調(diào)研分析外供蒸汽在鐵路裝備主機(jī)廠運(yùn)行及優(yōu)化方案

李致平 劉通賀 李圓 郭麗君

中圖分類號(hào)：F53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2019）2-179-02

摘 要 本文在充分分析中車唐山機(jī)車車輛有限公司蒸汽用途和原熱源供應(yīng)形勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)階段性蒸汽改造運(yùn)行情況進(jìn)行了闡述和評(píng)價(jià)，并結(jié)合現(xiàn)狀及問(wèn)題提出了外供蒸汽優(yōu)化方案建議，為其他制造行業(yè)尤其是鐵路裝備主機(jī)

關(guān)鍵詞 蒸汽 供應(yīng) 優(yōu)化方案

一、外供蒸汽投運(yùn)背景分析

中車唐山機(jī)車車輛有限公司為滿足廠區(qū)生產(chǎn)辦公對(duì)蒸汽等熱源的需要，建設(shè)運(yùn)行了多臺(tái)燃煤鍋爐，持續(xù)運(yùn)行供汽30余年，隨著環(huán)保形勢(shì)的逐漸嚴(yán)峻，蒸汽供應(yīng)形式調(diào)整勢(shì)在必行，結(jié)合原供應(yīng)形式調(diào)研熱源改造可行性，提出外供蒸汽的實(shí)施投運(yùn)。

（一）原供應(yīng)形式

2018年5月底前豐潤(rùn)廠區(qū)主要由中車唐山機(jī)車車輛有限公司鍋爐房?jī)?nèi)多臺(tái)燃煤蒸汽爐和熱水爐提供生產(chǎn)、采暖蒸汽和采暖熱水。熱源采用鍋爐+管網(wǎng)系統(tǒng)供應(yīng)形式，以鍋爐房為蒸汽供應(yīng)中心通過(guò)各傳輸管道送至各用戶。

鍋爐燃煤蒸汽主要用于換熱站采暖（采暖季4個(gè)月）、涂裝漆房加熱（生產(chǎn)）、除濕機(jī)組加熱（調(diào)節(jié)廠房環(huán)境）、噴漆線加熱（生產(chǎn)）和浴池加熱（生活），其中采暖和漆房加熱用量最大。在其運(yùn)行的30來(lái)年里，為公司的發(fā)展經(jīng)營(yíng)提供了可靠充足的能源保證。

（二）中車唐山機(jī)車車輛有限公司熱源改造需求分析

隨隨著京津冀地區(qū)環(huán)保形勢(shì)異常嚴(yán)峻，唐山地區(qū)環(huán)保形勢(shì)更甚，各項(xiàng)檢查、限產(chǎn)、停產(chǎn)管控愈發(fā)嚴(yán)格，當(dāng)?shù)卣鞔_提出了限期停用拆除燃煤鍋爐、清潔能源改造和替代的要求，公司環(huán)保社會(huì)責(zé)任艱巨，要實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的“無(wú)煤化”，因此清潔、低排熱源改造勢(shì)在必行。

（三）中車唐山機(jī)車車輛有限公司熱源改造方案調(diào)研分析

在熱源改造方面，中車唐山機(jī)車車輛有限公司做了系統(tǒng)全面的供熱（汽）系統(tǒng)的調(diào)研分析。一方面做鍋爐改造采用清潔能源：如進(jìn)行鍋爐改造可供考慮的清潔燃料有生物質(zhì)、天然氣和地?zé)崮堋⒎植际侥茉吹龋凑漳?0萬(wàn)噸蒸汽需求量，生物質(zhì)用量巨大貨源不可靠，也存在排煙除塵脫硝等環(huán)保問(wèn)題；目前地源熱泵已禁止使用，干熱巖技術(shù)處于研發(fā)階段，技術(shù)不成熟；天然氣燃料同樣存在用量巨大貨源不可靠和脫硝等環(huán)保的問(wèn)題，并且運(yùn)行安全隱患較大；分布式能源改造工程量大、周期較長(zhǎng)，并且無(wú)法承擔(dān)全部蒸汽用量需求，綜上鍋爐改造、地?zé)崮芎头植际侥茉赐督ń?jīng)濟(jì)性、可行性及可靠性較低。另一方面，做了市政熱力供應(yīng)線路和能力調(diào)研，當(dāng)?shù)責(zé)犭姀S有富余蒸汽供應(yīng)能力400 t/h（參數(shù)指標(biāo)大于公司蒸汽指標(biāo)），已與多家企業(yè)簽訂了蒸汽供應(yīng)意向協(xié)議并立項(xiàng)敷設(shè)中車唐山機(jī)車車輛有限公司所在沿途供汽管路，得到了當(dāng)?shù)卣拇罅χС郑O(shè)計(jì)供應(yīng)過(guò)熱蒸汽壓力能夠滿足公司使用需求，綜合考量外供蒸汽引入優(yōu)勢(shì)較大。

（四）外供蒸汽試運(yùn)行使用

在設(shè)備維修、原材料投入、人工成本等方面考慮，外供蒸汽廠內(nèi)設(shè)備設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)單，維修量和配件使用量較小，沒(méi)有原材料投入，人工成本與燃煤鍋爐相比大幅縮減，經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性較高。

為盡快完成限期“無(wú)煤化”任務(wù)，中車唐山機(jī)車車輛有限公司2018年5-8月開始采用臨時(shí)減溫減壓站試運(yùn)行外供蒸汽系統(tǒng)，包括計(jì)量站（一級(jí)減壓）、減溫減壓站（二級(jí)減壓），經(jīng)試運(yùn)及調(diào)整，2018年9月開始持續(xù)使用外供蒸汽進(jìn)行廠內(nèi)供汽。

二、外供蒸汽投運(yùn)半年余的綜合評(píng)價(jià)

（一）環(huán)保污染零排放

引入外供蒸汽后，除不再采購(gòu)、存儲(chǔ)大宗燃煤外，同樣不再產(chǎn)生煙塵、二氧化硫、氮氧化物等一系列大氣污染物，公司生產(chǎn)生活用汽真正做到使用清潔能源。同時(shí)脫硫、脫硝過(guò)程使用的工業(yè)堿、生石灰、尿素等原材料不再使用，更加避免了為了控制環(huán)保排放可能造成的二次環(huán)境污染，可以說(shuō)外供蒸汽從企業(yè)角度講可以做到環(huán)保污染零排放，從社會(huì)角度講，使用熱電廠汽源，不僅利于能源充分利用，對(duì)環(huán)保整體管控更加有益。

（二）供應(yīng)能力可靠性

實(shí)際運(yùn)行研究設(shè)定經(jīng)公司計(jì)量控制站減壓裝置減至0.6-0.8MPa，送至減溫減壓設(shè)施，再經(jīng)減溫減壓至0.4MPa的飽和蒸汽以后，送至原蒸汽分配缸，再分送至各用汽點(diǎn)。

非采暖期公司生產(chǎn)用汽流量在10-40噸/小時(shí)，用量較小，為保證安全，試運(yùn)期間整體輸送壓力調(diào)小，熱電廠供應(yīng)蒸汽出口壓力在1.5Mpa左右，260℃，流量大致在10-40噸/小時(shí)，到公司后蒸汽壓力在0.9-1.1MPa，180-200℃，沿途壓降約0.6MPa，溫降約70℃，都在正常的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，至少一臺(tái)機(jī)組長(zhǎng)期在網(wǎng)運(yùn)行，從運(yùn)行角度就不會(huì)出現(xiàn)汽源停供問(wèn)題，外供蒸汽能夠滿足生產(chǎn)用汽需求；進(jìn)入采暖期生產(chǎn)用汽量明顯增加，加上采暖用汽，平均用汽流量可達(dá)100噸/小時(shí)，熱電廠在不限產(chǎn)的情況下供應(yīng)能力能夠滿足需要，但在限產(chǎn)、企業(yè)或居民用汽負(fù)荷較大時(shí)，汽源供應(yīng)穩(wěn)定性略差，汽壓變化較大，對(duì)公司內(nèi)部用汽穩(wěn)定性造成一定影響，公司需保低溫運(yùn)行。

（三）傳輸設(shè)備穩(wěn)定性

管網(wǎng)管路所有閥門、疏水裝置均采用兩道閥門控制，焊口100%探傷，大部分故障隱患都可通過(guò)定期的檢查、檢修等進(jìn)行排除和處理，突發(fā)故障的機(jī)率很低。中車唐山機(jī)車車輛有限公司外供蒸汽試運(yùn)行期間出現(xiàn)兩次外部供應(yīng)中斷，原因是電網(wǎng)調(diào)負(fù)荷導(dǎo)致熱電廠停爐和設(shè)備試運(yùn)故障，運(yùn)行過(guò)程中公司使用的蒸汽參數(shù)會(huì)遠(yuǎn)傳至熱電廠控制中心，根據(jù)我公司使用情況，對(duì)供應(yīng)蒸汽參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在供應(yīng)能力達(dá)標(biāo)的情況下設(shè)備傳輸穩(wěn)定性較好；內(nèi)部停供兩次主要是因?yàn)樵O(shè)備配件故障需維修更換處理，均為計(jì)劃內(nèi)停供，維修及時(shí)。

目前廠內(nèi)運(yùn)行中，對(duì)蒸汽傳輸壓力穩(wěn)定性造成影響的主要是外部管網(wǎng)入戶計(jì)量站內(nèi)減壓裝置。系統(tǒng)運(yùn)行初期，減壓設(shè)備選型上缺乏經(jīng)驗(yàn)，選擇的是手動(dòng)減壓閥門，由于該減壓閥與臨時(shí)蒸汽分配中心之間管線較長(zhǎng)，進(jìn)行壓力設(shè)定時(shí)不太靈敏，且后期要調(diào)整設(shè)定壓力時(shí)，操作不便，限壓穩(wěn)定效果還需進(jìn)一步提高。

（四）運(yùn)行操作安全性

從安全和消防角度，外供蒸汽引入后停用燃煤鍋爐并逐步拆除，無(wú)燃煤、燃油等易燃物，無(wú)鍋爐正壓噴火風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行消防安全風(fēng)險(xiǎn)極大降低；操作燃爆、灼傷、墜物、高空跌落等安全危險(xiǎn)源不存在或降低，同時(shí)新系統(tǒng)增加管道壓力為1.0Mpa，和公司原有管道系統(tǒng)（0.6Mpa，）同屬工業(yè)管道低壓級(jí)別（小于等于1.0Mpa），沒(méi)有增加壓力密閉容器和管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行安全系數(shù)增加。

新增計(jì)量和減溫減壓設(shè)備配件種類較少，降低了管理幅度，雖然停送汽和供汽調(diào)節(jié)依然需要規(guī)范高效銜接，但單就運(yùn)行操作過(guò)程來(lái)講，復(fù)雜系數(shù)大大降低。總體分析，外供蒸汽內(nèi)部轉(zhuǎn)換供應(yīng)過(guò)程的運(yùn)行操作安全性顯著提高。

（五）外供蒸汽受制性

實(shí)施外供蒸汽供應(yīng)形式后，由于汽源單一完全依靠熱電廠供應(yīng)，公司生產(chǎn)、生活用汽完全受制于熱電廠供應(yīng)能力和管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，一旦熱電廠限產(chǎn)、與居民生活供應(yīng)矛盾或設(shè)備故障，公司生產(chǎn)高峰期和采暖期用汽量大沒(méi)有補(bǔ)充措施，會(huì)對(duì)生產(chǎn)生活造成一定的影響。

三、外供蒸汽優(yōu)化方案建議

（一）新建正式系統(tǒng)集控式蒸汽分配中心

考慮中車唐山機(jī)車車輛有限公司能源中心分配優(yōu)勢(shì)、管網(wǎng)中心位置功能、終端設(shè)備用汽要求及原系統(tǒng)供應(yīng)方式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)調(diào)整計(jì)量站、臨時(shí)減溫減壓站、凝結(jié)水系統(tǒng)、軟水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行模式，就近選址興建正式系統(tǒng)集控式蒸汽分配中心，除入戶計(jì)量站技改實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制外，減溫減壓、凝結(jié)水和軟水系統(tǒng)集中規(guī)劃到蒸汽分配中心內(nèi)，設(shè)立集控模塊，主要功能是對(duì)外供蒸汽的處理及分送、凝結(jié)水的總回收和輸送、軟水系統(tǒng)處理使用、計(jì)量站遠(yuǎn)程控制及中心控制功能，系統(tǒng)集控式蒸汽系統(tǒng)方案示意圖見圖1。

重點(diǎn)要強(qiáng)化中控室建設(shè)，增加PLC控制柜、工控機(jī)、各種傳感和變送器、遠(yuǎn)程接收和發(fā)送設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽供應(yīng)設(shè)備主要參數(shù)的收集、設(shè)定及關(guān)鍵設(shè)備的啟停、運(yùn)行狀態(tài)顯示等（包括兩處計(jì)量控制站）。

（二）小批量多形式自備熱源改造

結(jié)合前文分析的供應(yīng)能力可靠性、傳輸設(shè)備穩(wěn)定性及蒸汽供應(yīng)受制性等情況，外供蒸汽一旦發(fā)生外部蒸汽停供，內(nèi)外部沒(méi)有其他汽源可以調(diào)節(jié)部分工序停產(chǎn)和采暖凍害問(wèn)題，尤其在生產(chǎn)高峰期關(guān)鍵用汽工序停產(chǎn)造成的影響不可估量，因此建議小批量多形式進(jìn)行熱源改造，在公司入戶雙路電源的基礎(chǔ)上，主要以電能為主更為可靠。在生產(chǎn)方面，涂裝工序新增電烤設(shè)備、生產(chǎn)車間除塵機(jī)組改造電加熱加濕模式等，以上小范圍改造可以規(guī)避蒸汽停供帶來(lái)的停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)；在生活方面浴池改造太陽(yáng)能加熱、換熱系統(tǒng)增加備用電輔熱（確保管道循環(huán)溫度不低于5℃），但換熱站備用電輔熱因改造費(fèi)用貴，且利用率低建議不實(shí)施，結(jié)合唐山地區(qū)冬季溫度情況，凍害維修成本低于換熱系統(tǒng)電輔熱改造。

（三）強(qiáng)化突發(fā)停供應(yīng)急管理

面對(duì)采暖和生產(chǎn)雙重供熱壓力，蒸汽穩(wěn)定供應(yīng)是基本保障，突發(fā)應(yīng)急更是重中之重，采暖期外供汽明顯不穩(wěn)定，生產(chǎn)和部分采暖供應(yīng)頻繁調(diào)整，壓力波動(dòng)較大，如外供汽突發(fā)停供故障，非常必要結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)制定《外供蒸汽停供內(nèi)部應(yīng)急方案》，并細(xì)化分解《生產(chǎn)與采暖供應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急操作方法》，從公司整體協(xié)調(diào)各方資源，減小突發(fā)故障或安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)生產(chǎn)和采暖用汽供應(yīng)的影響。