可采用大型装置，实现高效率运转;由于三联供的对象建筑物多种多样，使用时间不尽相同，因此可削减峰值负荷、降低设备容量;由于三联供设备集中，因此可降低机房面积，同时便于维修和运行管理。三是能提高建筑物的安全性。采用三联供技术制冷所使用的设备都是低温低压、非易燃易爆设备，而分散供热制冷所使用的设备如燃油炉、煤粉炉属压力容器，而且其储油罐中数十吨备用燃油构成了极大的安全隐患，所用的高电压、高转数大型制冷机也具有一定的不安全性。 因此，热电冷三联供技术具有取代其他供热制冷方式的优越性，值得推广。 3.主要研究内容 在集中供冷站的工艺设计中,通过准确计算冷用户空调冷负荷、适当选择冷水机组和水泵等设备、采取合理的空调水系统形式和布置来达到该系统的经济、安全、高效、节能运行，发掘系统的节能潜力和经济效益。 具体内容包括： 1.集中供冷冷用户空调冷负荷计算 根据烟台地区的室外气象参数和办公建筑的室内空调设计参数，运用冷负荷系数法并参考有关手册、规范，计算出冷用户夏季空调冷负荷。 2.选择一期工程溴化锂冷水机组及配套的冷却水泵、冷冻水泵等主要设备 (1)溴化锂冷水机组选择：根据冷用户夏季空调冷负荷，并考虑工程扩展的余量，选用蒸汽双效式大温差溴化锂冷水机组。 (2)冷机侧阻力损失和管网阻力损失计算：根据所选溴化锂冷水机组的冷冻水、冷却水流量，冷冻水供回水温差等参数，分别计算冷机侧阻力损失和管网阻力损失、冷却水管路阻力损失。 (3)水泵选择：根据冷机侧流量、阻力损失，考虑一定的余量，合理选择冷机侧一次冷冻水泵；管网二次侧冷冻水泵以及冷却水系统水泵可参考上述方法选择。 (4)其他配套设备的选择：根据有关规范的要求，分别为冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵选择相应的设备和附件。 3.绘制设计图纸,编制说明书 图纸包括：设计与施工说明，空调水系统原理图，制冷机房平剖面图，空调水系统图，制冷机房室外蒸汽管、水管空调平剖面图，冷冻水、冷却水室外管系统图，冷冻水、冷却水水压图，大样图、设备安装图，设备表。 说明书包括：制冷站空调负荷计算及特性分析，集中供冷的可行性分析，空调冷源方案确定，集中供冷分期实施方案确定，冷源主机选择，系统水力计算，系统压力分析，水泵等其它冷源设备选择，控制与检测方案确定，全年运行工况分析，其它专业配合条件需求分析。 4.专题论述：热、电、冷三联产与常规供冷的技术经济比较 我国能源十分紧张，电力资源短缺的问题尤为突出。我国主要的城市，如北京、上海、广州等，在夏季用电高峰期时，工厂都要拉闸限电或者避峰用电，以满足居民生活需求，给企业和国家带来了巨大的经济损失。利用余热进行集中供冷系统的出现，由于耗电少、节能等优点，在一定程度上缓解了夏季电力不足的情况；但是，如果热、电、冷三联产设计不合理、冷用户负荷分布不符合节能要求，则可能出现三联供所耗的一次能源比用常规方法供冷所耗的一次能源还高；所以，对热、电、冷三联产进行技术经济分析，合理设计系统和分配冷量是十分必要的。 4. 研究方案及进度安排，预期达到的目标 第一周（3.16－3.20）：原始资料查询，编写开题报告。 第二周（3.23－3.27）：完成开题报告，专题论述。 第三周（3.30－4.3）：方案确定及空调负荷计算。 第四周（4.7－4.10）：空调负荷计算及冷水机组选取。 第五周（4.13－4.17）：水泵选择及机组水泵配套设备选择。 第六周（4.20－4.24）：完成空调水系统原理图和空调水系统图。 第七周（4.27－5.1）：完成制冷机房平剖面图。 第八周（5.4－5.8）：完成制冷机房室外蒸汽管、水管空调平剖面图。 第九周（5.11－5.15）：完成冷冻水、冷却水室外管系统图。 第十周（5.18－5.22）：完成冷冻水、冷却水水压图。 第十一周（5.25－5.29）：完成大样图、设备安装图。 第十二周（6.1－6.4）：完成设备表和设计与施工说明。 5

第十三周（6.7－6.11）：整理图纸。 第十四周（6.14－6.18）：整理毕业设计说明书及准备毕业答辩。 第十五周（6.21－6.25）：整理毕业设计说明书及准备毕业答辩。 5.为完成课题已具备和所需的条件和经费 条件：已有设计参考资料： 1、《空气调节设计手册》； 2、《实用供热空调设计手册》第一版； 3、《实用供热空调设计手册》第二版； 4、烟台市清泉实业公司提供的拟采用集中供冷用户面积和厂区有关机房位置、尺寸及与冷却塔、供热首站之间的位置关系； 5、 烟台市室外设计气象参数； （1） 地理纬度：北纬37°32´； （2） 大气压力：冬季1021 hPa；夏季1001.1 hPa； （3） 室外计算温度：冬季空调计算干球温度：-9℃；夏季空调计算干球温度：30.7℃； （4） 夏季空调室外计算湿球温度：25.8℃； （5） 夏季室外平均风速：4.8 m/s。 6、 各种建筑室内设计参数； 7、蒸汽双效式大温差溴化锂冷水机组和水泵样本。 经费：学校会报销一部分，其余不够的自理。 6.预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施 本次设计所需的资料种类较多，内容较杂。由于热、电、冷三联供是一个新的系统，现有的手册、规范可能比较陈旧，不能适应设计的要求；为此，要在规范的基础上，对原有公式、数据进行合理修正。设计涉及到的公司的有关资料，由公司方面提供。 7.主要参考文献 1. 王钊, 张宇翔, 李秀辉等. 华南理工大学集中供冷可行性研究报告. 华南理工大学建筑设计研究院. 2007:30 2. 钟史明. 推广溴化锂制冷装置发展热电冷三联供. 区域供热. 1997.4:83-94 3. 彭茹芳. 积极推广热电冷三联供. 区域供热. 1998.4 4. Kiyomi Teshima. The current situation of gas turbine cogeneration in Japan and its trend in the future. Bulletin of GT-SJ. 1992,P:9-16 5. Irwin Stambier. Cogen loop improves flexibility of New Tokyo district heating and cooling plant. Gas Turbine World. 1990,20(5) 6. Energy-conserving heat pump boiler system. Sapporo energy supply Co.LTD. 7. 吴子斌, 汪克夷. 我国热电冷三联供发展对策研究. 大连理工大学硕士学位论文. 2000:8 8. 许建华, 李华玉. 热电冷联供系统的综合分析. 中国石油大学硕士研究生学位论文. 2006:6 9. 徐建中．分布式供电与冷热电联产的前景．节能与环保. 2002(3):12 10.张万坤, 陆震， 陈子煜等. 天然气热、电、冷联产系统及其在国内外 的应用现状. 流体机械. 2002,30(12):51 11.寿青云. 区域供冷供热可行性研究. 同济大学硕士学位论文. 2001. 指 导 教 师 评 语 指导教师签字： 年 月 日 系 主 任 意 见 系主任签字： 年 月 日

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