天然氣處理廠供熱系統(tǒng)優(yōu)化改造及效果評價

馬連偉，張曉飛，李 丹，強少剛，賴 燕，馬 騫，錢偉彬，徐 東

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

米脂處理廠于2006年10月建成倒班點換熱機組裝置，2007年1月投運，至今已近五年。米脂倒班點供熱系統(tǒng)分為采暖及生活熱水，熱源來自生產(chǎn)區(qū)供熱站，供熱方式為蒸汽-水換熱，換熱站位于倒班點食堂及活動中心一樓北側，內設兩套管套式換熱機組，一套主供倒班點5 棟建筑的采暖，一套供2 棟公寓樓生活洗浴熱水。與裝置配套使用的是三臺6 t/h 燃氣蒸汽鍋爐（型號WNS6-1.25-Q），供裝置區(qū)生產(chǎn)用蒸汽、裝置區(qū)和倒班點采暖以及生活用熱。鍋爐運行壓力0.6 MPa，采暖季節(jié)運行2 臺備用1 臺，非采暖季節(jié)運行1 臺。

1 供熱現(xiàn)狀

1.1 全廠熱負荷分配

米脂處理廠供熱共分三個區(qū)塊：裝置區(qū)生產(chǎn)用熱、裝置區(qū)采暖用熱、倒班點生活用熱。經(jīng)過計算得知鍋爐房采暖季最大計算熱負荷5245 kW（相當于蒸汽量7.49 t/h，啟用兩臺6 t/h 鍋爐），最小計算熱負荷2590 kW（相當于蒸汽量3.70 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐）；鍋爐房非采暖季最大計算熱負荷3038 kW（相當于蒸汽量4.34 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐），最小計算熱負荷558 kW（相當于蒸汽量0.8 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐）。全廠熱負荷（見表1）。

表1 米脂處理廠全廠熱負荷分配

1.2 采暖熱負荷

參照全國主要城市及陜北地區(qū)采暖期耗熱量指標和采暖設計熱負荷指標，米脂地區(qū)全年采暖期為195天（10月15日～4月25日），全年最低溫度-25℃；因米脂倒班點所有建筑為非節(jié)能建筑，因此，設計熱負荷指標選取70 W/m2，采暖面積按照最低13500 m2，最大為14850 m2（考慮熱損失，設計裕量為10%）。采暖所需總熱負荷為：945 kW（最低）；1040 kW（最高）。

1.3 生活熱水熱負荷

生活熱水供三棟公寓樓及消防樓，每棟樓共計56間房，總常駐人口為330 人考慮。生活熱水所需總熱負荷為500 kW（最大），倒班點采暖+生活熱水共需熱量1390 kW。

2 供熱系統(tǒng)存在問題及原因分析

米脂處理廠供熱系統(tǒng)自投運以來，由于諸多客觀因素的制約瓶頸，給正常生產(chǎn)、生活帶來了極大的不便及安全隱患，也給裝置長周期的運行造成一定壓力，主要體現(xiàn)在以下幾個方面（見表2）。

3 改造方案及方案優(yōu)選

3.1 方案論證

通過前述對存在問題的分析可知，首要問題是單臺鍋爐容量太大，所以必須調整，或者更換1 臺原有鍋爐，或者另建鍋爐房（見表3）。

3.2 方案實施

3.2.1 熱水系統(tǒng) 新建鍋爐房內放置一臺功率為605 kW天然氣熱水鍋爐，一臺容積為2.5 m3即熱式半容積式換熱器。天然氣熱水鍋爐采用90/70℃熱水通過兩臺鍋爐循環(huán)泵與即熱式半容積式換熱器循環(huán)。即熱式半容積式換熱器生活熱水側進水來自生活區(qū)冷水供水管，冷水被加熱為不超過60℃的熱水，利用冷水供水壓力將熱水供給生活區(qū)各宿舍樓，熱水管網(wǎng)的循環(huán)水通過兩臺熱水循環(huán)泵循環(huán)，保證熱水管網(wǎng)內熱水維持一定溫度。本系統(tǒng)保證24 h 熱水供應，并且將原來的焊接鋼管改為鋼塑復合管道，避免了水銹存在。

3.2.2 熱力系統(tǒng) 在廠區(qū)鍋爐房內設置一套汽水板式換熱器，熱源為廠區(qū)蒸汽鍋爐，專供倒班點采暖，室外供熱管網(wǎng)由原來的枝狀布置的異程式系統(tǒng)改為同程式系統(tǒng)，有利于整個熱網(wǎng)的水力平衡及供熱均勻，并且將原來的直埋敷設改為半通行管溝敷設，有利于日常維護檢修。

4 節(jié)能效益分析

4.1 經(jīng)濟效益計算

將現(xiàn)有的汽-水換熱方式改為熱水鍋爐直接供熱，應用商用燃氣熱水鍋爐技術，其熱效率為95%左右，鍋爐輸出熱量與實際熱需求相匹配，從而保證了系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運行，節(jié)省能源。經(jīng)計算得知原蒸汽鍋爐和現(xiàn)商用鍋爐耗天然氣分別為8568 m3/d、1379 m3/d。（其中：1 kW·h=3.6 MJ；1 m3天然氣熱值：36 MJ/m3；蒸汽鍋爐熱效率為85%）。

表2

表3

（1）采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣：經(jīng)計算得知采暖季生活熱水用氣24.504×104m3（采暖季節(jié)裝置停運130天，運行65天）。

（2）非采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣:經(jīng)計算得知采暖季生活熱水用氣109.242×104m3，蒸汽鍋爐供熱水全年用氣133.746 ×104m3（非采暖季節(jié)裝置運行50天，停運120天）。

（3）商用燃氣熱水鍋爐全年用氣：經(jīng)計算得知50.3481×104m3。

4.2 經(jīng)濟效益對比

經(jīng)過對原用蒸汽鍋爐和現(xiàn)用熱水鍋爐合計計算，按照年正常采暖及用熱水，設備日損耗天然氣平均可降低2284 m3，每立方米天然氣按照0.75 元測算，年節(jié)約成本約62.5245萬元，項目投資回收期為2.7年。

5 結論

通過對米脂倒班點鍋爐供熱站改建工程搬遷改造，可以將目前鍋爐供熱水用氣從日損耗3664 m3降至1379 m3，充分達到節(jié)約能耗，節(jié)能經(jīng)濟效益顯著，同時，提高裝置運行的安全系數(shù)及員工生活質量的多重目的，項目可行性較強。

［1］齊學峰.熱力管道設計與應用［J］.橡塑技術與裝備，2003,（12）：46-48.

［2］黃文，管昌生.城市集中供熱研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.國外建材科技，2004，（5）：78-80.