低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理

摘 要

摘要：對(duì)低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行、管網(wǎng)失水的控制、熱網(wǎng)水力調(diào)節(jié)、熱網(wǎng)監(jiān)控與熱計(jì)量進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：低真空循環(huán)水供熱；運(yùn)行管理；管網(wǎng)失水；水力調(diào)節(jié)；熱網(wǎng)監(jiān)控；熱
摘要：對(duì)低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行、管網(wǎng)失水的控制、熱網(wǎng)水力調(diào)節(jié)、熱網(wǎng)監(jiān)控與熱計(jì)量進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：低真空循環(huán)水供熱；運(yùn)行管理；管網(wǎng)失水；水力調(diào)節(jié)；熱網(wǎng)監(jiān)控；熱計(jì)量
Operation Management of Low-vacuum Circulating Water Heat-supply System
CUI Haihong，CUI Limin
Abstract：The safe operation of generator unit for low-vacuum circulating water heat-supply system，the control of water loss of the heat-supply network，the hydraulic adjustment of the heat-supply net-work，the monitoring of the heat-supply network and the heat metering are introduced.
Key words：low-vacuum circulating water heat-supply；operation management；water loss of heat-supply network；hydraulic adjustment；monitoring of heat-supply network；heat metering
1 概述
    由于近年來(lái)供暖熱負(fù)荷需求增長(zhǎng)較快，加之熱電廠的供熱能力不足，煤價(jià)上漲，熱電企業(yè)效益逐年下滑。要擴(kuò)大供熱能力，就需要充分挖掘潛力，進(jìn)行節(jié)能改造。通過(guò)考察論證，我公司在2006—2009年對(duì)2×12MW、1×24MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了低真空循環(huán)水供熱改造[1]，提高汽輪機(jī)的排汽溫度，將凝汽器的循環(huán)水作為熱網(wǎng)熱水為熱用戶供熱，實(shí)現(xiàn)低真空循環(huán)水供熱，2010—2011年供暖期供熱面積達(dá)到200×104m2。
    雖然改造工作已完成，但低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理是一項(xiàng)長(zhǎng)期且艱巨的工作。在考察中我們發(fā)現(xiàn)，有的熱電企業(yè)由于運(yùn)行管理出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致熱網(wǎng)失水量大，無(wú)法控制，不能保證熱電機(jī)組的安全運(yùn)行；供熱系統(tǒng)無(wú)熱計(jì)量措施，仍按面積收費(fèi)，出現(xiàn)熱量大量損失等情況。因此，無(wú)論在改造中還是在運(yùn)行管理中，都應(yīng)充分借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，吸取他人的教訓(xùn)，根據(jù)實(shí)際供熱情況，實(shí)事求是地提出及落實(shí)各項(xiàng)措施，從而做好低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理工作。
2 發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行
    由于低真空循環(huán)水供熱改變了發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，勢(shì)必對(duì)發(fā)電機(jī)組造成一定的影響。為保障發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，主要工作集中在以下幾個(gè)方面。
   ① 凝汽器承壓
   經(jīng)過(guò)改造，凝汽器已成為供熱系統(tǒng)的熱源，工作壓力波動(dòng)范圍較大。尤其在換熱首站循環(huán)泵事故狀態(tài)下，或系統(tǒng)切換出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，凝汽器瞬間承壓可能達(dá)到0.25～0.30MPa或更高。
    由于我公司的供熱區(qū)域位于平原地區(qū)，回水壓力一般控制在0.2MPa以下。根據(jù)設(shè)備廠家提供的數(shù)據(jù)，凝汽器的實(shí)際承壓能力可達(dá)到0.6MPa，能夠包滿足承壓要求。但是為了應(yīng)對(duì)熱網(wǎng)突然解列等特殊情況，仍采取了以下措施：
    a.3臺(tái)發(fā)電機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行6年，部分凝汽器銅管已經(jīng)發(fā)生泄漏，并存在比較嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題?？紤]實(shí)際低真空循環(huán)水供熱后，回水壓力增加，并為了提高熱高換熱效率，將凝汽器內(nèi)原有銅管全部更換為雙螺紋不銹鋼鋼管，增強(qiáng)了凝汽器的承壓能力和換熱效果。b.換熱首站設(shè)置4臺(tái)熱水循環(huán)泵，3用1備，選取運(yùn)行中的1臺(tái)與備用循環(huán)泵進(jìn)行連鎖控制，互為備用。c.在熱網(wǎng)回水管道上加裝壓力安全閥，保證回水壓力不超過(guò)0.2MPa。
   ② 凝汽器結(jié)垢
   在進(jìn)行低真空循環(huán)水供熱改造前，發(fā)電機(jī)組已運(yùn)行6年，凝汽器內(nèi)銅管結(jié)垢、堵塞情況嚴(yán)重，傳熱系數(shù)降低，也使得通流面積減小，阻力增大，循環(huán)水量減少。在負(fù)荷一定的情況下，循環(huán)水溫升將超過(guò)設(shè)計(jì)值。為了避免出現(xiàn)上述問(wèn)題，采取了以下措施：采用熱電廠內(nèi)經(jīng)過(guò)反滲透處理的除鹽水作為補(bǔ)充水，有效阻止了結(jié)垢；在熱網(wǎng)回水管道上加裝除污器，并且在運(yùn)行期間定期加藥，有效地改善了循環(huán)水質(zhì)，防止凝汽器堵塞。將銅管更換為雙螺紋不銹鋼管，增強(qiáng)了對(duì)管內(nèi)水流的擾動(dòng)，降低結(jié)垢概率，也增大了傳熱系數(shù)。
   ③ 供熱系統(tǒng)補(bǔ)水
   熱網(wǎng)循環(huán)水采用熱電廠內(nèi)經(jīng)過(guò)反滲透處理的除鹽水，目前我公司具有400t/h的除鹽水制備能力，可以滿足熱網(wǎng)補(bǔ)水的需要。在換熱首站設(shè)有1臺(tái)軟水箱和2臺(tái)補(bǔ)水泵，補(bǔ)水泵采用變頻控制，以便控制熱網(wǎng)壓力恒定。
   ④ 機(jī)組運(yùn)行方式
   低真空循環(huán)水供熱屬汽輪機(jī)的一種變工況運(yùn)行方式。經(jīng)過(guò)改造，凝汽器成為供熱系統(tǒng)的熱源，熱網(wǎng)中的熱用戶相當(dāng)于冷卻塔，利用汽輪機(jī)的排汽加熱循環(huán)水。
   在實(shí)際工程中，對(duì)循環(huán)水流程進(jìn)行改造，加裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，確保凝汽器能在熱網(wǎng)與冷卻塔間進(jìn)行切換。根據(jù)供暖熱負(fù)荷的需要，調(diào)整投運(yùn)凝汽器數(shù)量，不用于對(duì)外供熱的凝汽器循環(huán)水仍通過(guò)冷卻塔。由于發(fā)電機(jī)組為抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，改造后，可以通過(guò)調(diào)整電負(fù)荷和抽汽量控制發(fā)電機(jī)組排汽量，從而保證循環(huán)水溫度在要求范圍內(nèi)，保持發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。
3 管網(wǎng)失水的控制
    對(duì)于管網(wǎng)大量失水，若補(bǔ)水不足，將影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，并損失大量的除鹽水和熱量。解決及控制方法為：
    ① 方法1
    用戶熱力站安裝計(jì)量裝置并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳。在用戶熱力站，供回水管道分別安裝標(biāo)定的超聲渦街流量計(jì)以及溫度計(jì)、壓力表。所有信號(hào)：瞬時(shí)流量、熱量、溫度、壓力、失水量以及累計(jì)流量、熱量、失水量都通過(guò)GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線服務(wù))直接上傳到監(jiān)控中心，操作人員隨時(shí)對(duì)管網(wǎng)的失水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
    ② 方法2
    用戶熱力站的供水管道安裝遠(yuǎn)程控制電動(dòng)閥門(mén)，若出現(xiàn)大量失水，或需調(diào)節(jié)該用戶熱力站的流量時(shí)，監(jiān)控人員在監(jiān)控中心內(nèi)即可進(jìn)行操作。
    ③ 方法3
    熱用戶選擇和失水管理。在選擇熱用戶時(shí)，主要選擇原有規(guī)模較大且集中、失水率小的住宅小區(qū)和新建建筑。在供熱合同中，對(duì)用戶失水率進(jìn)行規(guī)定。若用戶熱力站每月失水率超出合同限定值，則加收由此造成的除鹽水成本及熱量費(fèi)用。
4 熱網(wǎng)水力調(diào)節(jié)
   ① 換熱首站
   為了較好地實(shí)現(xiàn)水力平衡，并保證熱用戶不超壓，經(jīng)過(guò)多方咨詢和考察，最終在換熱首站內(nèi)采用自力式壓差控制閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配合的方式實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的水力平衡調(diào)節(jié)。
   ② 監(jiān)控中心
   每個(gè)用戶熱力站的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)都隨時(shí)通過(guò)GPRS上傳到監(jiān)控中心，操作人員能實(shí)時(shí)掌握整個(gè)熱網(wǎng)的狀況，在采用自力式壓差控制閥進(jìn)行水力平衡粗調(diào)的前提下，再根據(jù)各個(gè)用戶熱力站的實(shí)際運(yùn)行情況，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)用戶熱力站流量進(jìn)行微調(diào)，從而調(diào)節(jié)整個(gè)熱網(wǎng)的水力平衡。
   ③ 不利環(huán)路
   根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和水力計(jì)算結(jié)果，找出最不利環(huán)路，采用水力平衡調(diào)節(jié)的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果仍然不能解決，就需要采取以下方法：
    a.對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，對(duì)最不利環(huán)路采取逐步加大管徑的方法進(jìn)行計(jì)算，直至找出最合適的管徑，根據(jù)計(jì)算結(jié)果將最不利環(huán)路的管道進(jìn)行更換。b.將規(guī)格較大的支線末端連接起來(lái)，形成環(huán)路，有利于最不利環(huán)路的水力平衡。c.在不利支線各用戶熱力站增加回水增壓泵。
5 熱網(wǎng)監(jiān)控與熱計(jì)量
    熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由組態(tài)監(jiān)控軟件組成，組態(tài)監(jiān)控軟件向用戶提供一套友好的操作界面，具備曲線分析、報(bào)警分析、報(bào)表功能、調(diào)控功能等。組態(tài)監(jiān)控軟件動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)每個(gè)用戶熱力站的運(yùn)行情況，把各熱力站的溫度、壓力、流量、用熱量等參數(shù)上傳至監(jiān)控中心，完成現(xiàn)場(chǎng)的模擬量(壓力、溫度、流量等)、狀態(tài)量(泵、閥門(mén)狀態(tài))的測(cè)量，并完成相應(yīng)物理量的上下限比較以及全網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示、自動(dòng)控制等功能，可以方便地顯示熱力站的最新數(shù)據(jù)。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，組態(tài)監(jiān)控軟件會(huì)自動(dòng)將各熱力站的運(yùn)行數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，以方便分析使用。通過(guò)組態(tài)監(jiān)控軟件，能精確地顯示供回水流量、壓力、失水量和用熱量等參數(shù)的瞬時(shí)值及流量、用熱量、失水量的累積值，并能保存歷史數(shù)據(jù)，能夠通過(guò)U盤(pán)將歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出并打印。
    在每個(gè)用戶熱力站內(nèi)設(shè)置封閉的熱計(jì)量間，按計(jì)量的用熱量收費(fèi)。流量測(cè)量采用超聲渦街流量計(jì)，溫度測(cè)量采用精密鉑電阻PT1000，壓力測(cè)量采用3351壓力變送器，二次儀表采用小型化流量積算無(wú)紙記錄儀，計(jì)量裝置必須經(jīng)過(guò)國(guó)家認(rèn)可的計(jì)量檢測(cè)部門(mén)檢測(cè)合格。熱計(jì)量間要求保證流量計(jì)對(duì)直管段長(zhǎng)度的安裝要求，且封閉獨(dú)立。用戶熱力站配有220V電源及照明燈，用熱方應(yīng)確保熱力站的電力供應(yīng)，若發(fā)生電力故障，應(yīng)在1h內(nèi)通知供熱方。
6 結(jié)語(yǔ)
    通過(guò)實(shí)施以上運(yùn)行管理辦法，2006—2009年供暖期低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)一直穩(wěn)定良好運(yùn)行，失水率控制在1.1%左右，各年平均熱負(fù)荷指標(biāo)為30W/m2左右，2009年由于天氣寒冷熱負(fù)荷指標(biāo)為33.7W/m2。低真空循環(huán)水供熱經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，但只有依靠先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和嚴(yán)格的運(yùn)行管理，才能最大限度地實(shí)現(xiàn)安全供熱、節(jié)約能源、提高運(yùn)行效率。
參考文獻(xiàn)：
[1] 崔海虹，崔立敏.熱電廠低真空循環(huán)水供熱改造及節(jié)能分析[J].煤氣與熱力，2011，31(7)：A01-A03.
 
(本文作者：崔海虹 崔立敏 石家莊誠(chéng)峰熱電有限公司 河北石家莊 050800)