賈裕財(cái)

(大同煤礦集團(tuán)大唐熱電有限公司，山西大同 037003)

熱網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行的分析踐行

賈裕財(cái)

(大同煤礦集團(tuán)大唐熱電有限公司，山西大同 037003)

本文主要是針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理性，導(dǎo)致供熱時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，同時(shí)在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)小的系統(tǒng)方面也存在不足，為此提出了可靠的技改方案，并付諸實(shí)施，保證了熱網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

供熱系統(tǒng);異常情況;加熱器;原因;改造

前言

本工程采用熱水網(wǎng)供熱系統(tǒng)，按照機(jī)組供熱量：采暖期最大熱負(fù)荷374MW，平均熱負(fù)荷248MW;熱網(wǎng)供熱量(四臺(tái)機(jī)組)：748MW;供水及回水溫度：130℃/70℃;供水及回水壓力：145m/43m;額定循環(huán)水量：3554t/h;最大循環(huán)水量：5360t/h;供熱面積：550萬(wàn)平方米。廠區(qū)內(nèi)一級(jí)熱網(wǎng)站每2臺(tái)機(jī)組一套，熱網(wǎng)加熱器供汽管道分別從各臺(tái)汽機(jī)單獨(dú)接出，熱網(wǎng)疏水系統(tǒng)為2臺(tái)機(jī)組公用。

每臺(tái)機(jī)組選用1臺(tái)換熱面積為880平方米的熱網(wǎng)加熱器，每2臺(tái)機(jī)組設(shè)置3臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵，3臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵，均為2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用;熱網(wǎng)加熱器的疏水經(jīng)熱網(wǎng)疏水泵打入除氧器，事故時(shí)直接排入排污降溫井。

熱網(wǎng)補(bǔ)給水除由化學(xué)引來(lái)的軟化水外，另一路為鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器的排污水，熱網(wǎng)定壓壓力為0.4MPa，定壓點(diǎn)在首站熱網(wǎng)循環(huán)泵進(jìn)水母管處。

1.運(yùn)行質(zhì)量

供熱系統(tǒng)中各設(shè)備經(jīng)歷了幾個(gè)供暖期的運(yùn)行，運(yùn)行狀況基本良好，但是也逐漸暴露出些問(wèn)題，針對(duì)系統(tǒng)存在的不足，我們進(jìn)行了多方面的分析論證并進(jìn)行了技改，取得了良好的效果，現(xiàn)就其系統(tǒng)完善情況進(jìn)行實(shí)踐總結(jié)，以便交流(原設(shè)計(jì)熱網(wǎng)系統(tǒng)見(jiàn)圖1)。

圖1 設(shè)計(jì)熱網(wǎng)系統(tǒng)圖

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重缺陷，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法滿足4臺(tái)熱網(wǎng)加熱器同時(shí)并列運(yùn)行，最大供熱面積只能滿足280萬(wàn)平方米。由于1#和2#、3#和4#熱網(wǎng)加熱器供汽分別由各自機(jī)組供給，而疏水則采用并列運(yùn)行，當(dāng)1#和2#、3#和4#機(jī)組四抽壓力不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致1#和2#、3#和4#熱網(wǎng)加熱器水位出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致1#和2#、3#和4#熱網(wǎng)加熱器中某臺(tái)滿水而另一臺(tái)無(wú)水的現(xiàn)象，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行，故在熱網(wǎng)疏水泵的出、入口母管上分別各自加裝了2道分段門(mén)，這對(duì)于熱網(wǎng)加熱器在全部投入運(yùn)行時(shí)較為穩(wěn)定(見(jiàn)圖2)。

1.2 廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱站與熱網(wǎng)加熱器不能并列運(yùn)行，只能滿足一方運(yùn)行。尤其是在一次網(wǎng)熱負(fù)荷很大的情況下，熱網(wǎng)加熱器的負(fù)壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱器的負(fù)壓，導(dǎo)致進(jìn)入廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱器的汽量很小，不能滿足自用暖氣的需求。所以廠內(nèi)熱網(wǎng)加熱站的汽源改由汽平衡母管供給，極大地滿足了自身冬季供暖的需求。

1.3 熱網(wǎng)流量計(jì)安裝在廠房外，由四抽蒸汽伴熱，初期經(jīng)常凍壞，雖加裝了電伴熱類(lèi)似情況也時(shí)有發(fā)生，造成了與外界進(jìn)行供熱結(jié)算的糾紛，現(xiàn)改成三抽蒸汽伴熱保證了熱網(wǎng)計(jì)量的正常運(yùn)作。

1.4 更換了疏水調(diào)整門(mén)。由于最初安裝的疏水調(diào)整門(mén)漏量大，調(diào)節(jié)線性差故而會(huì)引起疏水管道振動(dòng)、疏水泵損壞和汽蝕損傷葉輪的事件時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致供熱運(yùn)行工況極不穩(wěn)定。自從更換了質(zhì)量可靠的疏水調(diào)整門(mén)，基本沒(méi)有與此相關(guān)的事故發(fā)生。

1.5 加熱器滿水，四抽管道返水造成汽輪機(jī)水沖擊是屬于特別重大事故，雖然四抽至熱網(wǎng)加熱器管道裝有水壓逆止門(mén)、快關(guān)門(mén)、支管進(jìn)汽電動(dòng)蝶閥，但不能絕對(duì)避免該事故的發(fā)生，為此在快關(guān)門(mén)后又加裝了一道電動(dòng)總門(mén)，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.6 熱網(wǎng)供、回水一次總門(mén)前增設(shè)連通管閥，這樣在熱網(wǎng)停運(yùn)期間，關(guān)閉供、回水一次總門(mén)，打開(kāi)連通管閥，在不影響外網(wǎng)的情況下，公司的熱網(wǎng)循環(huán)泵和熱網(wǎng)疏水泵在檢修完，隨時(shí)可進(jìn)行試轉(zhuǎn)，有問(wèn)題及時(shí)處理，有力地保證了一次網(wǎng)的保質(zhì)、保量準(zhǔn)時(shí)投運(yùn)，試運(yùn)完成關(guān)閉連通管閥，打開(kāi)供、回水一次總門(mén)，恢復(fù)到備用狀態(tài)。

1.7 增加了熱網(wǎng)抽汽流量計(jì)，這樣就可以對(duì)熱網(wǎng)的熱負(fù)荷進(jìn)行校核計(jì)算。

2.運(yùn)行中的熱網(wǎng)可能出現(xiàn)的異常情況分析及應(yīng)對(duì)

2.1 熱網(wǎng)加熱器水側(cè)超壓的原因。升溫的過(guò)程中，由于二次網(wǎng)熱交換滯后，造成壓力升高的速率快于溫度升高的速率，防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在升溫前停止補(bǔ)水降低回水壓力;若二次網(wǎng)全部或部分突然停運(yùn)，以及熱網(wǎng)循環(huán)泵突然停運(yùn)，若處理不當(dāng)，均會(huì)引起熱網(wǎng)供水超壓損壞設(shè)備，此時(shí)，應(yīng)積極的聯(lián)系運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)設(shè)備，如短時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)運(yùn)行，熱網(wǎng)加熱器汽側(cè)要立即退出運(yùn)行，壓力上升過(guò)快時(shí)，須打開(kāi)水側(cè)排空門(mén)泄壓;汽側(cè)超壓，開(kāi)大旋轉(zhuǎn)隔板，直至退出熱網(wǎng)加熱器的汽側(cè)運(yùn)行。

圖2 技改后的熱網(wǎng)系統(tǒng)圖

2.2 熱網(wǎng)加熱器管束振動(dòng)的原因：(1)汽流速度是引起管系，加熱器振動(dòng)的根源，比容增大是引起流速增大的主要原因;(2)汽側(cè)壓力低，蒸汽過(guò)熱度較大時(shí)，比容大，導(dǎo)致蒸汽流速提高;(3)采用汽側(cè)節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，進(jìn)汽量分配不均勻;(4)加熱器內(nèi)空氣積聚量較大.所以應(yīng)采取均勻節(jié)流進(jìn)汽量，打開(kāi)汽側(cè)排空門(mén)等手段消除振動(dòng)。

2.3 熱網(wǎng)循環(huán)泵出水管振動(dòng)的原因，一方面是管道內(nèi)有空氣未排盡;另一方面是并聯(lián)運(yùn)行的泵出口壓力偏差大形成彼此水沖擊。解決這些問(wèn)題的方法是在管道的最高處打開(kāi)排空門(mén)邊循環(huán)邊排空氣，調(diào)整液偶轉(zhuǎn)速，使其電機(jī)電流相近。

2.4 進(jìn)汽門(mén)全開(kāi)也不過(guò)流。究其原因是加熱器內(nèi)積聚大量的空氣而排不出去阻礙了熱交換的進(jìn)行，這種情況下只要打開(kāi)事故放水門(mén)或汽側(cè)排空門(mén)，排出里面的空氣即可。

2.5 運(yùn)行中有時(shí)突然出現(xiàn)熱井水位高而抽不下去。首先，檢查疏水泵或其電機(jī)是否有異常，其次，檢查疏水泵出入口母管分段門(mén)就地是否在關(guān)閉位置、疏水調(diào)整門(mén)可靠的調(diào)整度以及進(jìn)汽量是否突然減少，還有一種可能是加熱器內(nèi)漏，這就需靠化驗(yàn)疏水品質(zhì)來(lái)鑒定。

2.6 水側(cè)排空門(mén)設(shè)置不合理也會(huì)帶來(lái)副作用。如設(shè)置在廠房外的排空門(mén)，由于保溫不良，冬季引發(fā)凍裂的事故時(shí)有發(fā)生，給熱網(wǎng)的檢修增加了很大的難度，若它不處于主管道的最高處，盡可能的少保留，排空門(mén)盡量在廠房?jī)?nèi)的最高處設(shè)置。

2.7 就地溫度表安裝。其設(shè)計(jì)安裝成套管式的，在失靈的情況下便于在運(yùn)行中更換。

2.8 假水位的判斷以及引發(fā)的不良后果。首先注意水位計(jì)后面的反光板，水位計(jì)有水位的部分，由于光在水中發(fā)生折射，反光板上的斜線條應(yīng)向相反方向傾斜，沒(méi)有水位的部分無(wú)此現(xiàn)象。另外，假水位一般是靜止的，沒(méi)有一點(diǎn)波動(dòng)。如懷疑是假水位，首先應(yīng)檢查水位計(jì)的連通閥是否在開(kāi)啟位置，再檢查是否有空氣阻塞和連通管阻塞等。還有在一臺(tái)加熱器遠(yuǎn)方水位顯示正常而就地水位已經(jīng)超限，它會(huì)聯(lián)開(kāi)該單元的熱網(wǎng)加熱器進(jìn)出水旁路門(mén)，會(huì)導(dǎo)致另一臺(tái)熱網(wǎng)加熱器工況的突變，同時(shí)聯(lián)啟熱網(wǎng)疏水泵。

2.9 閥門(mén)傳動(dòng)時(shí)容易發(fā)生的事故。在傳動(dòng)熱網(wǎng)加熱器電動(dòng)總門(mén)和快關(guān)閥時(shí)，首先要手動(dòng)校嚴(yán)去熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽分支門(mén)，其次電動(dòng)總門(mén)和快關(guān)閥前后疏水門(mén)必須打開(kāi)進(jìn)行充分暖管，電動(dòng)總門(mén)傳動(dòng)完后也須手動(dòng)校嚴(yán)，方可再進(jìn)行下一步工作，否則會(huì)引起抽汽管道和熱網(wǎng)加熱器的振動(dòng)而損壞設(shè)備。

2.10 加熱器掉事故放水門(mén)聯(lián)開(kāi)后，事故放水管發(fā)生振動(dòng)。原因是出水管的位置高于熱井位置，事故放水門(mén)打開(kāi)后，該管內(nèi)的水要倒流，由于進(jìn)汽電動(dòng)門(mén)聯(lián)關(guān)后不是很?chē)?yán)，加熱器內(nèi)也有少量的蒸汽要排出，故在管道內(nèi)形成汽水兩相流流動(dòng)從而產(chǎn)生振動(dòng)。發(fā)生類(lèi)似事件后先要降低水位，關(guān)閉事故放水門(mén)，再進(jìn)行下一步工作。

2.11 旁通定壓不起作用。

3.目前還存在的隱患會(huì)影響到熱網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行因素

3.1 熱井容積小，蓄水量少，導(dǎo)致熱網(wǎng)水位無(wú)法調(diào)整，經(jīng)常處于無(wú)水位運(yùn)行狀態(tài)，疏水泵汽蝕頻發(fā)，熱網(wǎng)效率低下，管束沖刷加劇，運(yùn)行中疏水調(diào)整門(mén)開(kāi)度只能靠以疏水泵電流波動(dòng)很小、熱網(wǎng)水位保持最低、熱網(wǎng)疏水泵聲音正常、管道不振動(dòng)為原則來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

3.2 熱網(wǎng)疏水泵備用不足。兩臺(tái)加熱器共用一臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵作為備用泵，若某臺(tái)加熱器疏水泵有故障，備用熱網(wǎng)疏水泵運(yùn)行，此時(shí)另一臺(tái)熱網(wǎng)器疏水泵也有故障，該臺(tái)加熱器只能退出運(yùn)行。如果再增加一臺(tái)熱網(wǎng)疏水泵，就能保證一備一用，提高熱網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

3.3 疏水調(diào)整門(mén)后疏水均并入到一根母管，若母管側(cè)只要有故障，4臺(tái)熱網(wǎng)加熱器必須全部退出運(yùn)行才能處理，條件允許的情況下，改造成既可單元制運(yùn)行，也可母管制運(yùn)行，在局部故障情況下，影響范圍小。

3.4 抽汽壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)值0.37MPa;抽汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值170℃，致使熱網(wǎng)供水溫度最高達(dá)115℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了設(shè)計(jì)值130℃。

3.5 熱網(wǎng)突然掉后的現(xiàn)象：真空迅速降低，熱井水位上升，供水溫度突降，此時(shí)應(yīng)迅速降低負(fù)荷，提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，若空冷備用街區(qū)進(jìn)汽門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，可先迅速開(kāi)啟該門(mén)，避免由于真空低而掉機(jī)，然后再作相關(guān)調(diào)整。

4 運(yùn)行中可能出現(xiàn)的其它異常事件及原因分析

4.1 汽輪機(jī)抽汽溫度變化的原因有：①蒸汽流量或負(fù)荷變化;②汽量改變;③抽汽管倒入冷汽或水使抽汽溫度下降，如加熱器管子泄漏，疏水系統(tǒng)倒流，備用汽系統(tǒng)倒流，抽汽管積疏水等;④汽輪機(jī)葉片故障，旋轉(zhuǎn)隔板誤動(dòng)。

4.2 加熱器出水溫度變化的原因有：①加熱器進(jìn)汽壓力變化;②汽輪機(jī)負(fù)荷變化;③水流量變化;④進(jìn)水溫度變化;⑤加熱器管束表面結(jié)垢或堵塞;⑥加熱器水位過(guò)高;⑦加熱器汽側(cè)不嚴(yán);⑧加熱器內(nèi)積聚空氣;⑨旋轉(zhuǎn)隔板動(dòng)作;⑩抽汽門(mén)、逆止門(mén)、進(jìn)汽門(mén)失靈卡澀。

4.3 加熱器投運(yùn)送汽時(shí)，發(fā)生管道振動(dòng)沖擊的原因是：①供熱管道停止運(yùn)行后，疏水未放，管道內(nèi)積水;②供熱管道投入運(yùn)行時(shí)，未充分進(jìn)行暖管疏水，閥門(mén)開(kāi)啟太快，大量蒸汽進(jìn)入冷管道，遇冷突然凝結(jié)，造成汽水撞擊;③管道溫度急劇變化而膨脹不均勻所致。

4.4 一般表面式加熱器，端差不超過(guò)3～7℃。端差每降低1℃，真空可提高0.3%，汽耗可降低0.27%，一般凝汽器端差為5～7℃。熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行中端差值增大的原因有：①加熱器管束內(nèi)、外壁結(jié)垢，傳熱阻力增大;②加熱器汽側(cè)聚積空氣過(guò)多，包圍管束形成空氣層，增大傳熱阻力;③疏水水位高，淹沒(méi)部分管束，熱交換有效面積減少，疏水過(guò)冷卻度增大;④疏水水位過(guò)低，蒸汽混合疏水一起排出形成疏水溫度升高;⑤冷卻水進(jìn)水溫度低。

4.5 熱網(wǎng)加熱器管束泄漏或破裂的危害，尤其是破裂在加熱器運(yùn)行中危害最深，如監(jiān)視疏忽，處理不當(dāng)，不嚴(yán)重時(shí)只是影響熱網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性下降，嚴(yán)重時(shí)造成加熱器滿水，水進(jìn)入供汽管道及供汽汽輪機(jī)，引起強(qiáng)烈振動(dòng)或造成汽輪機(jī)水沖擊，熱網(wǎng)不能運(yùn)行。

綜上所述，要想使熱網(wǎng)能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行還須積累充分的經(jīng)驗(yàn)和豐富的理論，并把二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，才能保證熱網(wǎng)長(zhǎng)期處于健康的運(yùn)行狀態(tài)。

The Experimental Analysis of Heat Supply Network Operation Safely and Reliably

JIA Yu－cai

(Datong Coal Mine Group Datang Thermal Power Co.，Ltd，Datong 037003，China)

The unreasonable system design has caused the thermal load cannot be reach when supplying heat.At the same time，small system shortages are discovered in the operation.Aiming at the above problems，this paper puts forward the dependable technical improvement scheme，and putting it into execution guarantees the heat supply network operation with safety，stability，and economy.

heat supply system;abnormal condition;heating apparatus;reason;reform

TK288 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1671－3974(2011)04－0068－03

2011－05－23

賈裕財(cái)(1969－)，男，大學(xué)，大同煤礦集團(tuán)大唐熱電有限公司工程師。