許冰，宋宏飛

(丹東金山熱電有限公司，遼寧 丹東 118000)

熱電廠熱源側一次網水系統(tǒng)環(huán)并研究

許冰，宋宏飛

(丹東金山熱電有限公司，遼寧 丹東 118000)

某熱電廠熱網一、二期一次網水系統(tǒng)獨立運行，熱網一、二期回水管路設有聯絡閥門，供水管路也在多處設有聯絡門。為實現熱網一、二期9臺熱網循環(huán)泵互相備用，解決熱網二期單臺熱網加熱器超流量運行問題，最大限度發(fā)揮熱泵與電蓄熱裝置的性能優(yōu)勢，進行了一、二期一次網水系統(tǒng)環(huán)并運行試驗。試驗數據分析結果顯示，有效提高了供熱的可靠性、靈活性與經濟性。

熱電廠；熱網；一次網水系統(tǒng)；環(huán)并；熱泵；電蓄熱裝置；熱網循環(huán)泵

0 引言

某熱電廠位于遼東半島經濟開放區(qū)東南部鴨綠江與黃海的匯合處，市區(qū)地理坐標為東經124°23′，北緯40°7′。冬季供暖期151 d，冬季雖長，但寒冷天氣較短，11月與3月平均氣溫為-1～8 ℃，最冷1月平均氣溫為-12～-3 ℃。熱網工程一期老城區(qū)供熱掛網面積達1 500萬m2，實供1 140萬m2，二期新城區(qū)供熱掛網面積達450萬m2，實供165萬m2，一、二期合計實供面積為1 305萬m2。

1 熱源側系統(tǒng)概況

1.1裝機概況

該熱電廠裝有2臺330 MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、雙排汽、采暖抽汽、凝汽式機組，分別于2012年9月和2012年12月投產，并于2012年11月1日對外供熱。機組平均采暖抽汽量為550 t/h，采暖抽汽壓力為0.291 MPa，采暖抽汽溫度為203 ℃。熱網首站配有4臺換熱面積為2 800 m2的臥式高效汽水熱交換器，供熱能力為836.5 MW，設計最大供熱面積為1 780萬m2。

1.2熱泵概況

為適應城市發(fā)展的需要，保證國家節(jié)能減排目標順利達成，該熱電廠于2015年8月新增了6臺52.34 MW 吸收式溴化鋰熱泵來回收機組循環(huán)水余熱對熱網水進行加熱，并于2015 年11 月8日投運。6臺熱泵回收機組循環(huán)水余熱130 MW，熱泵總制熱量為314 MW。經華電電力科學研究院性能考核試驗后確認：投運熱泵時發(fā)電煤耗為223.70 g/(kW·h)，供電煤耗為248.70 g/(kW·h)；不投運熱泵時發(fā)電煤耗為246.43 g/(kW·h)，供電煤耗為273.41 g/(kW·h)。通過對比發(fā)現，投運熱泵后發(fā)電煤耗下降22.73 g/(kW·h)，供電煤耗下降24.71 g/(kW·h)，機組經濟性明顯提高。

1.3電蓄熱裝置概況

為加快新能源技術創(chuàng)新，挖掘燃煤機組調峰潛力，全面提高系統(tǒng)調峰和新能源消納能力，實現熱電解耦并提升機組運行靈活性，該熱電廠于2016年10月20日開工新建260 MW固體電蓄熱裝置，用于冬季供暖期電廠深度調峰，并于2017年2月28日完成固體電蓄熱裝置充電試運行。固體電蓄熱裝置蓄熱能力為260 MW，供熱能力為72 MW，可增加供熱面積約153萬m2。在電網低谷調峰時段或風力發(fā)電的棄風電時段，電網為電蓄熱裝置供電，電蓄熱裝置將電能轉換為熱能供熱網水加熱。

1.4供熱系統(tǒng)運行方式

該熱電廠供熱系統(tǒng)設計為熱源側和熱網側。熱源側由供熱機組可調節(jié)抽汽通過熱網首站熱網換熱器加熱熱網水，即一次網熱水供給熱網側。熱網側則由城區(qū)內各個換熱站組成，來自一次網的高溫水經各換熱站內的板式換熱器將二次網的水加熱后供到各熱用戶[1]。根據供熱市場形勢變化、城市規(guī)劃調整以及電力市場熱電解耦的現實需求情況，該熱電廠又安裝了熱泵和電蓄熱裝置。由于城區(qū)為狹長布局，新、老城區(qū)位于熱電廠兩側，老城區(qū)為規(guī)劃設計供暖區(qū)域，新城區(qū)為調整增加的供暖區(qū)域，故分別被稱為一期和二期熱網。熱網一、二期一次網水系統(tǒng)分別采用母管式布置方式[2]。熱網一期一次網水系統(tǒng)總循環(huán)水量設計為10 000 t/h，布置5臺熱網循環(huán)泵，#1機組側安裝3臺，#2機組側安裝2臺。分別從2臺機組廠用6 kV母線接引，其中1A熱網循環(huán)泵從6 kVⅠA段接引，1B，1C熱網循環(huán)泵從6 kVⅠB段接引，2A熱網循環(huán)泵從6 kVⅡA段接引，2B熱網循環(huán)泵從6 kVⅡB段接引，3運2備，泵額定流量為3 000 t/h，額定揚程為135 m。熱網二期布置4臺熱網循環(huán)泵，從熱網二期6 kV母線接引，熱網二期6 kV A段從#1機組廠用6 kVⅠA段接引，熱網二期6 kV B段從#2機組廠用6 kVⅡA段接引，熱網二期6 kV A，B段設有聯絡開關，其中A，C熱網循環(huán)泵從二期6 kV A段接引，B，D熱網循環(huán)泵從二期6 kV B段接引，2運2備，泵額定流量為3 000 t/h，額定揚程為135 m。熱網一、二期采用除氧軟化水定壓補水，按系統(tǒng)循環(huán)水量的1.0%設計，定壓值為0.35 MPa。

圖1 熱網一、二期熱源側一次網系統(tǒng)

正常運行情況下，熱網一期運行3臺熱網換熱器，即#1機組#1，#2熱網換熱器及#2機組#1熱網換熱器，當熱網一期運行3臺及以上熱網循環(huán)泵時，3臺熱網換熱器均投入運行(熱網換熱器正常流量為3 000 t/h，最大流量為3 300 t/h)；穩(wěn)定運行時，供水流量需8 600 t/h，供水壓力需1.06 MPa，回水流量為8 500 t/h，回水壓力為0.32 MPa。熱網二期運行1臺熱網換熱器，即#2機組#2熱網換熱器，運行2臺熱網循環(huán)泵；穩(wěn)定運行時，供水流量需4 400 t/h，供水壓力需0.84 MPa，回水流量為4 400 t/h，回水壓力為0.41 MPa。一期供、回水流量計存在誤差，回水流量始終比供水流量低180～200 t/h，二期供、回水流量偏差在允許范圍內。現階段一次網運行方式為：熱網一期回水先進入熱泵加熱后回到熱網換熱器進一步加熱外供，熱網二期回水先進入#2機組#2熱網換熱器加熱后再進入電蓄熱裝置繼續(xù)加熱外供。熱網一、二期一次網水系統(tǒng)各自獨立運行，如圖1所示。

2 熱網環(huán)并試驗

2.1試驗目的

供熱期熱網一期運行3臺熱網循環(huán)泵、3臺熱網換熱器，一次網水流量為9 000 t/h左右；熱網二期運行2臺熱網循環(huán)泵、1臺熱網換熱器(#2機組#2熱網換熱器)，一次網水流量為4 700 t/h左右，熱網二期熱網換熱器超流量運行。該熱電廠希望通過此次在線試驗實現一、二期9臺熱網循環(huán)泵互相備用，解決熱網二期單臺熱網加熱器超流量運行問題，最大限度發(fā)揮熱泵與電蓄熱裝置的性能優(yōu)勢，提高供熱的安全性、可靠性、靈活性與經濟性。試驗期間工況變化較為頻繁，會對熱網系統(tǒng)產生影響，事先應與供熱調度協(xié)調好。

2.2試驗過程

此次試驗過程中一期流量通過調節(jié)一期熱網循環(huán)泵液力偶合器開度進行變速調節(jié)，二期流量采用二期熱網循環(huán)泵出口門節(jié)流方式進行調節(jié)。降低一期熱網循環(huán)泵出力，調整熱網一、二期回水壓力平衡，開啟熱網一、二期回水聯絡一次門，緩慢開啟熱網一、二期回水聯絡二次門，此時熱網一、二期回水開始混合。逐漸開啟一期熱網循環(huán)泵出口至#2機組#2熱網換熱器入口手動門，開啟此門過程中由于熱網一期供水壓力略大于熱網二期供水壓力，熱網一期供水壓力和流量下降，熱網二期的供水壓力和流量上漲，一、二期供水開始在#2機組#2熱網換熱器入口第1次混合。逐漸開啟熱網二期熱網循環(huán)泵出口至#2機組#1熱網換熱器入口電動蝶閥，一、二期供水在#2機組#1熱網換熱器入口第2次混合。逐漸開啟#2機組#1，#2熱網換熱器出口聯絡電動蝶閥，此時熱網一期供水通過此蝶閥流向熱網二期，熱網一期供水壓力和流量下降，熱網二期供水壓力和流量上漲，一、二期熱網水壓力與溫度平衡。環(huán)并過程試驗數據見表1。

表1 環(huán)并過程試驗數據

表2 流量調節(jié)過程試驗數據

逐漸關小#2機組換熱器出口至二期供水電動蝶閥，限制熱網水通向二期的流量后一期流量增加。通過試驗數據發(fā)現，一期流量增加、二期流量減小，一期壓力增加、二期壓力減小，一期與二期熱網水充分混合。流量調節(jié)過程試驗數據見表2。逐漸開啟熱網一期供、回水至電蓄熱裝置一、二次門，通過一期至電蓄熱裝置旁路門調整供水壓力平衡，此時熱網一期與熱網二期徹底環(huán)并，試驗結束。

2.3數據分析

試驗前，當熱網一期與二期獨立運行時，所需循環(huán)水總流量為一期供水量8 660 t/h與二期供水量4 434 t/h的總和，即13 094 t/h，回水總流量為一期8 479 t/h和二期4 463 t/h的總和，合計12 942 t/h；經過環(huán)并調整后一、二期供水流量分別為8 112 t/h和4 199 t/h，回水流量分別為8 118 t/h和3 937 t/h，即供水總流量為12 311 t/h，回水總流量為12 055 t/h。

續(xù)表

因二期熱網循環(huán)泵出口流量采用出口門節(jié)流調節(jié)，泵出口母管憋壓，此次試驗不能將試驗工況調整到正常運行工況，供水總流量比正常值低1 593 t/h，這種情況可以在二期熱網循環(huán)泵變頻調節(jié)投入運行后得到徹底解決。從一、二期回水流量看，一期回水流量明顯增加，二期回水流量明顯降低，說明部分(約420 t/h)熱網二期回水與一期回水同時流經熱泵吸熱，有效地利用了熱泵，提高了經濟性。

現有的6×52.34 MW溴化鋰吸收式熱泵整體對外制熱量為314 MW，在供熱的初、末期按采暖供熱指標26 W/m2考慮(實際可能更低)，可供面積為1 185萬m2，不僅能滿足一期熱網供暖需求，還可以帶二期部分供暖負荷。這樣便可以充分發(fā)揮熱泵的效用，提高其利用率和效率，供暖溫度不足部分可由電蓄熱裝置補充。

3 結論

現有6×52.34 MW溴化鋰吸收式熱泵，在供熱初、末期不僅能滿足一期熱網供暖需求，還可以帶二期部分供暖負荷。環(huán)并后在供熱初、末期可以僅通過高效節(jié)能的熱泵帶一期與二期熱網運行，電蓄熱裝置作為一期或者二期熱網溫度調節(jié)的補充，熱網換熱器作為尖峰補償，達到節(jié)能減排的效果。

因初設時熱網一、二期供水系統(tǒng)管徑設計流量均為10 000 t/h，在保證系統(tǒng)不超壓且水循環(huán)暢通的前提下，最大流量為12 000 t/h，而正常供暖一、二期需要的總流量為13 100～14 000 t/h，故需要熱網一期和二期均有熱網循環(huán)泵運行。為了保證一次網水系統(tǒng)運行的可靠性，建議熱網一期運行3臺熱網循環(huán)泵，熱網二期運行2臺熱網循環(huán)泵。環(huán)并后熱網一期5臺熱網循環(huán)泵與二期4臺熱網循環(huán)泵可以相互備用，增加了熱網循環(huán)泵運行的靈活性與可靠性。

此次試驗二期熱網循環(huán)泵出口門調節(jié)流量過程中出現泵出口母管憋壓的情況，不能將試驗工況調整到正常運行工況，后續(xù)可通過增加二期熱網循環(huán)泵變頻控制來實現靈活調節(jié)。

試驗過程中，熱力系統(tǒng)中部分熱工表計指示與實際值存在偏差，建議該電廠對熱網系統(tǒng)的流量計、溫度計等進行校驗，不但有利于運行監(jiān)視、調整供水參數，而且有利于供熱量的統(tǒng)計、核算。

此次熱網環(huán)并試驗成功，使得一次網系統(tǒng)運行更加靈活可靠，對于供熱調整和安全穩(wěn)定經濟運行具有指導意義。

[1]秦緒忠，江億.多熱源并網供熱的水利優(yōu)化調度研究[J].暖通空調，2001,31(1)：11-16.

[2]秦冰.淺析惠天熱電三部熱網雙熱源聯網供熱技術[J].區(qū)域供熱，2015(4)：79-84.

(本文責編：劉芳)

2017-05-03；

:2017-05-31

TM 621.4

：B

：1674-1951(2017)06-0047-04

許冰(1986—) ，男，遼寧丹東人，工程師，工學碩士，從事熱電廠集控運行工作(E-mail:xb401576441@126.com)。

宋宏飛(1974—)，男，遼寧鐵嶺人，助理工程師，從事熱電廠燃料運行工作(E-mail:tlcshf@163.com)。