熱電廠供熱改造方案的選擇分析

白東海，王 蓉

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

某熱電廠一期工程安裝有2×300 MW亞臨界直接空冷供熱凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。電廠性質(zhì)為熱電聯(lián)產(chǎn)、在冬季采暖季以熱定電，原設(shè)計(jì)向太原市提供冬季采暖熱負(fù)荷，滿足太原市城東南地區(qū)的冬季采暖供熱需求。供熱范圍內(nèi)需供熱建筑面積約2 818.07萬(wàn)m2，總熱負(fù)荷約1 626.39 MW；由于太原市集中供熱專業(yè)規(guī)劃的調(diào)整和晉中市榆次區(qū)集中供熱的需求，現(xiàn)需將原先設(shè)計(jì)供給太原市的供熱負(fù)荷分一部分供給晉中市榆次區(qū)，供熱負(fù)荷的劃分原則為太原市供熱負(fù)荷占總的熱負(fù)荷的70%，晉中市榆次區(qū)供熱負(fù)荷占總的熱負(fù)荷的30%。

太原市熱負(fù)荷電廠出口參數(shù)要求：設(shè)計(jì)供水溫度，140℃；設(shè)計(jì)回水溫度，80℃；設(shè)計(jì)壓力，2.5 MPa；設(shè)計(jì)流量，8 915.3 t/h；回水壓力，0.2 MPa；供水壓力，1.2 MPa。晉中市榆次區(qū)熱負(fù)荷電廠出口參數(shù)要求：設(shè)計(jì)供水溫度，130℃；設(shè)計(jì)回水溫度，70℃；設(shè)計(jì)壓力，2.5 MPa；回水壓力，0.35 MPa；供水壓力，0.85 MPa（最高不超過(guò)1.1 MPa）。

由于太原市和晉中市榆次區(qū)所要求的熱網(wǎng)供回水溫度和壓力不同，在原設(shè)計(jì)熱網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造方案的選擇分析，保證兩個(gè)城市的供熱需求，是本論文所要探討的問(wèn)題。

1 幾種熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)方案概述

1.1 原設(shè)計(jì)方案供熱系統(tǒng)概述

原設(shè)計(jì)方案熱網(wǎng)循環(huán)水按串聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，2臺(tái)機(jī)組熱網(wǎng)加熱器采用串聯(lián)方式，首先將10 000 t/h、70℃的熱網(wǎng)回水經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵（配熱力耦合器）由0.35 MPa提升至1.6 MPa，通過(guò)1號(hào)機(jī)熱網(wǎng)加熱器將熱網(wǎng)回水由70℃加熱到100℃左右，然后再流經(jīng)2號(hào)機(jī)設(shè)置的熱網(wǎng)加熱器，加熱至130℃外供。

每臺(tái)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器設(shè)有大旁路，熱網(wǎng)循環(huán)水可不經(jīng)過(guò)某臺(tái)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器維持正常循環(huán)。1號(hào)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器解列時(shí)，循環(huán)水可直接供至2號(hào)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器；同理，2號(hào)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器解列時(shí)，循環(huán)水經(jīng)過(guò)1號(hào)機(jī)組的熱網(wǎng)加熱器加熱后，可直接向外網(wǎng)供熱。

熱網(wǎng)循環(huán)泵入口設(shè)置熱網(wǎng)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)，濾除水中雜質(zhì)，保持熱網(wǎng)循環(huán)水的清潔。對(duì)外供水及回水母管均設(shè)流量測(cè)量裝置，設(shè)溫度、壓力、流量測(cè)點(diǎn)，作為供熱計(jì)量測(cè)點(diǎn)，在每臺(tái)泵入口關(guān)斷閥和入口濾網(wǎng)之間都裝有安全閥，用以保證泵入口壓力不超標(biāo)，保護(hù)泵和濾網(wǎng)。在毗屋外的供回水母管之間設(shè)有旁路管道，用于當(dāng)整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)水錘回水壓力高于供水壓力時(shí)旁路整個(gè)熱網(wǎng)循環(huán)泵，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

固定端毗屋0 m布置2臺(tái)機(jī)組公用的4臺(tái)帶液力耦合器的熱網(wǎng)循環(huán)水泵（3臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用），其他熱網(wǎng)設(shè)備布置在汽機(jī)房?jī)?nèi)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)2臺(tái)熱網(wǎng)加熱器和3臺(tái)熱網(wǎng)加熱器疏水泵（2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用），全廠2臺(tái)機(jī)組公用2臺(tái)熱網(wǎng)補(bǔ)充水泵（1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用）、1臺(tái)熱網(wǎng)定壓泵和1臺(tái)低壓除氧器。

1.2 改造方案一供熱系統(tǒng)概述

改造后熱網(wǎng)站為獨(dú)立建筑，熱網(wǎng)系統(tǒng)采用一級(jí)換熱閉式循環(huán)、間接供熱方式，以水為熱媒。熱網(wǎng)循環(huán)水經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓后，進(jìn)入基加吸熱，水溫由70℃升至130℃，然后進(jìn)入供熱管網(wǎng)供給熱用戶。

熱網(wǎng)補(bǔ)充水系統(tǒng)設(shè)有1臺(tái)低壓除氧器，由化學(xué)軟化水箱來(lái)的補(bǔ)充水經(jīng)軟化水泵后進(jìn)入低壓除氧器，除氧水經(jīng)熱網(wǎng)補(bǔ)水泵進(jìn)入熱網(wǎng)循環(huán)泵入口的熱網(wǎng)回水管道中循環(huán)。熱網(wǎng)疏水系統(tǒng)設(shè)有基加疏水泵，正常情況下，基加疏水返回到本機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)；事故或高水位情況下，疏水進(jìn)入疏水?dāng)U容器，在疏水?dāng)U容器中擴(kuò)容后，經(jīng)熱網(wǎng)排水泵進(jìn)入熱網(wǎng)循環(huán)泵入口的熱網(wǎng)回水管道中。

1.3 改造方案二供熱系統(tǒng)概述

為滿足晉中市榆次區(qū)供熱負(fù)荷需求，可將熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)分成兩個(gè)系統(tǒng)，分別供太原市和晉中市榆次區(qū)供熱負(fù)荷需求，將4臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵中的2臺(tái)泵供太原市城市熱網(wǎng)系統(tǒng)，1臺(tái)泵供晉中市榆次區(qū)城市熱網(wǎng)系統(tǒng)，另外1臺(tái)泵作為太原市和晉中市榆次區(qū)城市熱網(wǎng)系統(tǒng)的公用備用泵。

1.4 改造方案三供熱系統(tǒng)概述

在原供熱管道上分一路管道供晉中市榆次區(qū)的集中供熱采暖負(fù)荷，在熱網(wǎng)供水管道分叉處各增加1個(gè)關(guān)斷閥，在供晉中市榆次區(qū)的供水管道上增設(shè)減溫減壓措施，滿足晉中市榆次區(qū)對(duì)供熱參數(shù)的要求；在熱網(wǎng)回水管道分叉處也各增加1個(gè)關(guān)斷閥，在供晉中市榆次區(qū)的回水管道上增設(shè)減壓措施，以滿足熱網(wǎng)首站要求的回水壓力。安裝于至太原市供熱管道上的供、回水閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)為帶點(diǎn)位控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以基本實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱管道流量的分配控制。在至?xí)x中市榆次區(qū)供熱管道關(guān)斷閥后接有一路Ф325×8的減溫水管道，可實(shí)現(xiàn)對(duì)晉中市榆次區(qū)供水管道的供水溫度控制，以滿足晉中市榆次區(qū)對(duì)供熱管道供水溫度的要求。在至?xí)x中市榆次區(qū)供熱管道關(guān)斷閥后的供、回水管道上裝有節(jié)流孔板，以滿足晉中市榆次區(qū)對(duì)供、回水管道供水壓力的要求，在節(jié)流孔板前后裝有旁路調(diào)節(jié)閥，以對(duì)流量變化時(shí)對(duì)供回水壓力作出調(diào)整[1]。

2 幾種熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)方案分析

a）從系統(tǒng)流程上來(lái)講，方案一新建一個(gè)單獨(dú)的熱網(wǎng)站是最好的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，可與原熱網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，自成一個(gè)系統(tǒng)，不會(huì)因?yàn)樵到y(tǒng)發(fā)生故障而影響到本系統(tǒng)正常運(yùn)行，本系統(tǒng)發(fā)生故障也不會(huì)影響到原系統(tǒng)正常運(yùn)行。但由于原熱網(wǎng)系統(tǒng)采用兩級(jí)串聯(lián)式蒸汽加熱系統(tǒng)流程，2臺(tái)機(jī)的熱網(wǎng)抽汽參數(shù)不同，新的熱網(wǎng)站系統(tǒng)也須采用兩級(jí)串聯(lián)式蒸汽加熱系統(tǒng)流程，因此，在1臺(tái)加熱器事故情況下或1臺(tái)機(jī)事故情況下，將對(duì)供熱溫度產(chǎn)生重大影響，無(wú)法滿足供熱參數(shù)的要求。

b）由于原熱網(wǎng)系統(tǒng)的蒸汽加熱系統(tǒng)部分很難分開(kāi)，只能將熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)分成兩部分。這時(shí)，只能有1臺(tái)熱網(wǎng)加熱器供晉中市榆次區(qū)，供熱參數(shù)很難滿足晉中市榆次區(qū)的供熱參數(shù)需求，且熱網(wǎng)系統(tǒng)流程復(fù)雜，新增設(shè)1套供回水管線。原設(shè)計(jì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵布置于汽機(jī)房固定端毗屋內(nèi)，布置緊湊，再增加1趟供回水循環(huán)管道及泵的切換隔離閥門，布置非常困難，且在1臺(tái)加熱器事故情況下或1臺(tái)機(jī)事故情況下，將對(duì)兩市的供熱可靠性產(chǎn)生重大影響，無(wú)法滿足兩市對(duì)供熱可靠性的要求。見(jiàn)表1所示。

表1 三個(gè)方案對(duì)比表

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上三個(gè)方案的分析可見(jiàn)，方案一雖系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，與原系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，但投資大，工期長(zhǎng)，蒸汽管道布置困難，無(wú)法接出，對(duì)原有管道應(yīng)力及推力有重大影響；方案二雖循環(huán)水系統(tǒng)可分開(kāi)，但蒸汽系統(tǒng)無(wú)法分開(kāi)，且系統(tǒng)復(fù)雜，管道及分隔閥門連接困難，供熱可靠性低；方案三系統(tǒng)簡(jiǎn)單，管道連接容易，投資小，工期短，但與原系統(tǒng)有相互聯(lián)系。綜合分析，推薦采用方案三。

［1］ 黎林村.羅定電廠供熱改造方案的選擇分析［J］.沿海企業(yè)與科技，2011（9）：81-84.