低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)的運行管理

摘 要

摘要：對低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)發(fā)電機組的安全運行、管網(wǎng)失水的控制、熱網(wǎng)水力調節(jié)、熱網(wǎng)監(jiān)控與熱計量進行了探討。關鍵詞：低真空循環(huán)水供熱；運行管理；管網(wǎng)失水；水力調節(jié)；熱網(wǎng)監(jiān)控；熱
摘要：對低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)發(fā)電機組的安全運行、管網(wǎng)失水的控制、熱網(wǎng)水力調節(jié)、熱網(wǎng)監(jiān)控與熱計量進行了探討。
關鍵詞：低真空循環(huán)水供熱；運行管理；管網(wǎng)失水；水力調節(jié)；熱網(wǎng)監(jiān)控；熱計量
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
    由于近年來供暖熱負荷需求增長較快，加之熱電廠的供熱能力不足，煤價上漲，熱電企業(yè)效益逐年下滑。要擴大供熱能力，就需要充分挖掘潛力，進行節(jié)能改造。通過考察論證，我公司在2006—2009年對2×12MW、1×24MW抽凝式汽輪發(fā)電機組進行了低真空循環(huán)水供熱改造[1]，提高汽輪機的排汽溫度，將凝汽器的循環(huán)水作為熱網(wǎng)熱水為熱用戶供熱，實現(xiàn)低真空循環(huán)水供熱，2010—2011年供暖期供熱面積達到200×104m2。
    雖然改造工作已完成，但低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)的運行管理是一項長期且艱巨的工作。在考察中我們發(fā)現(xiàn)，有的熱電企業(yè)由于運行管理出現(xiàn)問題，導致熱網(wǎng)失水量大，無法控制，不能保證熱電機組的安全運行；供熱系統(tǒng)無熱計量措施，仍按面積收費，出現(xiàn)熱量大量損失等情況。因此，無論在改造中還是在運行管理中，都應充分借鑒他人的經(jīng)驗，吸取他人的教訓，根據(jù)實際供熱情況，實事求是地提出及落實各項措施，從而做好低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)運行管理工作。
2 發(fā)電機組的安全運行
    由于低真空循環(huán)水供熱改變了發(fā)電機組的設計運行參數(shù)，勢必對發(fā)電機組造成一定的影響。為保障發(fā)電機組的安全運行，主要工作集中在以下幾個方面。
   ① 凝汽器承壓
   經(jīng)過改造，凝汽器已成為供熱系統(tǒng)的熱源，工作壓力波動范圍較大。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)問題時，凝汽器瞬間承壓可能達到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)設備廠家提供的數(shù)據(jù)，凝汽器的實際承壓能力可達到0.6MPa，能夠包滿足承壓要求。但是為了應對熱網(wǎng)突然解列等特殊情況，仍采取了以下措施：
    a.3臺發(fā)電機組已經(jīng)運行6年，部分凝汽器銅管已經(jīng)發(fā)生泄漏，并存在比較嚴重的結垢問題?？紤]實際低真空循環(huán)水供熱后，回水壓力增加，并為了提高熱高換熱效率，將凝汽器內原有銅管全部更換為雙螺紋不銹鋼鋼管，增強了凝汽器的承壓能力和換熱效果。b.換熱首站設置4臺熱水循環(huán)泵，3用1備，選取運行中的1臺與備用循環(huán)泵進行連鎖控制，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0.2MPa。
   ② 凝汽器結垢
   在進行低真空循環(huán)水供熱改造前，發(fā)電機組已運行6年，凝汽器內銅管結垢、堵塞情況嚴重，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。在負荷一定的情況下，循環(huán)水溫升將超過設計值。為了避免出現(xiàn)上述問題，采取了以下措施：采用熱電廠內經(jīng)過反滲透處理的除鹽水作為補充水，有效阻止了結垢；在熱網(wǎng)回水管道上加裝除污器，并且在運行期間定期加藥，有效地改善了循環(huán)水質，防止凝汽器堵塞。將銅管更換為雙螺紋不銹鋼管，增強了對管內水流的擾動，降低結垢概率，也增大了傳熱系數(shù)。
   ③ 供熱系統(tǒng)補水
   熱網(wǎng)循環(huán)水采用熱電廠內經(jīng)過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)補水的需要。在換熱首站設有1臺軟水箱和2臺補水泵，補水泵采用變頻控制，以便控制熱網(wǎng)壓力恒定。
   ④ 機組運行方式
   低真空循環(huán)水供熱屬汽輪機的一種變工況運行方式。經(jīng)過改造，凝汽器成為供熱系統(tǒng)的熱源，熱網(wǎng)中的熱用戶相當于冷卻塔，利用汽輪機的排汽加熱循環(huán)水。
   在實際工程中，對循環(huán)水流程進行改造，加裝電動調節(jié)閥，確保凝汽器能在熱網(wǎng)與冷卻塔間進行切換。根據(jù)供暖熱負荷的需要，調整投運凝汽器數(shù)量，不用于對外供熱的凝汽器循環(huán)水仍通過冷卻塔。由于發(fā)電機組為抽凝式汽輪發(fā)電機組，改造后，可以通過調整電負荷和抽汽量控制發(fā)電機組排汽量，從而保證循環(huán)水溫度在要求范圍內，保持發(fā)電機組經(jīng)濟安全運行。
3 管網(wǎng)失水的控制
    對于管網(wǎng)大量失水，若補水不足，將影響汽輪機的安全運行，并損失大量的除鹽水和熱量。解決及控制方法為：
    ① 方法1
    用戶熱力站安裝計量裝置并實現(xiàn)遠傳。在用戶熱力站，供回水管道分別安裝標定的超聲渦街流量計以及溫度計、壓力表。所有信號：瞬時流量、熱量、溫度、壓力、失水量以及累計流量、熱量、失水量都通過GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線服務)直接上傳到監(jiān)控中心，操作人員隨時對管網(wǎng)的失水情況進行監(jiān)測。
    ② 方法2
    用戶熱力站的供水管道安裝遠程控制電動閥門，若出現(xiàn)大量失水，或需調節(jié)該用戶熱力站的流量時，監(jiān)控人員在監(jiān)控中心內即可進行操作。
    ③ 方法3
    熱用戶選擇和失水管理。在選擇熱用戶時，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，對用戶失水率進行規(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用。
4 熱網(wǎng)水力調節(jié)
   ① 換熱首站
   為了較好地實現(xiàn)水力平衡，并保證熱用戶不超壓，經(jīng)過多方咨詢和考察，最終在換熱首站內采用自力式壓差控制閥和電動調節(jié)閥配合的方式實現(xiàn)熱網(wǎng)的水力平衡調節(jié)。
   ② 監(jiān)控中心
   每個用戶熱力站的現(xiàn)場數(shù)據(jù)都隨時通過GPRS上傳到監(jiān)控中心，操作人員能實時掌握整個熱網(wǎng)的狀況，在采用自力式壓差控制閥進行水力平衡粗調的前提下，再根據(jù)各個用戶熱力站的實際運行情況，通過電動調節(jié)閥對用戶熱力站流量進行微調，從而調節(jié)整個熱網(wǎng)的水力平衡。
   ③ 不利環(huán)路
   根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)和水力計算結果，找出最不利環(huán)路，采用水力平衡調節(jié)的方法進行調節(jié)，如果仍然不能解決，就需要采取以下方法：
    a.對整個熱網(wǎng)進行水力計算，對最不利環(huán)路采取逐步加大管徑的方法進行計算，直至找出最合適的管徑，根據(jù)計算結果將最不利環(huán)路的管道進行更換。b.將規(guī)格較大的支線末端連接起來，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、報警分析、報表功能、調控功能等。組態(tài)監(jiān)控軟件動態(tài)監(jiān)測每個用戶熱力站的運行情況，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)場的模擬量(壓力、溫度、流量等)、狀態(tài)量(泵、閥門狀態(tài))的測量，并完成相應物理量的上下限比較以及全網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示、自動控制等功能，可以方便地顯示熱力站的最新數(shù)據(jù)。對于歷史數(shù)據(jù)，組態(tài)監(jiān)控軟件會自動將各熱力站的運行數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，以方便分析使用。通過組態(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U盤將歷史數(shù)據(jù)導出并打印。
    在每個用戶熱力站內設置封閉的熱計量間，按計量的用熱量收費。流量測量采用超聲渦街流量計，溫度測量采用精密鉑電阻PT1000，壓力測量采用3351壓力變送器，二次儀表采用小型化流量積算無紙記錄儀，計量裝置必須經(jīng)過國家認可的計量檢測部門檢測合格。熱計量間要求保證流量計對直管段長度的安裝要求，且封閉獨立。用戶熱力站配有220V電源及照明燈，用熱方應確保熱力站的電力供應，若發(fā)生電力故障，應在1h內通知供熱方。
6 結語
    通過實施以上運行管理辦法，2006—2009年供暖期低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)一直穩(wěn)定良好運行，失水率控制在1.1%左右，各年平均熱負荷指標為30W/m2左右，2009年由于天氣寒冷熱負荷指標為33.7W/m2。低真空循環(huán)水供熱經(jīng)濟社會效益顯著，但只有依靠先進的監(jiān)控系統(tǒng)和嚴格的運行管理，才能最大限度地實現(xiàn)安全供熱、節(jié)約能源、提高運行效率。
參考文獻：
[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 石家莊誠峰熱電有限公司 河北石家莊 050800)