提高熱水網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的分析與實(shí)踐

賈裕財(cái)

(大同煤礦集團(tuán)大唐熱電有限公司，山西 大同 037003)

1 熱水網(wǎng)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

熱水網(wǎng)供熱系統(tǒng)機(jī)組供熱量按以下參數(shù)設(shè)計(jì):

(1) 采暖期最大熱負(fù)荷：374MW；

(2) 平均熱負(fù)荷：248MW;

(3) 熱網(wǎng)供熱量(4臺(tái)機(jī)組)：748MW；

(4) 供水及回水溫度：130 ℃/70 ℃；

(5) 供水及回水壓力：145 m/43 m；

(6) 額定循環(huán)水量：3554 t/h；

(7) 最大循環(huán)水量：5360 t/h；

(8) 供熱面積:550萬(wàn)m2。

2 存在問(wèn)題及解決方案

供熱系統(tǒng)中各設(shè)備經(jīng)歷了幾個(gè)供暖期的運(yùn)行，運(yùn)行狀況基本良好，但是也暴露出一些問(wèn)題。針對(duì)系統(tǒng)存在的不足，進(jìn)行了多方面的分析論證，并進(jìn)行了技術(shù)改造，取得了良好的效果。

(1) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重缺陷，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法滿足4臺(tái)熱網(wǎng)加熱器同時(shí)并列運(yùn)行，最大供熱面積只能滿足280萬(wàn)m2。由于1～4號(hào)熱網(wǎng)加熱器供汽分別由各自機(jī)組供給，而疏水則采用并列運(yùn)行，當(dāng)1～4號(hào)機(jī)組四抽壓力不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致1～4號(hào)熱網(wǎng)加熱器水位出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致1～4號(hào)熱網(wǎng)加熱器中某臺(tái)滿水而另一臺(tái)無(wú)水的現(xiàn)象，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行。因此，在熱網(wǎng)疏水泵的出、入口母管上分別加裝了2道分段門(mén)，這樣，熱網(wǎng)加熱器在全部投入運(yùn)行時(shí)較為穩(wěn)定。

(2) 廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱站與熱網(wǎng)加熱器不能并列運(yùn)行，只能滿足一方運(yùn)行。尤其是在一次網(wǎng)熱負(fù)荷很大的情況下，熱網(wǎng)加熱器的負(fù)壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱器的負(fù)壓，導(dǎo)致進(jìn)入廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱器的汽量很小，不能滿足自用暖氣的需求。因此，將廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱站的汽源改由汽平衡母管供給，可滿足自身冬季供暖的需求。

(3) 熱網(wǎng)流量計(jì)安裝在廠房外，由四抽蒸汽伴熱，初期經(jīng)常凍壞。雖加裝了電伴熱，類似情況也時(shí)有發(fā)生，造成了與外界進(jìn)行供熱結(jié)算的糾紛?，F(xiàn)改成三抽蒸汽伴熱，保證了熱網(wǎng)計(jì)量的正常運(yùn)作。

(4) 更換了疏水調(diào)整門(mén)。由于最初安裝的疏水調(diào)整門(mén)漏量大，調(diào)節(jié)線性差，致使疏水管道振動(dòng)、疏水泵損壞和汽蝕損傷葉輪的事件時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致供熱運(yùn)行工況極不穩(wěn)定。自從更換了質(zhì)量可靠的疏水調(diào)整門(mén)后，再?zèng)]有發(fā)生相關(guān)的事故。

(5) 加熱器滿水，四抽管道返水造成汽輪機(jī)水沖擊屬于特別重大事故。雖然四抽至熱網(wǎng)加熱器管道裝有水壓逆止門(mén)、快關(guān)門(mén)、支管進(jìn)汽電動(dòng)蝶閥，但不能完全避免該事故的發(fā)生，為此在快關(guān)門(mén)后又加裝了一道電動(dòng)總門(mén)，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(6) 熱網(wǎng)供、回水一次總門(mén)前增設(shè)連通管閥。這樣，在熱網(wǎng)停運(yùn)期間，關(guān)閉供、回水一次總門(mén)，打開(kāi)連通管閥，在不影響外網(wǎng)的情況下，電廠的熱網(wǎng)循環(huán)泵和熱網(wǎng)疏水泵在檢修完后可隨時(shí)進(jìn)行試轉(zhuǎn)，有問(wèn)題可及時(shí)處理，有力保證了一次網(wǎng)的保質(zhì)、保量準(zhǔn)時(shí)投運(yùn)。試運(yùn)完成后關(guān)閉連通管閥，打開(kāi)供、回水一次總門(mén)，恢復(fù)到備用狀態(tài)。

(7) 增加了熱網(wǎng)抽汽流量計(jì)，這樣就可以對(duì)熱網(wǎng)的熱負(fù)荷進(jìn)行校核計(jì)算。

3 可能的異常情況及應(yīng)對(duì)措施

3.1 熱網(wǎng)加熱器水側(cè)超壓

升溫的過(guò)程中，由于二次網(wǎng)熱交換滯后，造成壓力升高的速率快于溫度升高的速率。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在升溫前停止補(bǔ)水，降低回水壓力。在二次網(wǎng)全部或部分突然停運(yùn)以及熱網(wǎng)循環(huán)泵突然停運(yùn)時(shí)，若處理不當(dāng)，均會(huì)引起熱網(wǎng)供水超壓而損壞設(shè)備。這就應(yīng)積極地聯(lián)系運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)設(shè)備，如短時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)運(yùn)行，熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)要立即退出運(yùn)行。壓力上升過(guò)快時(shí)，需打開(kāi)水側(cè)排空門(mén)泄壓，若汽側(cè)超壓，則應(yīng)開(kāi)大旋轉(zhuǎn)隔板，直至退出熱網(wǎng)加熱器的汽側(cè)運(yùn)行。

3.2 熱網(wǎng)加熱器管束振動(dòng)

(1) 汽流速度是引起管系、加熱器振動(dòng)的根源，比容增大是引起流速增大的主要原因。

(2) 當(dāng)汽側(cè)壓力低、蒸汽過(guò)熱度較大時(shí)，比容大導(dǎo)致蒸汽流速提高。

(3) 采用汽側(cè)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，進(jìn)汽量分配不均勻。

(4) 加熱器內(nèi)空氣積聚量較大。

所以，應(yīng)采取均勻節(jié)流進(jìn)汽量、打開(kāi)汽側(cè)排空門(mén)等手段消除振動(dòng)。

3.3 熱網(wǎng)循環(huán)泵出水管振動(dòng)

一方面是管道內(nèi)有空氣未排盡，另一方面是并聯(lián)運(yùn)行的泵出口壓力偏差大形成彼此水沖擊。解決這些的方法是在管道的最高處打開(kāi)排空門(mén)，邊循環(huán)邊排空氣；調(diào)整液偶轉(zhuǎn)速，使其電機(jī)電流相近。

3.4 進(jìn)汽門(mén)全開(kāi)也不過(guò)流

究其原因是加熱器內(nèi)積聚大量的空氣而排不出去，阻礙了熱交換的進(jìn)行。這種情況下，只要打開(kāi)事故放水門(mén)或汽側(cè)排空門(mén)，排出里面的空氣即可。

3.5 熱井水位高而抽不下去

首先，檢查疏水泵或其電機(jī)是否有異常；其次，檢查疏水泵出入口母管分段門(mén)就地是否在關(guān)閉位置、疏水調(diào)整門(mén)的調(diào)整度是否可靠以及進(jìn)汽量是否突然減少。還有一種可能是加熱器內(nèi)漏，這就需要化驗(yàn)疏水品質(zhì)來(lái)確定。

3.6 水側(cè)排空門(mén)設(shè)置不合理

如果水側(cè)排空門(mén)設(shè)置在廠房外，由于保溫不良，冬季常引發(fā)凍裂事故，給熱網(wǎng)的檢修增加了很大的難度。對(duì)于不處于主管道最高處的排空門(mén)，盡可能地少保留。排空門(mén)盡量在廠房?jī)?nèi)的最高處設(shè)置。

3.7 假水位的判斷

首先，注意水位計(jì)后面的反光板。水位計(jì)有水位的部分，由于光在水中發(fā)生折射，反光板上的斜線條應(yīng)向相反方向傾斜，沒(méi)有水位的部分無(wú)此現(xiàn)象。另外，假水位一般是靜止的，沒(méi)有一點(diǎn)波動(dòng)。如懷疑是假水位，首先應(yīng)檢查水位計(jì)的連通閥是否在開(kāi)啟位置，再檢查是否有空氣阻塞和連通管阻塞等。如果一臺(tái)加熱器遠(yuǎn)方水位顯示正常而就地水位已經(jīng)超限，它會(huì)聯(lián)開(kāi)該單元的熱網(wǎng)加熱器進(jìn)出水旁路門(mén)，導(dǎo)致另一臺(tái)熱網(wǎng)加熱器工況突變，同時(shí)聯(lián)啟熱網(wǎng)疏水泵。

3.8 閥門(mén)傳動(dòng)時(shí)容易發(fā)生的事故

在傳動(dòng)熱網(wǎng)加熱器電動(dòng)總門(mén)和快關(guān)閥時(shí)，首先要手動(dòng)校驗(yàn)去熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽分支門(mén)，其次電動(dòng)總門(mén)和快關(guān)閥前后疏水門(mén)必須打開(kāi)，進(jìn)行充分暖管。電動(dòng)總門(mén)傳動(dòng)完后也需手動(dòng)校驗(yàn)，校驗(yàn)后方可進(jìn)行下一步工作，否則會(huì)引起抽汽管道和熱網(wǎng)加熱器的振動(dòng)而損壞設(shè)備。

3.9 事故放水管振動(dòng)

加熱器掉事故放水門(mén)聯(lián)開(kāi)后，事故放水管發(fā)生振動(dòng)，其原因是出水管的位置高于熱井位置。事故放水門(mén)打開(kāi)后，該管內(nèi)的水倒流，由于進(jìn)汽電動(dòng)門(mén)聯(lián)關(guān)后不是很嚴(yán)，加熱器內(nèi)也有少量的蒸汽要排出，故在管道內(nèi)形成汽水兩相流流動(dòng)，從而產(chǎn)生振動(dòng)。發(fā)生類似事件后先要降低水位，關(guān)閉事故放水門(mén)，再進(jìn)行下一步操作。

4 影響熱網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素

(1) 熱井容積小，蓄水量少，導(dǎo)致熱網(wǎng)水位無(wú)法調(diào)整，經(jīng)常處于無(wú)水位運(yùn)行狀態(tài)，疏水泵汽蝕頻發(fā)，熱網(wǎng)效率低下，管束沖刷加劇。運(yùn)行中疏水調(diào)整門(mén)開(kāi)度只能根據(jù)疏水泵電流波動(dòng)很小、熱網(wǎng)水位保持最低、熱網(wǎng)疏水泵聲音正常、管道不振動(dòng)為原則來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)擬建建筑物特點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)條件，可采用天然地基。考慮到場(chǎng)地含一層地下車庫(kù)，建議挖除第①層表土層、河溝魚(yú)塘處的淤泥和回填土及第②層黏土層，以第③-1層含砂姜黏土作為基礎(chǔ)持力層；基礎(chǔ)形式建議采用高層筏板基礎(chǔ)，多層可采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)及其他符合設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)形式。

(2) 熱網(wǎng)疏水泵備用不足。2臺(tái)加熱器共用1臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵作為備用泵。若某臺(tái)加熱器疏水泵有故障，備用熱網(wǎng)疏水泵運(yùn)行，此時(shí)若另一臺(tái)加熱器疏水泵也有故障，該臺(tái)加熱器只能退出運(yùn)行。如果再增加1臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵，就能保證一備一用，提高熱網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

(3) 疏水調(diào)整門(mén)后疏水均并入到1根母管。若母管側(cè)有故障，4臺(tái)熱網(wǎng)加熱器必須全部退出運(yùn)行才能處理。在條件允許的情況下，應(yīng)將其改造成既可單元制運(yùn)行，也可母管制運(yùn)行。這樣，在局部故障情況下，影響范圍小。

(4) 抽汽壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)值0.37MPa，抽汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值170 ℃，致使熱網(wǎng)供水溫度最高只有115 ℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了設(shè)計(jì)值170 ℃。

(5) 熱網(wǎng)突然掉后的現(xiàn)象為：真空迅速降低，熱井水位上升，供水溫度突降。此時(shí)應(yīng)迅速降低負(fù)荷，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。若空冷備用街區(qū)進(jìn)汽門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，可先迅速開(kāi)啟該門(mén)，避免由于真空低而掉機(jī)，然后再作相關(guān)調(diào)整。

5 異常事件及原因分析

5.1 汽輪機(jī)抽汽溫度變化的原因

(1) 蒸汽流量或負(fù)荷變化；

(2) 汽量改變；

(3) 抽汽管倒入冷汽或水使抽汽溫度下降，如加熱器管子泄漏，疏水系統(tǒng)倒流，備用汽系統(tǒng)倒流，抽汽管積疏水等；

(4) 汽輪機(jī)葉片故障，旋轉(zhuǎn)隔板誤動(dòng)。

5.2 加熱器出水溫度變化的原因

(2) 汽輪機(jī)負(fù)荷變化；

(3) 水流量變化；

(4) 進(jìn)水溫度變化；

(5) 加熱器管束堵塞或表面結(jié)垢；

(6) 加熱器水位過(guò)高；

(7) 加熱器汽側(cè)不嚴(yán)；

(8) 加熱器內(nèi)積聚空氣；

(9) 旋轉(zhuǎn)隔板動(dòng)作；

(10) 抽汽門(mén)、逆止門(mén)、進(jìn)汽門(mén)卡澀。

5.3 加熱器投運(yùn)送汽時(shí)管道振動(dòng)的原因

(1) 供熱管道停止運(yùn)行后，疏水未放，管道內(nèi)積水。

(2) 供熱管道投入運(yùn)行時(shí)，未充分進(jìn)行暖管疏水。閥門(mén)開(kāi)啟太快，大量蒸汽進(jìn)入冷管道，遇冷突然凝結(jié)，造成汽水撞擊。

(3) 管道溫度急劇變化而膨脹不均勻所致。

5.4 熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行中端差值增大的原因

一般表面式加熱器，端差不超過(guò)3～7 ℃。端差每降低1 ℃，真空可提高0.3 %，汽耗可降低0.27 %，一般凝汽器端差為5～7 ℃。

(1) 加熱器管束內(nèi)、外壁結(jié)垢，傳熱阻力增大;

(2) 加熱器汽側(cè)聚積空氣過(guò)多，包圍管束形成空氣層，增大傳熱阻力；

(3) 疏水水位高，淹沒(méi)部分管束，有效熱交換面積減少，疏水冷卻度增大；

(4) 疏水水位過(guò)低，蒸汽混合疏水一起排出，形成疏水溫度升高；

(5) 冷卻水進(jìn)水溫度低。

5.5 熱網(wǎng)加熱器管束泄漏或破裂的原因

監(jiān)視疏忽，處理不當(dāng)，造成加熱器滿水，水進(jìn)入供汽管道及供汽汽輪機(jī)，會(huì)引起強(qiáng)烈振動(dòng)或造成汽輪機(jī)水沖擊，導(dǎo)致熱網(wǎng)不能運(yùn)行。

綜上所述，要想使熱網(wǎng)能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行還需積累充分的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)理論知識(shí)，并把二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。