利用废蒸汽的区域供热、供冷系统

重  点：

日本的首项计划

节能30%

环境保护

社区和发电站共存
 
    概  要：
    日本海滨城市和歌山是一个旅游与居住的城市。在和歌山海湾建造了一个人工岛屿，区域供热、供冷系统就安装在这个人工岛屿上。这套系统利用从热电站涡轮机中回收的蒸汽来运转，这类方案在日本还是首次。系统明显增加了涡轮机热量的输入，蒸汽回收的热量的70%经区域供热、供冷系统供给和歌山海滨城，这有效地节省了30%的能耗。另外，发电站高效的锅炉和良好的环境保护设备都有助于实现一个环保、高效的区域供热、供冷系统。

 
日本海滨城市和歌山和Kainan热电厂

 
    原  则：
    如今许多日本的电力公用事业公司认识到运用发电厂的高温蒸汽和余热为社区、农业和工业区域供热的优点，其目的是提高整个社区的能效。1993年，为了推动这种运动，日本国际贸易和工业部发布了一项新的方案，方案名为“形成与环境和谐共处的能源效率社区财政支持计划”，项目由此计划资助。

此项目是为正在建设中的和歌山海滨城供冷、供热，以及为建筑和设施提供室内热水。系统从关西电力发电站的涡轮机中提取蒸汽，这是日本第一个利用废蒸汽为区域供热、供冷的项目。

海滨位于风景优美的和歌山海湾的人造岛屿上，毗邻座落在海滨的关西发电站，总面积为65公顷，其中49公顷是陆地，16公顷是水面，综合起来可以分为4种地域：海洋地域（可泊1,000条休闲小船），娱乐/休闲区，运动区和居住区。居住区包括10幢中、高层建筑1458套公寓。整个发展规划在于把娱乐 、休闲、居住、工作这四大人生要素整合为一。

建设的第一个阶段已于1994年完成，包括了一个鱼市场、商场、饭店、剧院等。从开始运作以来，区域供热、供冷系统运行顺利。由于1994年的夏季非常炎热，供冷的需求超过了预期的设想，但还是完美地满足了需求。计划的第二个阶段将包括居住公寓、一家宾馆和娱乐设施。整个蒸汽输送管网在建设的第一阶段已经完成。所有的建造工作计划在2000年完成。
 
 

 
图1 供热系统示意图

图1展示了供热系统的示意图。发电站使用一台30t/h的蒸汽转换器（热交换器）产生出饱和蒸汽（833kPa,179℃）。发电站作为热源，余蒸汽从3号或4号涡轮高压级排出。饱和蒸汽输送到补助能源中心，中心有两台10t/h的后备锅炉。再经蒸汽管网输送到主能源中心。提供空间加热和热水供应的蒸汽经次管网直接输送到用户。

主能源中心也能用蒸汽、双效吸收式冷冻机制冷和生产冷水。冷水经双管系统送达用户。电制冷机甚至在冷负载非常低的情况下也能高效制取冷水，它装备了一台负载量947kWh的冰热储存罐，可以提供廉价的夜间能耗。

所有的冷凝蒸汽回收后又被输送回发电站。

关西发电站从1970年起开始运行，有四台重/原油发电机组，发电容量为2100MW。电站由高压直通锅炉、两级再加热和再生涡轮机组成，系统能使电站非常高效地发电。为了环保，电站配备了废气脱氮系统，烟道气脱硫和静电滤尘器。锅炉也采用两级燃烧和废气混合燃烧，使烟道气中NOx浓度低于38ppm（O2=1.5%）。锅炉使用低硫燃料，使硫含量低于0.12%。

表1中显示了使用蒸汽转换器致使废蒸汽循环利用所带来的汽轮机的蒸汽消耗量的变化。汽轮机输入海滨城的热量仅增加了15MW，而热供应可达到22.43MW（30t/h的蒸汽）。废蒸汽回收的结果是节约能耗30%。发电厂的锅炉效率高达88%，大大高于用于供热设备的普通锅炉的效率80%。由于抽汽而引起的发电效率下降仅为0.6%。另一方面，600MW发电机组和30t/h蒸汽供应的发电总效率增加大约1.1%。
 
    经济性：
    供热设备第一建造阶段的总投资为30,000亿日元。第二阶段建设将花费13,000亿日元。既要保证建筑和供热设备能满足日益增长的供热需求，又要使第二阶段的建设更经济，怎样解决这个问题是目前所要面临的一个挑战。整个工程完成后，怎样使设备有效地运行是一个更大的挑战。