某大型供熱管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)優(yōu)化選擇

齊玲

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2106-5640-8521

摘? 要：隨著供熱技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了許多新的供熱方式，在一些工程的應(yīng)用中取得了較好的供熱效果。但并不是最新的技術(shù)、最新的理念就適合每個(gè)項(xiàng)目。本次設(shè)計(jì)針對(duì)本鋼二電供熱管網(wǎng)改造的具體項(xiàng)目，從實(shí)際出發(fā)，對(duì)老舊小區(qū)的管網(wǎng)改造方案進(jìn)行對(duì)比分析，從而選擇更為優(yōu)化、合理、經(jīng)濟(jì)的供熱方案，最大限度地滿足供熱需求。

關(guān)鍵詞：低溫水供熱管網(wǎng)? 高溫水供熱管網(wǎng)? 高溫?zé)嵩? 循環(huán)水泵 補(bǔ)水泵 分布式變頻水泵

中圖分類號(hào)：TU995.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）06（b）-0010-03

Optimal Selection of the Renovation Design of a Large Heating Pipeline Network

QI Ling

（Shenyang Thermal Engineering Design and Research Institute，Shenyang，Liaoning Province，110014? China）

Abstract： With the continuous progress and development of heating technology， many new heating methods have appeared in recent years， and good heating effects have been achieved in the application of some projects. But the latest technologies and concepts are not suitable for each project. This design aims at the specific project of the transformation of the second electricity heating pipe network of Ben Gang Group Corporation from the reality， compares and analyzes the pipe network transformation schemes of the old community， so as to select a more optimized， reasonable and economic heating scheme to meet the heating demand to the greatest extent.

Key Words： Low temperature water heating pipe network; High temperature water heating pipe network; High temperature heat source; Circulating water pump supplementary; Water pump; Distributed variable frequency water pump

近年來(lái)，隨著北方一些發(fā)電廠的關(guān)停，其負(fù)擔(dān)的供熱管網(wǎng)將就近接入其他熱源的管網(wǎng)或新建熱源。管網(wǎng)的接入形式將根據(jù)不同項(xiàng)目的特點(diǎn)通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較、分析后選擇最合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)，滿足供熱需求。

1? 項(xiàng)目背景

2015年以前本鋼發(fā)電廠二電車(chē)間安裝有3臺(tái)85t/h的蒸汽鍋爐（每臺(tái)鍋爐產(chǎn)汽量70t/h，蒸汽壓力2.8MPa）和2臺(tái)15 000kW的抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。冬季汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電力供本廠使用，多余的電量上網(wǎng)。供熱由以下兩個(gè)系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)一：將汽機(jī)0.8～1.27MPa的抽汽送至廠區(qū)內(nèi)的燒結(jié)及一鐵換熱站，換熱站內(nèi)安裝了汽水換熱器、熱網(wǎng)循環(huán)泵、補(bǔ)水定壓泵等。熱網(wǎng)回水經(jīng)除污器進(jìn)入熱網(wǎng)循環(huán)泵，加壓后進(jìn)入汽水換熱器，溫度由45℃被加熱到55℃后送入熱網(wǎng)，然后進(jìn)入各熱用戶的散熱器。該系統(tǒng)向水泥網(wǎng)供暖，供暖面積約為65萬(wàn)m2。該系統(tǒng)向一鐵網(wǎng)供暖，供暖面積約為24萬(wàn)m2。

系統(tǒng)二：采用降低汽機(jī)冷凝器真空度，提高冷凝水溫度，從而提高循環(huán)冷卻水溫度，利用汽機(jī)冷凝器循環(huán)冷卻水，低溫大流量直供的方式供暖。循環(huán)冷卻水回水溫度32℃，通過(guò)循環(huán)水泵加壓后，在冷凝器中與冷凝水換熱溫度升至42℃后，通過(guò)熱網(wǎng)直接向用戶供熱。該系統(tǒng)供熱區(qū)域?yàn)槎娋W(wǎng)供暖，供暖面積約為101萬(wàn)m2。

熱電廠合計(jì)供熱面積190萬(wàn)m2。

管網(wǎng)總長(zhǎng)度58 145延長(zhǎng)米，平均使用年限為25年。其中，二電余熱水供熱管網(wǎng)主干線最大管徑為DN700mm，管網(wǎng)總長(zhǎng)度28 567m;水泥片區(qū)供熱管網(wǎng)主干線最大管徑為DN700mm，管網(wǎng)總長(zhǎng)度22 918m;一鐵片區(qū)供熱管網(wǎng)主干線最大管徑為DN500mm，管網(wǎng)總長(zhǎng)度6660m。

由于該熱網(wǎng)敷設(shè)年限已到達(dá)到25年，管網(wǎng)老化嚴(yán)重，失水率高，且供熱系統(tǒng)屬于低溫差大流量直供系統(tǒng)，管網(wǎng)面積較大，沒(méi)有統(tǒng)一的分段、分片管理，漏水點(diǎn)較難排查，去年一個(gè)采暖季平均失水率達(dá)到500t/h，直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)到2850萬(wàn)元。本溪低區(qū)地勢(shì)高差較大，在熱網(wǎng)與熱用戶的連接上，沒(méi)有系統(tǒng)考慮分區(qū)供熱，每年都有大量的暖氣片爆裂現(xiàn)象，供熱質(zhì)量差。

針對(duì)上述情況，該190萬(wàn)m2的低溫水管網(wǎng)必須進(jìn)行供熱形式的徹底改造。

2? 本次項(xiàng)目熱源概況

本鋼發(fā)電廠二電車(chē)間建于1937年，鍋爐是日本艦載鍋爐，86t/h中溫中壓蒸汽鍋爐，至今已運(yùn)行78年，設(shè)備嚴(yán)重老化，出力小、耗煤量大、耗電量大，靜電除塵器除塵效率低，沒(méi)有脫硫設(shè)施，環(huán)境污染嚴(yán)重。2015年該車(chē)間被列入拆除的名單中。

隨著本鋼發(fā)電廠二電車(chē)間的關(guān)停，本項(xiàng)目熱源為2015年在本溪市溪湖區(qū)建設(shè)的4臺(tái)70MW的高溫?zé)崴仩t房，該熱源建成后，最終將能達(dá)到400萬(wàn)m2的供熱能力。目前該項(xiàng)目已經(jīng)安裝了2臺(tái)70MW的高溫?zé)崴仩t，且已于2015年對(duì)本項(xiàng)目供熱范圍內(nèi)的190萬(wàn)m2進(jìn)行了供熱。

2015年，由于時(shí)間、人力等原因并沒(méi)有對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行改造，而是在熱源處建設(shè)了一座具有190萬(wàn)m2換熱能力的大型換熱站，該換熱站內(nèi)設(shè)5臺(tái)板式換熱器、5臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵，將2臺(tái)70MW的高溫?zé)崴仩t產(chǎn)生的130℃/70℃的高溫水換熱成65℃/50℃的低溫水對(duì)原有管網(wǎng)進(jìn)行供熱。

3? 本次項(xiàng)目供熱方案

由于本次設(shè)計(jì)190萬(wàn)m2改造區(qū)域范圍內(nèi)均為低溫水直接連接的供熱管網(wǎng)，熱水管網(wǎng)循環(huán)水量達(dá)到7000t/h，管網(wǎng)輸送距離約為4km，累計(jì)沿程阻力較大，容易引起管網(wǎng)失衡。且目前該管網(wǎng)失水率較大，平均為500t/h，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，本次設(shè)計(jì)熱源與熱用戶之間采用間接連接方式。間接連接方式具有便于管理、易于調(diào)節(jié)的優(yōu)越性，而且通過(guò)提高一次熱水管網(wǎng)的供回水溫差，可以減小一次熱水管網(wǎng)的通徑，大量節(jié)約投資;再者，使一次熱水管網(wǎng)不受熱用戶干擾，減少失水率，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠。

由于2015年特殊的供熱情況，新建的高溫?zé)嵩磁c低溫水直接供熱管網(wǎng)無(wú)法連接，為了保證供熱，在熱源處設(shè)計(jì)了一座首站，該首站內(nèi)設(shè)5臺(tái)板式換熱器、5臺(tái)循環(huán)水泵、2臺(tái)補(bǔ)水泵，將2臺(tái)70MW的高溫?zé)崴仩t產(chǎn)生的130/70℃的高溫水換熱成65/50℃的低溫水對(duì)原有管網(wǎng)進(jìn)行供熱。

由于該首站現(xiàn)已存在，本著合理利用資源，減少浪費(fèi)的原則，本次設(shè)計(jì)考慮利用現(xiàn)有首站的供熱方式，對(duì)首站內(nèi)的換熱器進(jìn)行調(diào)整，將高溫?zé)崴仩t產(chǎn)生的130/70℃的高溫水換熱成供回水溫差較大、供水溫度較高的一級(jí)網(wǎng)熱水進(jìn)行供熱[1]。

在管網(wǎng)與熱力站的連接方式上提出如下2種熱網(wǎng)連接方案。

3.1 連接方案一

考慮利用首站內(nèi)現(xiàn)有的熱網(wǎng)總循環(huán)泵[2]。

目前首站內(nèi)設(shè)置的循環(huán)水泵為5臺(tái)，均為流量1623.6t/h、揚(yáng)程112m、電機(jī)功率630kW。補(bǔ)水泵為3臺(tái)，均為流量412t/h、揚(yáng)程39m、電機(jī)功率75kW。根據(jù)改造后的設(shè)計(jì)供回水溫度，熱網(wǎng)所需循環(huán)流量約為2324t/h，補(bǔ)水量為循環(huán)水量的1%，管網(wǎng)阻力約為70m。故現(xiàn)有的2臺(tái)循環(huán)水泵就能滿足改造后管網(wǎng)的要求。補(bǔ)水泵也可以滿足最高點(diǎn)熱力站不倒空和改造后熱網(wǎng)的補(bǔ)水量的要求，故首站內(nèi)的設(shè)備可以完全利用，詳見(jiàn)圖1。

3.2 連接方案二

不考慮利用首站內(nèi)現(xiàn)有的熱網(wǎng)總循環(huán)泵，系統(tǒng)采用分布式變頻二級(jí)泵系統(tǒng)[3]。

分布式變頻二級(jí)泵系統(tǒng)就是在首站內(nèi)設(shè)置一級(jí)主循環(huán)泵，負(fù)責(zé)首站內(nèi)循環(huán)流量及循環(huán)動(dòng)力，一級(jí)泵的揚(yáng)程按照首站內(nèi)阻力計(jì)算;在各個(gè)換熱站內(nèi)設(shè)置配有變頻調(diào)速裝置的二級(jí)循環(huán)泵，負(fù)責(zé)各換熱站循環(huán)流量及克服外線和換熱站的循環(huán)阻力，各二級(jí)泵的揚(yáng)程為各換熱站內(nèi)一次側(cè)阻力和本站與壓差控制點(diǎn)之間管線阻力之和。分布式變頻二級(jí)泵是用換熱站內(nèi)的二級(jí)泵取代了傳統(tǒng)系統(tǒng)中換熱站內(nèi)的一次水調(diào)節(jié)閥，由原來(lái)在閥門(mén)上消耗多余的資用壓頭，轉(zhuǎn)變?yōu)橛枚?jí)泵提供必要的資用壓頭[4]。采用此方式時(shí)，還可在換熱站內(nèi)配置由氣候補(bǔ)償器調(diào)節(jié)的變頻控制器，使二級(jí)循環(huán)泵達(dá)到按照用戶需求從系統(tǒng)中取熱的目的，詳見(jiàn)圖2。

3.3 方案對(duì)比

2個(gè)方案對(duì)比見(jiàn)表1。

根據(jù)以上2種方案的比較，雖然方案一比方案二的電機(jī)使用功率高，但是由于本次改造項(xiàng)目為老舊小區(qū)，熱負(fù)荷均已存在，無(wú)分期建設(shè)，且供熱最遠(yuǎn)半徑僅為3km。故無(wú)論是在首站內(nèi)設(shè)置總循環(huán)泵，還是采用二級(jí)泵系統(tǒng)，電機(jī)使用功率并沒(méi)有很大差別，且本著合理利用首站內(nèi)的現(xiàn)有資源，減少投資，本項(xiàng)目采用方案一進(jìn)行實(shí)施。目前該項(xiàng)目已根據(jù)方案一進(jìn)行實(shí)施且已運(yùn)行2年，運(yùn)行穩(wěn)定，供熱效果顯著[5-6]。

4? 結(jié)語(yǔ)

隨著供熱技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了許多新的供熱方式，在一些工程的應(yīng)用中取得了較好的供熱效果，但并不是最新的技術(shù)、最新的理念就適合每個(gè)項(xiàng)目。尤其針對(duì)一些老舊小區(qū)的改造項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，多方案分析，最終選擇合理的改造方案滿足供熱要求，方案的選擇要做到安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、便于調(diào)節(jié)、節(jié)約成本。

參考文獻(xiàn)

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