供熱領(lǐng)域中熱能工程技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：中國作為人口大國，能源消耗巨大，加之北方冬季集中供暖等，每年因鍋爐燃煤造成的大氣污染問題較為嚴(yán)重。供暖企業(yè)的供熱低效率和高成本，對社會(huì)穩(wěn)定和城區(qū)環(huán)境都造成不利的影響。在遼寧省加大拆爐并網(wǎng)工作力度，加快淘汰燃煤小鍋爐的背景下，以撫順中西部城區(qū)拆爐并網(wǎng)集中供熱改造工程項(xiàng)目為例，進(jìn)一步探究熱能工程技術(shù)在供熱領(lǐng)域的應(yīng)用，以期能為北方地區(qū)熱能工程技術(shù)的應(yīng)用提供決策支持和參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：熱能工程技術(shù)；供熱改造項(xiàng)目；拆爐并網(wǎng)；集中供熱

隨著中國“藍(lán)天工程”號(hào)召的實(shí)施，遼寧省2012年率先在全國出臺(tái)《遼寧省人民政府關(guān)于藍(lán)天工程的實(shí)施意見》（遼政發(fā)〔2012〕36號(hào)），在全國率先打響治理大氣污染攻堅(jiān)戰(zhàn)。遼寧省撫順市中西部城區(qū)新建建筑近年來有所增加，區(qū)域內(nèi)供熱剛性需求逐年加大。2017年撫順熱電廠“上大壓小”項(xiàng)目建成并投產(chǎn)運(yùn)行，與撫礦集團(tuán)演武熱電廠內(nèi)現(xiàn)有的2臺(tái)116MW熱水鍋爐并網(wǎng)運(yùn)行，熱源能力可滿足該市中西部地區(qū)現(xiàn)有用戶及近期新增建筑冬季用熱需求，可將中西部地區(qū)現(xiàn)有分散鍋爐房拆除取締，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱。

1項(xiàng)目概況

撫順市中西部城區(qū)拆爐并網(wǎng)集中供熱改造工程計(jì)劃供熱范圍包括中部站前地區(qū)、西部望花、高灣和沈撫經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等地區(qū)。工程內(nèi)容分為熱力網(wǎng)建設(shè)、換熱站建設(shè)、中繼泵站建設(shè)、雙熱源并網(wǎng)四大部分。本工程主要建設(shè)內(nèi)容為：新建及改造DN100～DN1200一級(jí)高溫水供熱管網(wǎng)約22km；鍋爐房改建換熱站15座；替代26座分散鍋爐房（7.685×106m2）；17座現(xiàn)有直供換熱站自控改造及更換換熱器（1.8641×106m2），13處轉(zhuǎn)供換熱站增設(shè)熱計(jì)量裝置；新建1座中繼泵站，2×116MW熱水鍋爐與電廠熱源并網(wǎng)等。

2項(xiàng)目工程熱能規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

2.1設(shè)計(jì)方案

根據(jù)《撫順市城市總體規(guī)劃修編（2011—2020年）》及《撫順市城市熱電發(fā)展總體規(guī)劃》，撫順礦業(yè)中機(jī)熱力有限責(zé)任公司計(jì)劃新建熱網(wǎng)首站，為該市中部新?lián)釁^(qū)大部、望花區(qū)大部等地區(qū)提供熱源。

2.2項(xiàng)目工程換熱站規(guī)劃設(shè)計(jì)

換熱站的布置應(yīng)本著規(guī)模合理、經(jīng)濟(jì)合理、遠(yuǎn)近結(jié)合、技術(shù)先進(jìn)的原則。換熱站設(shè)計(jì)應(yīng)按照小區(qū)建筑高層特點(diǎn)采取分區(qū)設(shè)計(jì)，高、中、低區(qū)供熱系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行[1]，低區(qū)應(yīng)控制在12層以下，中區(qū)應(yīng)在13～24層之間，高區(qū)一般為25層以上，換熱站應(yīng)為無人值守?fù)Q熱站。

3項(xiàng)目工程的熱負(fù)荷及主要指標(biāo)

3.1項(xiàng)目工程區(qū)域氣象條件

撫順市處于中溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。夏季溫暖多雨，冬季寒冷，春秋兩季較短，多風(fēng)，年平均氣溫為6.5℃左右，年平均降水量為804mm，降雪時(shí)間歷年平均24d，地面凍結(jié)深度1.2～1.4m。

3.2項(xiàng)目工程規(guī)劃區(qū)域熱負(fù)荷及熱指標(biāo)

3.2.1熱負(fù)荷確定的原則熱負(fù)荷是集中供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目最基本的資料[2]，也是確定本項(xiàng)目熱源廠建設(shè)規(guī)模、熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模、換熱站設(shè)計(jì)規(guī)模的主要依據(jù)。根據(jù)建設(shè)單位的委托要求，確定本工程熱負(fù)荷均為民用、公共建筑冬季采暖熱負(fù)荷。撫順市中西部城區(qū)拆爐并網(wǎng)集中供熱改造工程建成后總供熱面積為2.09466×107m2，其中，現(xiàn)有供熱面積為1.1614×107m2，中西部地區(qū)拆爐并網(wǎng)新增供熱面積為7.685×106m2，中西部地區(qū)2017年規(guī)劃新建新增供熱面積為1.6476×106m2。

3.2.2項(xiàng)目工程熱指標(biāo)選取根據(jù)CJJ34—2010城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合撫順市中西部地區(qū)多年供熱的實(shí)際情況，本項(xiàng)目熱負(fù)荷指標(biāo)確定如下：市區(qū)現(xiàn)有居住區(qū)采暖綜合熱指標(biāo)按50W/m2計(jì)算，公共建筑采暖綜合熱指標(biāo)按65W/m2計(jì)算。居住建筑與公共建筑比例為9∶1，現(xiàn)有建筑采暖設(shè)計(jì)綜合熱指標(biāo)的加權(quán)平均值為50W/m2×90%＋65W/m2×10%=51.5W/m2。規(guī)劃新增建筑熱指標(biāo)按40W/m2計(jì)算，因此該地區(qū)采暖熱負(fù)荷指標(biāo)確定為50W/m2。

3.2.3項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)熱負(fù)荷a)按照本期項(xiàng)目供熱區(qū)域的建筑面積、建筑類型比例和綜合熱指標(biāo)50W/m2計(jì)算，西線總供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為525.33MW（見表1）。b)按照本期項(xiàng)目供熱區(qū)域的建筑面積、建筑類型比例和綜合熱指標(biāo)50W/m2計(jì)算，東線總供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為522MW（見表1）。c)本項(xiàng)目實(shí)施后中西部地區(qū)合計(jì)供暖面積2.09466×107m2，設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為1047.33MW，年總供熱量為8.73×106GJ。

4換熱站工程設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)備選型

4.1工程換熱站選址及規(guī)模

本工程依據(jù)二環(huán)供熱管網(wǎng)的熱介質(zhì)參數(shù)，規(guī)劃建設(shè)水-水換熱的換熱站擬選擇成套換熱器機(jī)組；選址方面，老區(qū)改造主要利用現(xiàn)有的分散鍋爐房改建換熱站，在照顧原有采暖系統(tǒng)的同時(shí)，盡量減少換熱站數(shù)量，利用現(xiàn)有的三環(huán)管網(wǎng)通過換熱站向一個(gè)街區(qū)或多幢建筑物分配熱能；換熱站規(guī)模方面，新建居住小區(qū)，以每個(gè)小區(qū)只設(shè)一座換熱站為宜，規(guī)模一般不超過3.0×105m2，一般按高、中、低區(qū)設(shè)計(jì)[3]，1～12層為低區(qū)系統(tǒng)，13～24層為中區(qū)系統(tǒng)，25層以上為高區(qū)系統(tǒng)，換熱機(jī)組規(guī)模確定為1.0×105～3.0×105m2。

4.2換熱站設(shè)備選型

近幾年，隨著中國工程建設(shè)的發(fā)展，在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出多種新型的高效板式換熱器。本工程換熱站的換熱器設(shè)備推薦采用BB型高效板式換熱器。

5項(xiàng)目工程熱工監(jiān)測控制與微機(jī)調(diào)控管理

本工程首站由熱電廠管理，使整個(gè)系統(tǒng)熱力工況運(yùn)行穩(wěn)定，加強(qiáng)對熱網(wǎng)首站的測控管理。

5.1項(xiàng)目工程熱網(wǎng)首站熱工控制

在本工程熱網(wǎng)系統(tǒng)中，設(shè)置1個(gè)主站（熱網(wǎng)首站）。供水溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、蒸汽壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)、換熱器水位自動(dòng)調(diào)節(jié)、熱網(wǎng)循環(huán)水泵控制、熱網(wǎng)定壓控制；在首站單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，循環(huán)泵根據(jù)管網(wǎng)最不利點(diǎn)的壓差進(jìn)行控制，在調(diào)峰鍋爐房參加系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，循環(huán)泵根據(jù)供水流量進(jìn)行控制。

5.2換熱站熱工控制

換熱站的作用是用換熱站供出的熱水加熱用戶供暖系統(tǒng)的循環(huán)水，并將其供給用戶；換熱站控制的任務(wù)是改變供水溫度，使之適應(yīng)室外溫度的變化，并保證室溫在允許的范圍內(nèi)。為了有效規(guī)避系統(tǒng)參數(shù)整定困難的現(xiàn)象，在本工程換熱站的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，使用數(shù)字式調(diào)節(jié)器。

5.3項(xiàng)目工程微機(jī)調(diào)控控制系統(tǒng)

本工程建成后最大供熱負(fù)荷為936MW，擬建電廠熱網(wǎng)供水系統(tǒng)采用三環(huán)制，首站一環(huán)熱網(wǎng)設(shè)于廠區(qū)內(nèi)，通過汽-水熱交換器間接換熱，提供二環(huán)網(wǎng)供回水溫度為110℃、60℃，然后輸送至三環(huán)網(wǎng)的換熱站，經(jīng)間接式水-水換熱后，向居民區(qū)熱用戶提供70℃、50℃的溫水供冬季采暖。二環(huán)熱網(wǎng)循環(huán)水量為18014.1t/h，供熱面積可達(dá)2.09466×107m2。

5.3.1項(xiàng)目工程管理調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成本項(xiàng)目工程管理調(diào)度系統(tǒng)主要由四部分組成，即首站監(jiān)控中心、換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、主熱源站及各分部換熱站。

5.3.2運(yùn)營監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容a)運(yùn)營組織機(jī)構(gòu)設(shè)置首站內(nèi)監(jiān)控中心（MCC），并配備有專人，每天24h有人值守。b)換熱站、中繼泵站內(nèi)配置遠(yuǎn)端終端站（RTU），并可按初始設(shè)定值或監(jiān)控中心的指令，獨(dú)立完成監(jiān)測參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、傳送，可對站內(nèi)相應(yīng)控制裝置進(jìn)行調(diào)控，確保其運(yùn)行在設(shè)定范圍內(nèi)。c)運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對供熱系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析和管理。計(jì)算機(jī)參與運(yùn)行管理，可以取消調(diào)度人員的統(tǒng)計(jì)、分析工作，將其從煩瑣的計(jì)算和做表中解放出來；可實(shí)施細(xì)化管理，充分挖掘節(jié)能潛力；可實(shí)施科學(xué)調(diào)度，保證供熱效果。

6結(jié)語

撫順市中西部城區(qū)拆爐并網(wǎng)集中供熱改造工程是一項(xiàng)造福區(qū)域內(nèi)居民的民生大事。本次熱能工程技術(shù)項(xiàng)目實(shí)施改造后統(tǒng)計(jì)：實(shí)際拆爐并網(wǎng)供暖面積按5.22×106m2計(jì)算，則每年可節(jié)約煤量約43000t，可見本期熱網(wǎng)項(xiàng)目節(jié)能效益是十分明顯的。本項(xiàng)目實(shí)施后取締并網(wǎng)分散鍋爐房21座，拆除鍋爐49臺(tái)，大幅度減少中心城區(qū)鍋爐煙塵和噪聲污染，項(xiàng)目環(huán)保效益、社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著。

參考文獻(xiàn)：

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［3］馬文輝，邴權(quán).集中供熱鍋爐節(jié)能分析［J］.城市建設(shè)(下旬)，2011(2)：421.

作者：趙金 單位：撫順礦業(yè)中機(jī)熱力有限責(zé)任公司