雙熱源供熱運行方案的優(yōu)化

張述坤 杜志文（中原石油勘探局供熱管理處）

隨著濮陽市及油田的發(fā)展，新建樓房供熱面積的不斷增加及工業(yè)用蒸汽等原因，在實際運行中，國電熱源不能滿足油田供暖的需要。國電二期工程還遙遙無期，因此，油田基地北區(qū)鍋爐房成為事實上的尖峰熱源鍋爐房，用以滿足每年11月15日前、極寒天氣以及國電設(shè)備管網(wǎng)故障時油田供熱的需要。在存在國電熱源與基地北區(qū)鍋爐房雙熱源運行的工況下，優(yōu)化雙熱源運行方案，充分利用成本較低的國電熱源，且最大限度保證基地北區(qū)鍋爐在啟動后也能夠高效運行，充分利用雙熱源優(yōu)勢，實現(xiàn)社會與經(jīng)濟效益最大化。

1 方案的切換原則與方式

當(dāng)國電熱源滿負(fù)荷運行時仍欠供熱量時，需啟動基地北區(qū)尖峰熱源鍋爐進行調(diào)峰，但因供熱負(fù)荷是隨天氣氣溫變化而變化，負(fù)荷差額是一個隨天氣氣溫變化的變量，因此作為尖峰熱源的基地北區(qū)鍋爐房的負(fù)荷也是變量，為了保證鍋爐效率，雙熱源協(xié)調(diào)運行的原則是盡量保證單臺鍋爐負(fù)荷在70%-80%以上運行，盡量避免鍋爐超負(fù)荷、低負(fù)荷運行工況給鍋爐帶來的不良影響和低效率運行；同時盡量降低管網(wǎng)切換及鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)頻率，進而提高鍋爐燃燒效率。在協(xié)調(diào)運行方式上，因兩種熱源水質(zhì)要求不同，且兩家熱源分屬兩個單位，作為基礎(chǔ)熱源的國電熱源的水質(zhì)處理工藝基本上不會為尖峰熱源鍋爐房匹配，即鍋爐房水質(zhì)要求要高于國電管網(wǎng)水質(zhì)，國電管網(wǎng)的水質(zhì)不能夠滿足鍋爐的水質(zhì)要求，因此在運行方式上，只能采取摘網(wǎng)運行，基地北區(qū)鍋爐房形成一個獨立的熱網(wǎng)時再進行水處理，使之達到鍋爐運行的標(biāo)準(zhǔn)。在切入方式上根據(jù)尖峰負(fù)荷大小及一次網(wǎng)分區(qū)控制閥門調(diào)節(jié)能力進行階段性依次遞增或遞減，但切換時需一次切換到位。

2 優(yōu)化一次網(wǎng)分區(qū)控制方案

在2010—2011年供熱期，由于油田基地沒有做好分區(qū)控制，在國電熱源不足時，基地北區(qū)鍋爐房本應(yīng)啟動一臺鍋爐即能滿足需要，但因為無法分區(qū)供熱，我們啟動了2或3臺鍋爐，致使不能充分利用國電熱源。為了充分利用國電熱源，我們對油田基地應(yīng)供熱量與國電熱源供熱能力進行了測算，并據(jù)此對一次網(wǎng)進行了分區(qū)控制改造，實現(xiàn)了最大限度利用國電熱源，見表1。從以上分析知：

1）t＞-6℃時，國電供熱能力能滿足油田供熱。

2）在-7≤t≤-6℃溫度下計算供暖面積約為45×104m2。油田供熱區(qū)域選擇供熱站為：測井供熱站、石油學(xué)校供熱站、科技新村供熱站，這3個站供熱面積為43.7×104m2，供熱量85GJ/h左右，約為單臺鍋爐80%的負(fù)荷率，正處在鍋爐高效運行區(qū)間。

表1 各溫度下供熱熱量測算

3）在-8≤t＜-7℃溫度下計算供暖面積約為80×104m2，供熱量為185GJ/h油田供熱區(qū)域選擇供熱站為6個站：物探東供熱站、物探西供熱站、水電供熱站、測井供熱站、石油學(xué)校供熱站、科技新村供熱站、共計面積83×104m2，供熱量為185 GJ/h，基地北區(qū)鍋爐房啟2臺鍋爐負(fù)荷控制在90%左右。

4）在t＜-8℃溫度下計算供暖面積約為120×104m2，油田供熱區(qū)域選擇供熱站為9個站：物探東供熱站、物探西供熱站、水電供熱站、測井供熱站、石油學(xué)校供熱站、科技新村供熱站、文體供熱站、登月供熱站、職工醫(yī)院供熱站，約105.8×104m2，供熱量為260GJ/h，基地北區(qū)鍋爐房啟3臺鍋爐負(fù)荷控制在84%左右。

根據(jù)以上天氣計算情況，在綜合考慮國電熱源故障以及濮陽后續(xù)供熱面積增加的情況下，在充分保證油田供熱質(zhì)量的原則下，對油田一次管網(wǎng)進行分區(qū)控制改造。

3 方案運行效果

1）2012年至2013冬季據(jù)氣象部門統(tǒng)計，年平均氣溫比常年平均氣溫低-1.7℃左右，同時，在國電換熱設(shè)備故障低于正常換熱能力的情況下，基地北區(qū)鍋爐房根據(jù)雙熱源優(yōu)化的供熱方案執(zhí)行社會與經(jīng)濟效益最佳化原則，鍋爐運行分三個時段累計運行90天，熱源分區(qū)切換11次，供熱質(zhì)量及用戶滿意率均高于往年，同時供暖期鍋爐熱效率78%，比上年度同期提高4.1%，節(jié)約原煤627 t，節(jié)支56.43萬元。

2）供熱管網(wǎng)的分區(qū)控制，為優(yōu)先使用價格低的熱源，降低運行成本打下了基礎(chǔ)。國電熱價2012年是41.32元/GJ，比供熱管理處核算的基地鍋爐房熱源價65元/GJ低23.68元/GJ，2012年使用國電熱源1 820 729GJ，比基地鍋爐供熱節(jié)431萬余元，該優(yōu)化運行雙熱源方案成績顯著。

3）由于國電熱源與基地北區(qū)熱效率的差異及環(huán)保設(shè)備的完善程度差距，使用國電熱源，整個濮陽市減少碳排量2×104t、硫排放5200 t。采用優(yōu)化雙熱源供熱運行方案確實達到了節(jié)能減排降本的效果。