關(guān)于分布式能源站冷/熱水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式的探究

摘 要：文章圍繞某分布式能源站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)能源站）熱負(fù)荷波動(dòng)引起冷/熱系統(tǒng)熱平衡改變這個(gè)難題開(kāi)展研究，提出優(yōu)化方案。試驗(yàn)表明：當(dāng)熱負(fù)荷高峰期，停運(yùn)溴化鋰機(jī)能夠增加有效熱負(fù)荷供給；當(dāng)熱負(fù)荷低谷期，通過(guò)在熱水管路加裝換熱器將高溫汽水進(jìn)行冷卻，既保障管路安全，又提高了溴化鋰機(jī)有效利用小時(shí)數(shù)，增加冷負(fù)荷供應(yīng)。同時(shí)，對(duì)能源站幾個(gè)空調(diào)區(qū)域的冷源進(jìn)行改造，極大地提高能源站冷/熱負(fù)荷綜合利用效益。

關(guān)鍵詞：能源站；冷/熱水系統(tǒng)；運(yùn)行優(yōu)化

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某分布式能源站供熱系統(tǒng)介質(zhì)主要為熱水，來(lái)源于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱水鍋爐，一部分流向大學(xué)城熱水制備站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)熱水制備站），通過(guò)水-水換熱器將熱量交換給生活熱水輸往大學(xué)城；另一部分流向廠區(qū)溴化鋰機(jī)組加熱溴化鋰濃溶液維持制冷循環(huán)產(chǎn)生冷凍水，這兩部分熱水經(jīng)放熱后重新流往熱水鍋爐繼續(xù)加熱，進(jìn)入下一次循環(huán)。

2 存在的問(wèn)題

由于大學(xué)城師生作息時(shí)間較為集中的特點(diǎn)，熱水制備站熱負(fù)荷波動(dòng)特別明顯，數(shù)據(jù)顯示熱水流量最大達(dá)到10萬(wàn)噸/天，最小不足1萬(wàn)噸/天，寒暑假期間甚至無(wú)負(fù)荷。溴化鋰機(jī)和熱水制備站的熱源共同出自熱水鍋爐供水母管，熱水制備站負(fù)荷波動(dòng)引起進(jìn)入溴化鋰機(jī)的熱負(fù)荷也隨之波動(dòng)，在熱水鍋爐產(chǎn)水量相對(duì)穩(wěn)定的情況，此種現(xiàn)象愈加明顯，導(dǎo)致能源站在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中制冷和供熱系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）熱水制備站熱水負(fù)荷較低時(shí)，溴化鋰機(jī)亦無(wú)法吸收多余熱量，大量余熱在熱水鍋爐中聚集，引起熱水汽化，嚴(yán)重時(shí)熱水鍋爐管屏發(fā)生振動(dòng)，威脅設(shè)備安全。

（2）熱水制備站熱負(fù)荷高峰期，供熱系統(tǒng)難以滿足需求，需要通過(guò)將原本用于發(fā)電的蒸汽減溫減壓后補(bǔ)充熱水供應(yīng)，經(jīng)濟(jì)性大打折扣。另外，若蒸汽用冷過(guò)大，實(shí)時(shí)電負(fù)荷背離電網(wǎng)電負(fù)荷曲線，會(huì)有被電網(wǎng)公司考核的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）寒暑假期間，溴化鋰機(jī)冷凍水供回水溫差偏小，冷量浪費(fèi)嚴(yán)重，當(dāng)溴化鋰出水溫度達(dá)到3℃后引起低溫保護(hù)動(dòng)作，伴隨溴化鋰機(jī)不制冷的現(xiàn)象。

3 原因分析解決

考慮到熱水制備站和溴化鋰制冷機(jī)熱水供應(yīng)共同并聯(lián)于熱水鍋爐出口母管，能源站供熱和制冷系統(tǒng)之間存在著內(nèi)在聯(lián)系，把它們作為一個(gè)整體進(jìn)行分析。

大學(xué)城熱水負(fù)荷季度性波動(dòng)較大，在設(shè)計(jì)時(shí)就使用了變頻熱水輸送泵通過(guò)改變頻率大小從而改變熱水流量加以解決。然而實(shí)際運(yùn)行中，余熱鍋爐尾部煙氣釋放的熱量基本維持穩(wěn)定，當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷較大時(shí)，提高變頻泵頻率維持大流量放熱，導(dǎo)致熱水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度整體降低，溴化鋰制冷效果差；當(dāng)熱水制備站低負(fù)荷時(shí)，只有少量熱水進(jìn)入熱水制備站換熱，絕大部分的熱水經(jīng)由溴化鋰機(jī)后進(jìn)入熱水鍋爐繼續(xù)加熱。溴化鋰機(jī)所能消耗的熱量小于熱水鍋爐產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致進(jìn)入熱水鍋爐熱水溫度偏高（出口可達(dá)到125℃）直至汽化，在此過(guò)程伴隨產(chǎn)生熱水鍋爐管屏振動(dòng)現(xiàn)象。高溫汽水混合物觸發(fā)溴化鋰機(jī)熱水進(jìn)口溫度高保護(hù)探頭動(dòng)作（溴化鋰機(jī)正常熱水進(jìn)/出口溫度要求為70/90℃），溴化鋰機(jī)自動(dòng)關(guān)閉熱水進(jìn)口閥門(mén)，溴化鋰機(jī)不制冷。

為了解決以上問(wèn)題，分別針對(duì)熱水制備站熱負(fù)荷高峰期和低谷期進(jìn)行闡述。

（1）當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷低谷期，對(duì)供熱/制冷系統(tǒng)我們可以分別采取以下方法：a.通過(guò)媒介把熱水鍋爐中多余熱量帶走。在熱水鍋爐和溴化鋰機(jī)之間增加一套水-水板式換熱器，引一路循環(huán)冷卻水，在熱水系統(tǒng)還沒(méi)汽化前把熱水中的熱量帶走降低溴化鋰熱水入口溫度，保證不發(fā)生溫度高保護(hù)動(dòng)作，增加溴化鋰機(jī)利用小時(shí)數(shù)；b.適當(dāng)增加冷負(fù)荷，保持制冷系統(tǒng)5～7℃的供回水溫差，維持溴化鋰機(jī)持續(xù)大量吸收熱水系統(tǒng)熱量，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷到冷負(fù)荷的轉(zhuǎn)變，促使能源利用最大化。

（2）考慮到目前廠區(qū)鍋爐輔助間和燃機(jī)控制室采用的是獨(dú)立柜式空調(diào)。這幾處地方溫度由于電子設(shè)備較多，均設(shè)置在20℃左右，空調(diào)常年運(yùn)行，能耗很大，對(duì)這些地方進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)改造，采用溴化鋰機(jī)集中供冷。

（3）當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷高峰期，尤其是春冬季，絕大部分的熱水進(jìn)入熱水制備站換熱，溴化鋰機(jī)熱水分壓力明顯降低，溴化鋰制冷效果差。此時(shí)廣州地區(qū)室外空氣干燥、溫度一般在20℃以下，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明，停止溴化鋰機(jī)運(yùn)行，打開(kāi)室外通風(fēng)可以維持電子設(shè)備間區(qū)域溫度在25℃之間，此時(shí)熱水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度整體會(huì)有一定程度上升（大概上升3～5℃）。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)停用溴化鋰空調(diào)，通過(guò)加強(qiáng)室內(nèi)外空氣對(duì)流可滿足溫度要求。

4 技術(shù)方案

（1）對(duì)鍋爐輔助間和燃機(jī)控制室進(jìn)行空調(diào)改造，從溴化鋰?yán)鋬鏊隹诮右恢贩謩e接入兩套鍋爐輔助間和兩臺(tái)燃機(jī)控制室，利用風(fēng)機(jī)盤(pán)管制冷?？紤]到燃機(jī)控制室長(zhǎng)期有人員活動(dòng)，針對(duì)燃機(jī)制冷系統(tǒng)增設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)百葉，通過(guò)設(shè)置在燃機(jī)控制室里的溫控器實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)維持適宜溫度，更加人性化。

（2）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，在熱水鍋爐與溴化鋰機(jī)之間增加一套水-水板式換熱器（如圖1所示）。熱水制備站低谷期，利用開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)把熱水鍋爐多余的熱量帶走，控制熱水系統(tǒng)不超溫、溴化鋰機(jī)保護(hù)不動(dòng)作，維持能源站冷/熱系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行。

5 本次優(yōu)化的意義

通過(guò)對(duì)能源站冷/熱系統(tǒng)供給方式的優(yōu)化改造、運(yùn)行方式調(diào)整，直接創(chuàng)效92.55萬(wàn)元，比歷史同期多生產(chǎn)高品位熱水6.3萬(wàn)噸。熱水鍋爐運(yùn)行時(shí)出口溫度常年能夠維持在正常范圍（95±5℃），消除了熱水鍋爐熱量集聚引起的汽化、管屏振動(dòng)現(xiàn)象，減緩高溫化學(xué)腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。經(jīng)過(guò)換熱器后溴化鋰機(jī)熱水進(jìn)口溫度降低，減少高溫保護(hù)動(dòng)作次數(shù)，通過(guò)多種手段增加冷負(fù)荷輸出、加大供回水溫差，避免溴化鋰機(jī)低溫保護(hù)動(dòng)作，大幅度提高了設(shè)備有效利用時(shí)長(zhǎng)，給能源站供冷/熱系統(tǒng)長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力保障。

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