您的浏览器不支持JavaScript,请开启后继续

凤凰彩票注册


China Heating,Ventilation and Air Conditioning
联系热线:010-64693287 / 010-64693285

烟台某热电厂集中供热改造及运行问题分析

  • 作者:
  • 中国凤凰彩票注册网
  • 发布时间:
  • 2019-12-11

凤凰彩票注册烟台市建筑设计研究股份有限公司    林    丽  张积太  于    晓  张伟东

       【摘   要】为响应国家大力倡导节能减排的新形势,针对烟台某热电厂存在一级网水力失衡及运行耗电量较大等问题,对亿通热电厂首站、一级网及二级网进行了整体调研与分析,对首站及西线、北线、南线分别设计了不同的改造方案。现已运行一个冬季,本文提出了需要继续解决的问题建议。

       【关键词】首站节能改造; 二级站混水直供改造;存在的问题及解决方案

0   引言

凤凰彩票注册       随着“节能减排”的形势日益紧迫,各级政府已下达针对燃煤热电企业关于“关停或改造纯凝或抽凝机组”的计划时间表。山东省环保厅、省发展改革委省经济和信息化委近期再次发布了关于2016~2017年燃煤机组(锅炉)超低排放和节能改造计划的通知。但是目前小型热电厂在我国热电企业中占有很大的比重,由于诸多原因,落后状况还是没有得到进一步的解决,耗煤量大,管网阻力不平衡,二级站循环水泵匹配不合理,输配系统耗能大等问题,造成能源较大的浪费。因此,诸如此类的热电厂节能改造迫在眉睫。

1 供暖系统概述

       该热电厂2015~2016年度供热面积为194.3万m2,改造后2016~2017年度供热面积为252.2万m2。热电厂汽轮机采用抽凝机组。改造前二级站系统形式采用混水直供方式,一级网供回水温度为58.8℃/40.9℃。

       该热电一级网系统改造前主要存在以下几个问题:(1)一级网供回水温差小,一级网流量大,管网阻力增大,首站能耗高;(2)一个供暖季二级站运行费用约250万元左右,较其它配置合理的热电厂约多150%,电耗损失大,存在较大的改进空间。(3)首站供暖季将一台5000m3/h,扬程66mH2O,功率1250kW的水泵与一台2680m3/h,扬程66mH2O,功率630kW的水泵并联运行。水泵耗电输热比(HER)为0.02384,按《民用建筑供暖凤凰彩票注册 与空气调节设计规范》中公式8、11、13计算耗电输热比限值为0.006671,水泵耗电输热比比计算限值高出257%;(4)西北线新增加供暖面积较多,继续采用原来混水直供方式系统复杂,调节困难,限制了热电厂供暖规模的继续扩大。热电厂二级站分布如图1所示。

凤凰彩票注册图1   各二级站分布图

2   调研分析

       2.1   一级网供水温度低,管网流量大,造成管网水力失衡严重。通过对南线热网的压损计算,绘出水压图[1]凤凰彩票注册,如图2所示。图中可看出,供回水水压线较陡,呈交叉的X型,首站近端用户,供水比回水压力高,末端用户回水比供水压力高,造成近端用户二级站水泵配置过高,为保证系统安全运行需要用减压装置减掉多余的压力,造成能源的无端消耗,而末端二级站水泵扬程需要克服二级网阻力及回水压力与供水压力之差,因此二级站水泵配置扬程高,功率大,耗电量大。

图2   原系统水压图

凤凰彩票注册       2.2   对南线、北线与西线不同采暖用户进行调研。南线多为老旧小区,用户采用散热器采暖方式较多。散热器采暖需要二级网循环水量较大,以保证较好的供暖效果;北线与西线大多为新建小区,采暖形式主要为地板辐射采暖,二级网需求循环水量少。

凤凰彩票注册       2.3   所有的二级站均采用混水直供方式,如图3所示。

凤凰彩票注册1–混水泵;2–止回阀;3–电动调节阀;4–关断阀;5–手动调节阀;6–反冲洗过滤器

图3   混水直供方式

     (1)此方式全系统是连在一起的,运行时系统任何地方失水或倒空(进空气),都会影响全系统的供热,甚至造成全系统无法正常运行。因此,系统运行的稳定性和安全性低,不适合超过200万m2的大中型供热系统;

     (2)由于在直供混水系统中既存在一级网循环泵、又存在多个热力站的混水泵,这些泵同时串联、并联在同一个大系统中,各台泵的运行工况和各种阀门的调节,都会直接影响一级网和二级网的流量和压力的变化。运行时既要保证一级网的水力平衡和理想的水压图状态、又要保证二级网的供热量和供回水压力,因此运行调节难度大。如果没有较好的调控设备和调节手段,就会造成严重的冷热不均或供回水压力不稳的状态,使供热质量难以保证,并对运行人员的技术水平要求较高[2]

凤凰彩票注册     (3)各热力站混水泵的扬程要克服供回水压差及二级站服务区域最高供水高度,混水泵实际作用为扬程泵,耗电量大,且回水系统存在超压隐患。

3   改造方案

       通过对热网的具体分析,在保证用户供暖效果的前提下,考虑运行经济性、可靠性、安全性、控制简单性及投资合理性等因素,提出如下改造方案:

       3.1   不改变首站蒸汽侧的运行参数,保持原一级网回水温度不变,降低一级网流量,提高一级网温度至70℃左右。根据公式,一级网流量减少,温差相应增大,可保证首站提供的热量不变。2016~2017年采暖季热电厂总供暖面积约240万m2,其中南线约170万m2,北线与西线约70万m2。经计算70/45℃供回水温度条件下首站循环水泵流量需求为3100m3/h。目前首站内已有水泵配置为两台扬程为2680m3/h,功率为630kW,扬程为66mH2O的水泵;两台扬程为500m3/h,功率为200kW,扬程为66mH2O的水泵。为节省水泵投资,可将一台2680m3/h水泵与一台500m3凤凰彩票注册/h水泵并联运行,满足首站要求。

       3.2   该热电厂共三条主干线,南线负荷相对稳定,西线与北线是新区,每年负荷变化幅度较大,所以,对南线、西线与北线在二级站的设计上要采取不同的方案,区别对待。对于北线与西线,新增用户较多且多为新建小区采用地板辐射采暖方式较多,将西线与北线原混水直供方式改为板式换热器间接供暖方式,后期大规模增加供暖用户后,供暖系统控制调节简单方便。二级站间接供暖方式原理图如图4。二级站补水定压:西线与北线采用间接连接的二级站,将一级网回水补到水箱内,再由变频补水泵补水定压。补水为一级网处理过的软化水,不需要再次处理水质。系统利用补水泵与膨胀水箱对二级网系统进行单独定压。

1–循环泵;2–板式换热器;3–电动调节阀 ;4–关断阀; 5–手动调节阀;6–反冲洗过滤器
凤凰彩票注册 图4   板式换热器间接换热原理图

凤凰彩票注册       3.3   对于南线,原供热方式为混水直供,且南线多数为老站,采暖负荷相对稳定,考虑一次性改造投资过大,建议分期改造,南线此次不做二级站内设备及管道大规模调整。一级网供水温度提升的情况下,二级站内仅通过调节旁通水管上的电动阀,增大旁通水量,保证二级网流量及供水温度相对改造前变化不大。南线二级网供回水温度55/45℃时,二级站一次水与二次水的混水比为1.5。

       在电力生产机组没有改造种类之前,即在采用凝汽式机组的电力生产模式下,一级网水温一般控制在70℃以下,在此温度参数情况下,供暖总规模约300万m2凤凰彩票注册还是经济的。数年后,电力生产机组变更后,供暖规模也会进一步增加,届时可进一步提高一级网水温,因不需要控制一级网较低的回水温度了,此时再改造南线的二级站,可进一步的降低运行费,届时北线西线二级站方案不变。

4   理论改造效果分析

       4.1   供水温度提升后,管网内水流量大幅减少,管道阻力损失显著下降,能够改善原热网供回水压力不平衡的问题。

       图5为改造后热网主干线水压图,图中看出热网供回水压力损耗明显减少,改善了原交叉的X型管网曲线。水温提升后,南线供暖效果不好的小区可得到有效改善。

凤凰彩票注册图5   供回水温度70℃-45℃北翠分支水压图

       4.2   为保证电力生产的经济性,进凝汽器的回水温度不宜超过45℃。由于西线与北线采取一二次水隔离的方案,且用户多为地板辐射式采暖,因此控制西线与北线低温回水相对容易,也比较有把握。可将西线与北线回水温度控制在40℃以下。南线采用混水直供方式,且用户多为散热器采暖,回水温度不宜太低,因此南线回水温度约为45℃。南线的相对较高的回水与西北线相对较低的回水在首站混合后,可将总回水温度控制在45℃以下是可行的。

       4.3   原首站运行三台水泵,分别为:一台流量5000m3/h,功率为1250kW循环水泵(按流量4500m3/h变频计算,功率911kW);一台流量2680m3/h,功率630kW循环水泵;一台流量500m3/h,功率为200kW混水泵,合计功率为1741kW。
改造后首站并联运行一台2680m3/h、功率630kW水泵和一台500m3/h,功率为200kW水泵,相对原系统首站内可减少功率约911kW,一个采暖季可节约用电量288.6万kW·h。
首站内节省的电量,可并入电网,按0.3元/kW·h入网补贴计算,首站一个采暖季可获得入网补贴86万元。

5   实际改造遇到的问题及效果分析

凤凰彩票注册       5.1   站内情况

凤凰彩票注册     (1)板式换热器采购失误,导致购买的板式换热器进出口管径全部比设计管径小一号到两号,影响一级网的运行调试,且增加一级网循环阻力;

凤凰彩票注册     (2)购买的板式换热器质量不佳,换热系数较低,达不到设计要求,导致换热器换热量小,二级网供水温度升不起来。

     (3)二级站内一级网缺少放气点,部分管道存在气塞现象。

     (4)首站流量500m3凤凰彩票注册/h,功率为200kW混水泵已损坏不能使用,调研不到位。

凤凰彩票注册       5.2   对实际施工过程中存在的问题做出如下解决方案

凤凰彩票注册     (1)对存在较明显的二级网温度低,达不到供暖要求的几个换热站,提出将一级网管道直接插入二级网中,以提高二级网温度保证供暖效果的措施,取得了较好的效果。

     (2)原方案设计首站运行流量计划采用原有的两台水泵(一备一用),运行流量为2680m3/h,并且有500m3/h×台的水泵可调峰使用。后因水泵故障且凝汽器的流量不宜低于3000m3/h,故将设计流量做了调整,并且为节省投资,首站采用了原有额定流量为5000m3/h的水泵变频运行。根据近半个月的外网调试,该水泵在变频运行到一定的频率后,扬程下降,无法满足现有高区直连供系统的正常运行,因此将该水泵的运行流量调整为4400m3/h;在此流量下水泵扬程能够保证系统的正常运行。尽管总的循环量偏高,但利用了原有水泵,方案是可行的。去年供暖面积约190万m2,首站运行流量为6000m3/h;今年供暖面积增加到240万m2,首站流量为4400m3/h;相较于去年流量同比减少了40%,该部分的运行费节省可按此定性。

       5.3   改造效果如下

     (1)运行调试工作主要集中在一级网水力平衡调试,2016~2017年采暖季达到了总体满意的运行目标;但由于板式换热器采购失误,导致购买的板式换热器进出口管径全部比设计管径小一号到两号,给调试工作造成了很大影响。

凤凰彩票注册     (2)通过对供暖用户的实际调查,大部分采暖用户室内温度能够达到21℃左右,一些边户也能够达到18℃左右。同时也改变了往年部分用户开窗放热的现象,保证了能源的有效利用。

     (3)2015~2016年度供热面积为194.3万m2,首站耗电量646.8万kW.h。2016~2017年度供热面积为252.2万m2,首站耗电量387.7万kW·h。首站耗电量同比减少53.8% 。按0.3元/kW·h电厂内部价格计算,节省约135万元;2015~2016年度二级站总电费291.3万元,2016~2017年度二级站总电费368.3万元,二级站电费同比减少2.7%,节省电费约10万元。首站和二级站一个采暖季合计节省的电费约145万元。这个数据仅从首站用电量来看也是相当可观的,若算上省煤量,这个数字会相当可观。

6   关于电力生产更新换代的建议

       6.1   项目现状

       老建筑供暖面积104万m2,新建供暖面积150万m2,日煤耗1200吨左右。锅炉有2台75t的,一台130t的,冬季运行24MW的汽轮机。目前发电煤耗率500g/kW·h。

       6.2   热指标确定

       已有建筑按非节能建筑,新建供热面积按照节能建筑计算。《城镇供热管网设计规范》CJJ34—2010、《民用建筑供暖凤凰彩票注册 与空气调节设计规范》GB 50736—2012和《山东省公共建筑节能设计标准》DBJ 14-036—2006,确定采暖热指标:节能建筑热指标:32W/m2;非节能建筑热指标:45W/m2。

凤凰彩票注册       6.3   采暖热负荷及采暖延时曲线图

       根据建筑分类和采暖热指标,热负荷估算为94.8MW。详见表1。

表1   规划区采暖热负荷估算表

             
       依据最大热负荷计算供热平均系数和最小热负荷系数为:

       K理论平均热负荷= Qpj /Qw =(tnj-tpj) /(tnj-twj凤凰彩票注册)=(18-0)/[18-(-5.8)] =0.76

       K理论最小负荷系数 = Qmin=(tnj-5) /(tnj-twj凤凰彩票注册)=(18-5)/[18-(-5.8)] =0.55

凤凰彩票注册       冬季采暖最大热负荷94.8MW,平均热负荷72.05MW,最小热负荷51.8MW。

凤凰彩票注册图6   采暖延时曲线图

表2   全年采暖热负荷表

凤凰彩票注册       6.4   改造方案

       根据采暖延时曲线图和背压机组的特点,选择机组负荷比平均热负荷稍小一点比较合适[3-4]凤凰彩票注册。改造采用背压机组B12-4.9/0.12,额度进汽量74.14t/h,进汽压力4.9MPa,排汽压力0.12MPa。汽轮机发电热耗率3681.4kj/kW·h,锅炉效率按85%,管道效率96%计算,汽轮机发电煤耗率153.9g/kW·h。

       6.5   节煤量

凤凰彩票注册       按照冬季采暖满负荷年运行2000小时计算,能节标煤量为(500-153.9)×12000×2000/1000=8306.4吨标煤

凤凰彩票注册       6.6   投资及回收期

凤凰彩票注册       设备投资约为550万元,土建及安装费用50万,按照700元/吨计算,每年采暖能节省700×8306.4=581.44万元。

       投资回报期:600÷581.44=1.03年,煤价若大于700元/吨,投资回报期就不到一年。改成背压机后一级网可提高供水温度,水流量可大幅度下调,一级网运行费可降低一倍以上。

参考文献

       [1] 李凌云,王青.混水换热站水利工况分析及应用[J]. 区域供热,2008(4):47–49.

       [2] 华泽杰.高层混水直连供热系统的节能改进[J]. 区域供热,2015(2):76–78.

       [3] 张玉峰,崔健峰,孙迎芬等. 凝汽或抽凝机组改造为背压机组的方法及效益[J].化肥工业,2010,37(5):46–48.

       [4] 刘军,常先江. 用供热补水改抽凝为背压机组的节能方法与效果[J].节能技术,2011,29(6):560–563.

注:本文收录于《建筑环境与能源》2017年3月刊总第3期《2017全国供暖技术年会论文集》中。版权归论文作者所有,任何形式转载请联系作者。