從某熱力工程設計談設計優化與熱網系統節能

李見林

（平頂山熱力集團有限公司河南平頂山　467000）

從某熱力工程設計談設計優化與熱網系統節能

李見林

（平頂山熱力集團有限公司河南平頂山467000）

我國使用的傳統熱力工程主要是熱水集中供暖，有換熱站、鍋爐房以及供熱管接線到戶，但是隨著自然資源不斷地短缺，熱力工程設計越來越提倡節能減排設計，提高能源的使用效率是目前值得重視的問題。本文結合了熱力工程的設計實例和熱網系統的節能、優化設計進行分析，分析熱力工程優化設計的方向以及方法，供熱力工程優化設計技術人員參考。

熱力工程；設計優化；熱網系統節能

熱力工程由于自身運行效率高，有比較大的供熱能力，在我國北方大部分城市得到了廣泛發展，并且逐漸的成為了城市供暖的主要方式。但是以往熱力工程都耗資巨大，怎樣保證熱力工程節能、高效、安全的運行并且減少運行成本是目前設計人員重點關心問題，因此目前熱力工程設計人員要和實際項目緊密結合，嚴格分析該項目的的設計、施工和管理，設計經濟科學的方案，保證熱力工程節能、高效的運行。

1　熱力工程實例

目前該地有全面的熱力工程，供熱方式是使用燃煤方式加熱，隨著該地區經濟不斷發展，城市化達到該地區60%以上，供暖面積也隨之增長。但是由于分散在各個地區的小鍋爐耗能大、熱能效率低下等原因，嚴重危害了該城市的環境。為了將空氣質量改善，把供暖效率提高，滿足市民日益增長的熱暖需求，該城市規劃了一座供熱能量為每季度500MW的電熱廠，將傳統鍋爐燒煤的供暖方式取代。在該市建立80個換熱站，包括改造更新原有鍋爐取暖的換熱站24個。

熱力工程設計參數主要是以下方面，熱電廠首站設計的供熱能力為400MW，供回水溫度在120/70℃。

2　優化設計方案

2.1熱網系統設計

在對供熱系統重新設計時，應至少保留一座原有的傳統燒煤、燒水鍋爐房，對鍋爐房進行脫硫改造以及擴充，設計改造之后的其換熱站供暖能力達到每年100MW，改造后的鍋爐房在整個供熱系統中與電熱廠和熱源成為熱網系統。熱力工程是該市的主要熱能來源，主要承擔整個冬季的熱能負荷，在初冬期以及末冬期運行電熱廠，在采暖的高峰期將調峰熱源啟動，在寒冬期使用調峰熱源以及熱電廠同時經過熱網系統運行。

2.2確定熱網循環泵

該市截至到2014年冬季，實際供暖面積為800×154m2，熱負荷設計為300MW，其中熱能源首站中承擔熱負荷為200MW，由于城市化發展速度以每年增長供熱面積80×154m2的速度增長，水循環量按照4500m3/h計算[1]。具體所設置熱網循環泵總數為5臺，使用4臺，1臺留作備用。

2.3設計管徑管網

在設計管徑管網環節中，要根據模擬熱網模擬系統中的工況水力結果進行計算，熱電廠的首站出口設計管徑是Dn800mm，調峰熱源的出口管徑設計為Dn450mm，根據以上管網系統中的長度和管徑長度，設置支線管道的長度和管徑長度。

2.4調節熱網

熱網系統的運行調節方式是改變流量，同時使用質量一同進行調節，計算熱力網系統的參數如表1分析。

表1　計算水力參數表

初冬當室外溫度低于4℃時開始供暖，根據熱力負荷的變化將汽輪機抽氣量進行調節，同時根據循環泵的壓力和流量將變頻和運行臺數調整[2]。冬季室外溫度達到-5℃時，由于市民對熱暖需求變大，這時就將調峰鍋爐房的換熱站啟動，調峰鍋爐和熱電廠一同組合成多個熱能系統，隨著室外溫度不斷地降低，該市將逐漸的啟動調峰鍋爐房的換熱站，當室外溫度達到一年之中最冷的時節-10℃時，將調峰鍋爐房滿負荷運行。換熱站和二次網的供水電動閥聯動，根據二次溫度需求來滿足對供暖溫度的需求，使調峰鍋爐房和熱電廠聯網運行，這個過程需要使用專業的熱網系統進行計算，設計技術人員在經過比較之后，選擇最優方案。

3　管網運行調節方案

本次研究設計中，將供熱管線和熱力系統相互聯合進行運行，供熱管線可以穩定的試運行，在運行期間做好保證其他安全的措施。同時熱力系統如果在運行過程中出現問題，在試運行結束之后維修檢測人員要及時的休整，保證熱力系統穩定、安全的運行，同時在建設、運行期間要配備專門管理人員對施工、建設過程進行管理。

4　設計方案可行性分析

4.1可靠安全性

本設計方案是多熱能環網系統，主要以熱電廠為主要熱源，由于該市中的鍋爐房屬于調峰設備，環網系統特征是可靠安全的運行，各個系統之間互相平衡，各個環路之間互相補充，如果某個供暖設備出現設備故障時，對其他供暖設備不會造成影響，使居民穩定安全取暖，可保證市民的取暖質量。

同時本設計方案的水力穩定性比較強，可簡便的調節運行，設置調峰資源不僅將單一熱源解決，還將供暖質量差的問題明顯改善。

4.2技術分析

因為負責調峰的鍋爐房將部分熱負荷承擔，熱力工程中的熱網循環泵購置費用和建設費用相比有了大幅度減少，同時減小熱電廠的出口主管管徑，也會降低購置費用以及建設費用[3]。對以往傳統的鍋爐房進行脫硫改造以及擴充即可達到利用已有資源的目標，可以減少建設所用成本。

4.3成本分析

本次設計方案中所使用的熱網循環泵購置成本、采購主管線的成本以及建設的成本都比較低，在設計和施工建設的管理中不需要建設中繼泵站，因此節省了中繼泵站的建設費用，同時因為有穩定的水力工況，在供暖設備運行時也有比較低的成本。

5　結語

總而言之，在傳統熱力系統中鍋爐燒水燒煤取暖消耗能量大，工程的設計方案直接關系到熱力網系統的建設以及日后運行方式，同時也關系著供熱質量的好壞。本次設計主要對某市項目設計方案進行了詳細的計算與分析，其本設計優化方案具有技術性和可靠性，其建設成本以及運行成本也較低，所以本優化設計方案可以使用到改造、優化熱網系統中，不僅運行成本低，還為保護生態環境奠定基礎。

[1]馬建超，姜世超，徐曉軍，何旭東.分布式變頻泵與集中監控、調節系統在熱網調節中的應用[J].中國儀器儀表，2011，10：28～32.

[2]王進，李欣然，楊洪明，陳戈.與電力系統協同區域型分布式冷熱電聯供能源系統集成方案[J].電力系統自動化，2014，16：16～21.

[3]楊勇平，林振嫻，何堅忍.熱電聯產系統中最佳冷源熱網加熱器的選擇方法[J].中國電機工程學報，2010，26：1～6.

TU995

A

1673-0038（2015）03-0065-02

2014-12-30

李見林（1984-），男，大學專科，2006年畢業于平頂山工學院，城市燃氣與熱力工程專業，主要從事熱力工程管理、蒸汽管道設計、蒸汽管道施工管理工作。