混水連接及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在熱力站改造的應(yīng)用

摘 要

摘要：結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)熱力站實(shí)施混水連接及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)改造進(jìn)行了探討。對(duì)改造后的熱力站流程進(jìn)行了介紹，分析了改造后熱力首站、熱力站的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：熱力站；混水連接；遠(yuǎn)
摘要：結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)熱力站實(shí)施混水連接及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)改造進(jìn)行了探討。對(duì)改造后的熱力站流程進(jìn)行了介紹，分析了改造后熱力首站、熱力站的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞：熱力站；混水連接；遠(yuǎn)程監(jiān)控；無人值守
Application of Water-mixing Connection and Remote Monitoring Technologies to Substation Reconstruction
LV Laisheng，ZHOU Qing，LIU Xianghua
Abstract：The reconstruction of substation with water-mixing connection and remote monitoring technologies is discussed with an engineering example.The process of reconstructed substation is introdueed，and the energy-saving economy of reconstructed first station and substation is analyzed.
Key words：substation；water-mixing connection；remote monitoring；unattended operation
1 概述
    混水連接方式作為直接連接方式的一種，造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用低于間接連接方式，并具有供熱性能穩(wěn)定、對(duì)不同類型用戶適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。
    臨沂市恒源熱力有限公司(以下簡(jiǎn)稱恒源熱力公司)是臨沂市最早發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱企業(yè)，供熱面積為460×104m2。2000年投入運(yùn)行的東北線熱網(wǎng)，以熱電廠為熱源，熱力首站汽一水換熱器二級(jí)側(cè)的設(shè)計(jì)供、回水溫度為130、70℃，設(shè)計(jì)供熱能力為100×104m2。熱力站由用戶自行建設(shè)，規(guī)模小(每座站供熱能力為2000～20000m2)，數(shù)量多達(dá)49座，缺乏專業(yè)運(yùn)行管理人員，站內(nèi)換熱設(shè)備得不到及時(shí)維護(hù)，二級(jí)管網(wǎng)供水參數(shù)高低不均，一級(jí)管網(wǎng)供回水溫差小，雖然實(shí)際供熱面積僅為60×104m2，但水力失調(diào)現(xiàn)象十分明顯，熱能浪費(fèi)極大。
    因此，在原有熱網(wǎng)基礎(chǔ)上實(shí)施混水連接及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)熱力站自動(dòng)調(diào)控?zé)o人值守，以提高效率、降低運(yùn)行成本，最終實(shí)現(xiàn)在不增大原有熱網(wǎng)管徑的前提下擴(kuò)大供熱能力。
2 混水連接的優(yōu)勢(shì)及連接方式
    ① 優(yōu)勢(shì)
    混水連接由于取消了換熱器，減少了中間換熱損失，一級(jí)管網(wǎng)的供回水溫差相對(duì)增大。與間接連接方式比較，具有多方面的優(yōu)勢(shì)(見表1)。
表1 混水連接與間接連接性能比較
對(duì)比項(xiàng)目
混水連接
間接連接
換熱器設(shè)置
不設(shè)置
須設(shè)置
換熱設(shè)備占地
混水裝置占地較小
換熱裝置占地較大
熱力站造價(jià)
造價(jià)低
造價(jià)高
一級(jí)管網(wǎng)供回水溫差
溫差較大
溫差小
中間換熱損失
無換熱損失
存在換熱損失
一級(jí)管網(wǎng)造價(jià)
管徑小，造價(jià)低
管徑大，造價(jià)高
一級(jí)管網(wǎng)循環(huán)泵耗電量
大溫差小流量運(yùn)行，
耗電量較低
小溫差大流量運(yùn)行，
耗電量較高
二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)泵耗電量
混水泵耗電量低
循環(huán)泵耗電量較高
   ② 混水連接方式
   混水連接方式可分為混水泵旁通加壓、混水泵供水加壓、混水泵回水加壓連接方式[4]，這3種連接方式分別見圖1～3。通過改變混水比調(diào)整二級(jí)管網(wǎng)供水溫度，從而改變一級(jí)管網(wǎng)回水溫度，滿足熱力首站二級(jí)側(cè)回水溫度的要求。
 

3 混水系統(tǒng)改造方案
3.1 改造內(nèi)容
   恒源熱力公司自2009年8月開始，對(duì)東北線熱網(wǎng)進(jìn)行混水連接、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)改造。已將49座熱力站進(jìn)行整合改造成混水連接熱力站30座，建設(shè)監(jiān)控中心，對(duì)熱力首站和熱力站實(shí)施監(jiān)控。改造項(xiàng)目包括將原有熱力站水-水換熱器、補(bǔ)水泵等設(shè)備拆除，進(jìn)行站內(nèi)管道的改造，安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、現(xiàn)場(chǎng)控制器。2009年11月10日，所有改造工作全部完成，至11月30日全部調(diào)試完畢，正式投入運(yùn)行。改造主要考慮采用混水泵旁通加壓、混水泵供水加壓兩種連接方式。
3.2 熱力站內(nèi)流程
    熱力站原采用間接連接方式，見圖4。參照?qǐng)D1，采用混水泵旁通加壓連接方式對(duì)熱力站內(nèi)管道進(jìn)行改造，并安裝現(xiàn)場(chǎng)控制器，改造后的熱力站流程見圖5。參照?qǐng)D2，采用混水泵供水加壓連接方式對(duì)熱力站內(nèi)管道進(jìn)行改造，并安裝現(xiàn)場(chǎng)控制器，改造后的熱力站流程見圖6。
 

    原有循環(huán)泵成為混水泵，通過混水泵，將部分二級(jí)管網(wǎng)回水加壓后送入一級(jí)管網(wǎng)供水管，混合后形成二級(jí)管網(wǎng)供水，二級(jí)管網(wǎng)的另一部分回水作為一級(jí)管網(wǎng)的回水，拆除原換熱器及定壓補(bǔ)水裝置。這樣，根據(jù)用戶的用熱要求，通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)一級(jí)管網(wǎng)的流量，從而調(diào)整供熱量。根據(jù)二級(jí)管網(wǎng)供回水的壓差，由變頻器調(diào)節(jié)混水泵的轉(zhuǎn)速，控制二級(jí)管網(wǎng)的供水壓力。
    在熱力站內(nèi)一、二級(jí)供回水管道上設(shè)置溫度、壓力測(cè)點(diǎn)，并安裝流量傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器，通過現(xiàn)場(chǎng)控制器控制循環(huán)泵轉(zhuǎn)速和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥相對(duì)開度，實(shí)現(xiàn)熱力站的自動(dòng)運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)控制器與監(jiān)控中心通過GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)熱力站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控中心造價(jià)為50×104元。將原有49座熱力站整合改造為30座熱力站，改造費(fèi)用共計(jì)210×104元。
4 節(jié)能經(jīng)濟(jì)性分析
    改造后，二級(jí)管網(wǎng)水力失調(diào)現(xiàn)象得到改善，所有用戶供水溫度均勻。通過監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)熱力站的運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)天氣變化情況使二級(jí)管網(wǎng)供水溫度自動(dòng)控制在55～65℃，供熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，取得了預(yù)期效果。分析計(jì)算中供暖期按130d計(jì)算，蒸汽價(jià)格按150元/t計(jì)算，電價(jià)按0.45元/(kW·h)計(jì)算。由于改造后二級(jí)管網(wǎng)補(bǔ)水由熱力首站承擔(dān)，改造前后的補(bǔ)水量及費(fèi)用基本一致，因此在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算時(shí)，不涉及補(bǔ)水費(fèi)用。
4.1 熱力首站
    ① 節(jié)汽費(fèi)用
   2006—2010年各供暖期熱力首站耗汽量見表2。由表2可知，改造前3個(gè)供暖期(2006—2009年)年平均耗汽量為89779t/a，改造后2009—2010年供暖期年耗汽量為75 262t/a，比2006—2009年平均耗氣量節(jié)省14517t/a。經(jīng)計(jì)算可得，年節(jié)省蒸汽費(fèi)用為217.8×104元/a。
表2 2006—2010年各供暖期熱力首站耗汽量
供暖期
耗汽量/(t·a-1)
2006—2007年
86921
2007—2008年
100675
2008—2009年
81740
2009—2010年
75262
   ② 節(jié)電費(fèi)用
   改造后，一級(jí)管網(wǎng)回水溫度與二級(jí)管網(wǎng)回水溫度相同，與間接連接方式比較，一級(jí)管網(wǎng)回水溫度大幅降低。在供熱量不變的前提條件下，一級(jí)管網(wǎng)供回水溫差增大，循環(huán)量減小，因此一級(jí)管網(wǎng)循環(huán)泵功率隨之下降[5]。
    改造前一級(jí)管網(wǎng)采用兩臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行，功率分別為355、200kW，改造后只運(yùn)行一臺(tái)循環(huán)泵(功率為355kW)。經(jīng)計(jì)算可得，2006—2009年供暖期年平均電費(fèi)為77.9×104元/a，改造后2009—2010年供暖期年電費(fèi)為49.8×104元/a，每年可節(jié)省電費(fèi)28.1×104元/a。
4.2 熱力站
    熱力站原循環(huán)泵功率共計(jì)320kW，改造后供暖期混水泵的輸入電流為額定值的50%左右，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電量約50%。經(jīng)計(jì)算可得，改造前熱力站年電費(fèi)為50.0×104元/a，改造后年電費(fèi)為22.5×104元/a，年節(jié)省電費(fèi)為27.5×104元/a。
4.3 經(jīng)濟(jì)性分析
    經(jīng)計(jì)算可得，改造后每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用273.4×104元/a。此次改造工程總造價(jià)為260×104元，因此當(dāng)年即可回收成本。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王宏揚(yáng)，李軍，劉兆軍.供熱系統(tǒng)混水連接形式及調(diào)節(jié)方法[J].煤氣與熱力，2009，29(10)：A15-A17.
[2] 高奉春，宋景發(fā).}昆水連接方式在供熱系統(tǒng)的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2008，28(5)：A24-A25.
[3] 張秀娟，李興泉，田貫三，等.混水連接和間接連接方式的對(duì)比分析[J].煤氣與熱力，2010，30(12)：A16-A18.
[4] 湯惠芬，范季賢.熱能工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：352-362.
[5] 石兆玉.供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)與控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994：123-135.
 
(本文作者：呂來生1 周青2 劉向華2 1.臨沂市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)公用事業(yè)管理處 山東臨沂 276000；2.臨沂市恒源熱力有限公司 山東臨沂 276004)