天然氣處理廠供熱系統優化改造及效果評價

馬連偉，張曉飛，李 丹，強少剛，賴 燕，馬 騫，錢偉彬，徐 東

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

米脂處理廠于2006年10月建成倒班點換熱機組裝置，2007年1月投運，至今已近五年。米脂倒班點供熱系統分為采暖及生活熱水，熱源來自生產區供熱站，供熱方式為蒸汽-水換熱，換熱站位于倒班點食堂及活動中心一樓北側，內設兩套管套式換熱機組，一套主供倒班點5 棟建筑的采暖，一套供2 棟公寓樓生活洗浴熱水。與裝置配套使用的是三臺6 t/h 燃氣蒸汽鍋爐（型號WNS6-1.25-Q），供裝置區生產用蒸汽、裝置區和倒班點采暖以及生活用熱。鍋爐運行壓力0.6 MPa，采暖季節運行2 臺備用1 臺，非采暖季節運行1 臺。

1 供熱現狀

1.1 全廠熱負荷分配

米脂處理廠供熱共分三個區塊：裝置區生產用熱、裝置區采暖用熱、倒班點生活用熱。經過計算得知鍋爐房采暖季最大計算熱負荷5245 kW（相當于蒸汽量7.49 t/h，啟用兩臺6 t/h 鍋爐），最小計算熱負荷2590 kW（相當于蒸汽量3.70 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐）；鍋爐房非采暖季最大計算熱負荷3038 kW（相當于蒸汽量4.34 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐），最小計算熱負荷558 kW（相當于蒸汽量0.8 t/h，啟用一臺6 t/h 鍋爐）。全廠熱負荷（見表1）。

表1 米脂處理廠全廠熱負荷分配

1.2 采暖熱負荷

參照全國主要城市及陜北地區采暖期耗熱量指標和采暖設計熱負荷指標，米脂地區全年采暖期為195天（10月15日～4月25日），全年最低溫度-25℃；因米脂倒班點所有建筑為非節能建筑，因此，設計熱負荷指標選取70 W/m2，采暖面積按照最低13500 m2，最大為14850 m2（考慮熱損失，設計裕量為10%）。采暖所需總熱負荷為：945 kW（最低）；1040 kW（最高）。

1.3 生活熱水熱負荷

生活熱水供三棟公寓樓及消防樓，每棟樓共計56間房，總常駐人口為330 人考慮。生活熱水所需總熱負荷為500 kW（最大），倒班點采暖+生活熱水共需熱量1390 kW。

2 供熱系統存在問題及原因分析

米脂處理廠供熱系統自投運以來，由于諸多客觀因素的制約瓶頸，給正常生產、生活帶來了極大的不便及安全隱患，也給裝置長周期的運行造成一定壓力，主要體現在以下幾個方面（見表2）。

3 改造方案及方案優選

3.1 方案論證

通過前述對存在問題的分析可知，首要問題是單臺鍋爐容量太大，所以必須調整，或者更換1 臺原有鍋爐，或者另建鍋爐房（見表3）。

3.2 方案實施

3.2.1 熱水系統 新建鍋爐房內放置一臺功率為605 kW天然氣熱水鍋爐，一臺容積為2.5 m3即熱式半容積式換熱器。天然氣熱水鍋爐采用90/70℃熱水通過兩臺鍋爐循環泵與即熱式半容積式換熱器循環。即熱式半容積式換熱器生活熱水側進水來自生活區冷水供水管，冷水被加熱為不超過60℃的熱水，利用冷水供水壓力將熱水供給生活區各宿舍樓，熱水管網的循環水通過兩臺熱水循環泵循環，保證熱水管網內熱水維持一定溫度。本系統保證24 h 熱水供應，并且將原來的焊接鋼管改為鋼塑復合管道，避免了水銹存在。

3.2.2 熱力系統 在廠區鍋爐房內設置一套汽水板式換熱器，熱源為廠區蒸汽鍋爐，專供倒班點采暖，室外供熱管網由原來的枝狀布置的異程式系統改為同程式系統，有利于整個熱網的水力平衡及供熱均勻，并且將原來的直埋敷設改為半通行管溝敷設，有利于日常維護檢修。

4 節能效益分析

4.1 經濟效益計算

將現有的汽-水換熱方式改為熱水鍋爐直接供熱，應用商用燃氣熱水鍋爐技術，其熱效率為95%左右，鍋爐輸出熱量與實際熱需求相匹配，從而保證了系統在最佳狀態下運行，節省能源。經計算得知原蒸汽鍋爐和現商用鍋爐耗天然氣分別為8568 m3/d、1379 m3/d。（其中：1 kW·h=3.6 MJ；1 m3天然氣熱值：36 MJ/m3；蒸汽鍋爐熱效率為85%）。

表2

表3

（1）采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣：經計算得知采暖季生活熱水用氣24.504×104m3（采暖季節裝置停運130天，運行65天）。

（2）非采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣:經計算得知采暖季生活熱水用氣109.242×104m3，蒸汽鍋爐供熱水全年用氣133.746 ×104m3（非采暖季節裝置運行50天，停運120天）。

（3）商用燃氣熱水鍋爐全年用氣：經計算得知50.3481×104m3。

4.2 經濟效益對比

經過對原用蒸汽鍋爐和現用熱水鍋爐合計計算，按照年正常采暖及用熱水，設備日損耗天然氣平均可降低2284 m3，每立方米天然氣按照0.75 元測算，年節約成本約62.5245萬元，項目投資回收期為2.7年。

5 結論

通過對米脂倒班點鍋爐供熱站改建工程搬遷改造，可以將目前鍋爐供熱水用氣從日損耗3664 m3降至1379 m3，充分達到節約能耗，節能經濟效益顯著，同時，提高裝置運行的安全系數及員工生活質量的多重目的，項目可行性較強。

［1］齊學峰.熱力管道設計與應用［J］.橡塑技術與裝備，2003,（12）：46-48.

［2］黃文，管昌生.城市集中供熱研究現狀及發展趨勢［J］.國外建材科技，2004，（5）：78-80.