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      多熱源聯(lián)網(wǎng)運行仿真模擬

      2019-05-31 06:44:00相克政胡靜洋
      煤氣與熱力 2019年5期
      關(guān)鍵詞:循環(huán)泵熱網(wǎng)熱源

      許 征, 相克政, 胡靜洋

      (1.青島能源設(shè)計研究院有限公司,山東青島266073;2.華電青島熱力有限公司,山東青島266034)

      1 概述

      與單熱源供熱系統(tǒng)相比,多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)可以提高供熱穩(wěn)定性,并可通過熱源優(yōu)化調(diào)度,提高供熱經(jīng)濟性、安全性,充分發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢,提高運行管理水平[1-3]。在實際運行中,隨著熱負荷變化,調(diào)節(jié)聯(lián)網(wǎng)熱源的投入順序及熱功率,提高運行效率,充分利用管網(wǎng)的輸送能力是多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)節(jié)能穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

      青島市區(qū)現(xiàn)有熱源多為2000年以前建成,供熱系統(tǒng)普遍采用單熱源枝狀布置形式。自2017年,青島某供熱單位著手對有條件的5座熱源實施多熱源聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。以2015年末熱源供熱能力為現(xiàn)狀條件,在無新建熱源的條件下,采用多熱源聯(lián)網(wǎng)仿真模擬軟件計算分析多熱源聯(lián)網(wǎng)運行滿足2020年熱負荷的可行性。

      2 項目概況

      ① 供熱能力及熱負荷

      多熱源聯(lián)網(wǎng)運行涉及5座熱源,設(shè)計供、回水溫度均為130、70 ℃。其中,熱源E通過外購高溫水滿足供熱區(qū)域內(nèi)熱負荷,每個供暖期按熱量表計量結(jié)果進行貿(mào)易結(jié)算,設(shè)計熱流量為200 MW。2015年末、2020年末5座熱源的基本參數(shù)分別見表1、2。

      由表1可知,截至2015年末,總熱負荷為810 MW,總供熱面積為1 746×104m2。熱源A、B剩余供熱能力分別為166、63 MW,熱源C~E已無剩余供熱能力。由表2可知,到2020年,熱源A新增熱負荷為52 MW,剩余供熱能力114 MW。熱源B新增熱負荷60 MW,熱源將接近滿負荷(剩余供熱能力為3 MW)。對于熱源C、D,雖然無新增熱負荷,但也無剩余供熱能力。熱源E新增熱負荷80 MW,外購熱量無法滿足新增熱負荷,缺口為80 MW。

      綜合上述分析,考慮實施多熱源聯(lián)網(wǎng)運行,可調(diào)配熱源A、B的剩余供熱能力滿足熱源E的新增熱負荷,無需新建熱源,且剩余供熱能力37 MW。

      表1 2015年末5座熱源的基本參數(shù)

      表2 2020年末5座熱源的基本參數(shù)

      ② 2015年末熱網(wǎng)布置

      2015年末各熱源及所在熱網(wǎng)分布見圖1。由圖1可知,這5座熱源所在熱網(wǎng)分布比較集中,有條件實施聯(lián)網(wǎng)運行。

      圖1 2015年末各熱源及所在熱網(wǎng)分布

      ③ 熱負荷延續(xù)時間、熱負荷

      2020年5座熱源供熱區(qū)域不同室外溫度對應(yīng)的熱負荷延續(xù)時間、熱負荷見表3,最大熱負荷利用時間為2 302.09 h。

      表3 2020年5座熱源供熱區(qū)域不同室外溫度對應(yīng)的熱負荷延續(xù)時間、熱負荷

      3 多熱源聯(lián)網(wǎng)仿真模擬

      3.1 仿真模擬方法

      筆者采用多熱源聯(lián)網(wǎng)仿真模擬軟件Grades Heating進行聯(lián)網(wǎng)計算,該軟件可完成熱網(wǎng)水力、熱力工況的模擬與分析,模擬多熱源聯(lián)網(wǎng)調(diào)度等。計算原理為根據(jù)不同室外溫度下的熱負荷、熱網(wǎng)定壓壓力等計算各管段流量、壓差,從而獲得熱網(wǎng)各節(jié)點流量、壓力,進而確定不同室外溫度下的熱源實際熱功率以及循環(huán)泵實際揚程、流量等參數(shù)。

      聯(lián)網(wǎng)運行熱源為熱源A~E,以2020年熱負荷為條件進行計算分析。具體模擬步驟如下:a.在Grades Heating軟件中插入由AutoCAD軟件導(dǎo)出的*.wmf圖形文件,建立熱源、熱力站模型,并通過管道模型連接。b.設(shè)置熱源供熱能力、熱力站負荷、管子規(guī)格,管段長度由軟件根據(jù)*.wmf圖形文件自動讀出。c.設(shè)定熱負荷延續(xù)時間圖,根據(jù)實際管網(wǎng)情況設(shè)置定壓點及定壓壓力。d.設(shè)定供回水溫差為60 ℃,選取軟件自帶的管道水力計算模型進行水力計算。e.軟件輸出不同室外溫度條件下的熱源實際熱功率及循環(huán)泵實際揚程、流量等。

      熱源聯(lián)網(wǎng)后的熱網(wǎng)見圖2,聯(lián)網(wǎng)管段的規(guī)格為DN 600 mm。聯(lián)網(wǎng)后定壓點設(shè)在熱源B循環(huán)泵進口,定壓壓力設(shè)為400 kPa。根據(jù)2020年熱負荷延續(xù)時間及熱負荷(見表3),將室外溫度劃分為4個區(qū)間,每個溫度區(qū)間的最低室外溫度盡量使得熱源滿負荷運行。定義室外溫度{t}=t/℃,則室外溫度區(qū)間1~4分別為:5≤{t}≤8,2≤{t}<5,-2≤{t}<2,-6≤{t}<-2。為充分利用熱源A、B的剩余供熱能力,并降低熱源E外購熱量,啟動順序設(shè)定為熱源A至熱源E。

      圖2 熱源聯(lián)網(wǎng)運行后的熱網(wǎng)

      3.2 仿真模擬結(jié)果

      ① 室外溫度區(qū)間1

      在室外溫度區(qū)間1,啟用熱源A、B。室外溫度為5 ℃時,熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)見表4。

      表4 室外溫度為5℃時各熱源的實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)

      ② 室外溫度區(qū)間2

      在室外溫度區(qū)間2,啟用熱源A~C。室外溫度為2 ℃時,熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)見表5。

      ③ 室外溫度區(qū)間3

      在室外溫度區(qū)間3,啟用熱源A~D。室外溫度為-2 ℃時,熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)見表6。

      表5 室外溫度為2℃時熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)

      表6 室外溫度為-2℃時熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)

      ④ 室外溫度區(qū)間4

      在室外溫度區(qū)間4,啟用全部熱源。室外溫度為-6 ℃時,熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)見表7。

      表7 室外溫度為-6℃時熱源實際熱功率及循環(huán)泵工作參數(shù)

      4 結(jié)語

      仿真模擬結(jié)果顯示,熱源A~E聯(lián)網(wǎng)運行可滿足2020年熱負荷需求。根據(jù)計算分析結(jié)果,可對熱源循環(huán)泵進行選型,以適應(yīng)不同室外溫度條件下的運行要求。熱源啟動順序設(shè)定為A~E,可有效利用熱源A、B的剩余供熱能力,降低熱源E外購熱量。

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