某區域供熱系統整體改造方案及節能分析

馮灌龍

山西四建集團有限公司 山西太原 030000

隨著我國城市化的發展和人民生活水平的普遍提高，華北地區的集中供熱區域發展迅速，這個城市顯得熱源十分緊張。大多數中央供暖系統使用熱電聯產裝置作為主要熱源，熱電聯產裝置通過提取提供熱量，并且大量的蒸汽熱量可用于再循環。特別是對于直接用空氣冷卻的裝置，其中廢氣溫度和蒸汽壓力較高，熱循環中最大的損失是冷端損失，一般占燃料總發熱量的40%以上。廢蒸汽對發電廠來說是浪費的廢熱，但是建造供暖的巨大能量浪費只需要低質量的熱源。傳統的集中供熱管道系統采用板式換熱器，加熱網的水溫在50℃-70℃之間，高回水溫度不回收低等級余熱，回水限制了供水之間的溫差。

1 供熱現狀及熱負荷情況

X市是一個典型的集中的供暖城市，位于中國非常寒冷的地區。目前的供熱面積為1300萬平方米。供熱源包括兩個火力發電廠R1，R2和四個G1～G4鍋爐房。R1火力發電廠有三臺小型熱發電機，其中1臺容量為12兆瓦和2臺25兆瓦，R2火力發電廠最初是兩套300兆瓦直接冷卻發電機，鉆井和蒸汽提取裝置轉換為加熱裝置，蒸汽200mt/h，蒸汽壓力0．4MPa，蒸汽排放460t/h；目前對于1#機組安裝熱泵吸風機組，改造后的蒸汽回收98噸/小時，但是還有大量蒸汽余熱資源等著回收利用[1]。

2 余熱回收改造方案現狀

由于R1火電廠的舊機組和35噸以下的小型鍋爐關閉，燃煤鍋爐供熱比例大，供熱能耗高，污染極大，從節能減排的角度來看，熱源在2025年的缺口是369兆瓦，同時，在R2火力發電廠的300兆瓦機組中，有大量的蒸汽熱量用于回收，為了解決上述問題，加熱系統的整體改造方案如圖2所示，通過建造和改造吸收式溫差較大的加熱站，可在900萬平方米的大溫差站實現加熱，加熱后可使回水溫度降至25°C；傳統加熱站的其余部分采用板式換熱器，通過合理控制端部熱交換較弱，水溫可達50°C；熱網的水溫回流完全降至41℃。在發電廠中，通過調節冷凝器和熱泵單元來回收剩余的熱量，為了引入冷凝器和熱泵單元中使用的蒸汽，必須在兩個機組中的空氣冷卻排氣管的部分中打開孔。為了提高廢熱回收率，該方案旨在適當提高機組的后排氣壓力：1臺至15kPa，2#機組至23kPa，提高背壓將減少低壓缸的發電量單位，但它可以通過蒸汽冷凝，將剩余熱量的回收部分，提高回收熱回收裝置的輸出溫度，增加廢熱回收量，從經濟性上來說使用熱量的梯級是合理可行的。兩個機組的電容器取決于熱水側的串聯傳導，熱泵以平行形狀吸收熱量。熱水首先由排氣單元蒸汽通過電容器加熱到60℃，然后并聯施加兩個熱泵。熱泵用于提取蒸汽作為驅動熱源，它將廢氣再循環以將熱水加熱至91°C，然后用尖峰加熱器加熱至95°C，對熱水加熱至120°C后進入房間后將其送至每個加熱站進行加熱[2]。

為了降低發電廠的水溫的目的，從而減少峰值加熱器的蒸汽消耗，必須在電站和峰值設定水壺之間形成階梯加熱過程，并更多地使用蒸汽泵來驅動熱泵，他意識到蒸汽廢物的回收利用。根據目前的熱網規劃，為了實現上述運行，必須對供熱管網進行改造，增加一些管道：在火電廠R2和之間的DN1200管道供水和回水高峰沸騰鍋G1，供水管道和DN800回水兩個加熱區的鍋爐G2，峰值加熱系統分別以G1和G2為最大熱源，包括市區的北部和西部地區，G1加熱區面積為1355萬平方米；包括城市東南的區域，其G2加熱區面積為695萬平方米，通過上述改造，后加熱網首先返回兩個加熱區，先到電站加熱，然后送到鍋爐高峰供暖供電，組成加熱模塊步進鍋爐電廠，搬運基地負荷電站，電廠減少，液體廢物的溫度增加了所消耗的蒸汽廢物的回收，為了熱網管道的流量穩定，必須在加熱的季節根據質量的控制模式運行。

3 系統節能改造措施

3.1 熱源部分

針對熱源的部分分為三個措施：（1）改變主水泵循環的驅動方式來降低功耗，必須將傳統電源6KV改為蒸汽機；（2）把鍋爐房的傳熱系數改善并優化過程，提高鍋爐的熱效率并達到了經濟和生產條件；（3）源熱源溫度，通過歷史數據的體現，熱源的熱源溫度參數和供水量從不同的室外溫度和室內溫度中提取的，為獲取熱源和控制數據提供匹配依據。

3.2 熱網部分

根據傳熱熱源的關系，熱交換站的熱輸出和內部溫度幾乎是單功能函數關系，熱交換器的熱量輸出直接連接到二級電網的歷史平均溫度，只要滿足一定的內部溫度，就可以獲得熱源的供熱與二次電網的平均溫度和內部溫度之間的對應關系，這可在控制系統中實現，根據初始網絡的物理結構，在條件允許的情況下，為了提高了系統的可靠性，將子管網改為圓形管網，提高了系統的平穩性能和控制性能，同時降低了系統的循環阻力，在二級網絡的熱輸入處增加控制裝置以實現液壓平衡，并且當滿足條件時，調整二級網絡的可變流量操作。

3.3 換熱站

確保用戶的熱量夠用必須從三個方面著手：（1）熱控策略是采用均值的二次網溫度法，控制參數的影響必須把二次網絡流量降低；（2）二次網絡溫度必須批量的制定相應的措施和考慮到換熱站的個性化和分類；（3）供熱預測技術的應用，在保證初級網絡初始熱平衡的基礎上，水平的熱平衡換熱站/二級網絡水平，確保當地熱用戶的熱質量[3]。

4 結語

節能和減少城市供熱系統排放需要整個系統和整個過程的三維解決方案，測量的能耗數據表明，供熱系統在不斷的完善和改進，從中獲得整體的73%節水，42%節電和24%節熱的平均值是通過近年來的系統轉換和改進獲得，在具體實施節能減排方面，還有更多潛在的節能方向和長遠的運營空間，標志著節能更多的發展方向。