華能應(yīng)城熱電有限責(zé)任公司 郭建華

近年來國家相繼發(fā)布了《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》等一系列方針政策，旨在加快重點節(jié)能技術(shù)的普及和推廣、引導(dǎo)用能單位采用先進(jìn)的節(jié)能新技術(shù)，提高能源利用率。同時隨著我國“兩型社會”建設(shè)速度以及人民生活水平日益提高，在國家熱電聯(lián)產(chǎn)政策的引導(dǎo)下，全國范圍內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱正以飛快的速度在發(fā)展。各地區(qū)產(chǎn)業(yè)園、供熱小區(qū)對蒸汽的需求量逐漸加大，對蒸汽的品質(zhì)要求也越來越高，對蒸汽輸送距離要求也越來越大。

1 蒸汽供熱系統(tǒng)設(shè)計

供熱管網(wǎng)設(shè)計。應(yīng)在城市建設(shè)規(guī)劃的指導(dǎo)下，考慮熱負(fù)荷分布、熱源位置與各種地下地上管道及其構(gòu)筑物、園林綠地的關(guān)系和水文地質(zhì)條件等多種因素，然后經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。供熱管道平面位置的確定遵守以下原則[1]：經(jīng)濟(jì)上合理。主干線力求短直，盡量走熱負(fù)荷的集中區(qū)。要注意管線上的閥門、補償器和某些管道附件（如放氣、放水、疏水器等裝置）的合理布置；技術(shù)上可靠。供熱管線應(yīng)盡量避免土質(zhì)松軟區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險地帶及地下水位高等不利地段，對于穿越工程采用成熟可靠的工藝；對周圍環(huán)境的影響少且協(xié)調(diào)。應(yīng)盡量少穿越主要交通線。一般平行于道路中線并應(yīng)盡可能不在車行道以下敷設(shè)，通常情況下管線只沿著街道的一側(cè)敷設(shè)。

熱力管網(wǎng)布置形式。主要包括枝狀布置、環(huán)狀布置及放射狀布置。枝狀布置是一種常用的管網(wǎng)形式，按照熱用戶的分布確定幾條主要的支線，各熱用戶分別接在相應(yīng)的支線上，具有簡單、投資省、運行管理方便等優(yōu)點；環(huán)狀布置是以熱源點為中心將所有熱用戶串聯(lián)起來、形成一個環(huán)狀，具有運行方式靈活、可靠性較高等優(yōu)點；放射狀是以熱源點為中心與各熱用戶采用點對點對接的方式，具有可靠性高的優(yōu)點，但投資較大[2]。

2 熱源設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

滿足所有熱用戶對于蒸汽參數(shù)、容量、品質(zhì)的需求，尤其是機(jī)組負(fù)荷低時仍具備保證足夠供熱能力的需求[3]；在保證機(jī)組安全的情況下滿足熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組具備深度調(diào)峰的要求；具有足夠高的經(jīng)濟(jì)性；合理選擇技術(shù)路線。通過方案比選選擇節(jié)省投資、經(jīng)濟(jì)性高、運行維護(hù)方便的技術(shù)路線。

2.2 技術(shù)路線介紹

冷再/熱再等抽汽供熱方式：適用于機(jī)組在進(jìn)行深度調(diào)峰時其再熱抽汽壓力、抽汽能力仍能滿足熱用戶需求的情況。其中冷再抽汽方式的經(jīng)濟(jì)性更好，但其抽汽能力受到一定的限制，需考慮到通過的再熱器流量減少會導(dǎo)致再熱汽溫超溫的問題；熱再抽汽的抽汽能力更大但經(jīng)濟(jì)性稍低。同時，為保證機(jī)組在各種工況下蒸汽參數(shù)滿足熱用戶的需求，需設(shè)置相應(yīng)的減溫減壓裝置；由于抽汽導(dǎo)致蒸汽通過汽輪機(jī)各通流截面的流量發(fā)生變化，需考慮由此引起的軸向推力的變化和葉片的安全性。

冷再/熱再等抽汽供熱、中聯(lián)門參與調(diào)節(jié)方式：適用于機(jī)組帶額定負(fù)荷時其再熱抽汽壓力、抽汽能力能滿足熱用戶需求，但負(fù)荷降低時其抽汽壓力、抽汽能力不滿足熱用戶需求，需中聯(lián)門參與調(diào)節(jié)、提高壓力的情況。在機(jī)組帶到一定的負(fù)荷以上，其經(jīng)濟(jì)性和抽汽能力同冷再/熱再等抽汽供熱方式相當(dāng)。但在低負(fù)荷的情況下，由于中聯(lián)門參與調(diào)節(jié)，增加了節(jié)流損失、降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。此種方式一般無需設(shè)置減壓裝置，但可能需設(shè)置減溫裝置，亦需考慮由此引起的軸向推力的變化和葉片的安全性。由于中聯(lián)門參與調(diào)節(jié)其控制邏輯相對復(fù)雜。

旋轉(zhuǎn)隔板抽汽供熱方式：適用于機(jī)組帶額定負(fù)荷時其某一段抽汽壓力、抽汽能力能滿足熱用戶需求，但負(fù)荷降低時其抽汽壓力、抽汽能力不滿足熱用戶需求，需設(shè)置旋轉(zhuǎn)隔板參與調(diào)節(jié)、提高壓力的情況。此方案雖然總體上加大了供熱能力，提高了經(jīng)濟(jì)性，但由于旋轉(zhuǎn)隔板參與調(diào)節(jié)，特別是低負(fù)荷時調(diào)節(jié)幅度大，也在一定程度上降低了其經(jīng)濟(jì)性。同時需考慮由此引起的軸向推力的變化和葉片的安全性。由于旋轉(zhuǎn)隔板參與調(diào)節(jié)，其控制邏輯相對復(fù)雜。

壓力匹配器方式：適用于熱用戶所需蒸汽參數(shù)介于高壓、低壓汽源蒸汽參數(shù)之間的情況。此種情況下無論是采用高壓汽源減溫減壓還是采用低壓汽源通過旋轉(zhuǎn)隔板憋壓的方式，都會產(chǎn)生很大的節(jié)流損失，降低了經(jīng)濟(jì)性。采用匹配器對汽輪機(jī)通流部分的安全性影響較小、但會產(chǎn)生很大的噪聲，系統(tǒng)相對稍顯復(fù)雜；座缸閥調(diào)節(jié)抽汽方式：其適用情況和技術(shù)特點與旋轉(zhuǎn)隔板抽汽供熱方式類似；背壓供熱方式：適用于熱用戶所需蒸汽參數(shù)較低的情況。高背壓供熱技術(shù)根據(jù)供熱所需的蒸汽參數(shù)、出力及機(jī)組的型式有多種路線，如連通管抽汽供熱方案、雙轉(zhuǎn)子方案、低真空供熱方案等。

3 華能應(yīng)城熱電蒸汽供熱系統(tǒng)介紹

3.1 蒸汽供熱管網(wǎng)

華能應(yīng)城熱電配置1臺350MW 超臨界抽汽供熱機(jī)組和1臺50MW 高壓抽汽背壓式供熱機(jī)組，設(shè)計額定供熱量為690t/h，最大連續(xù)供熱能力為778t/h，采用二級供熱，其中高壓供熱（4.05MPa 壓力等級）額定供熱量317t/h，中壓供熱（1.3MPa 壓力等級）額定供熱量373t/h。額定回水量大于414t/h，回水溫度約85℃，熱網(wǎng)回水還可作為城市商用或民用供暖熱源進(jìn)行二次利用。集中供熱范圍包括應(yīng)城市東馬坊、四里棚、長江埠、云夢縣及應(yīng)城開發(fā)區(qū)幾個片區(qū)。目前能應(yīng)城熱電自建供熱管道采用枝狀布置方式，建有三條線路：

#1線（雙環(huán)線）由電廠涼水塔旁圍墻接出后，至電廠運灰路架空敷設(shè)約320米至107省道，沿107省道向東地埋敷設(shè)約1180米，頂管過107省道，向北沿老虎山鄉(xiāng)道地埋敷設(shè)約550米，向東沿味谷大道地埋敷設(shè)約800米，向北沿東城大道地埋敷設(shè)約570米到達(dá)#12疏水井，蒸汽管段出地面架空至雙環(huán)廠區(qū)。架空管段設(shè)置3套旋轉(zhuǎn)補償器，地埋管段設(shè)置20套旋轉(zhuǎn)補償器，分別布置在#1～#12疏水井內(nèi)。

#2線（新都、久大線）從華能應(yīng)城熱電接至四里棚鹽化工業(yè)園，長度約10km，敷設(shè)了DN300中壓（輸送4.0MPa 蒸汽）蒸汽管道長度約10km，DN900低壓（輸送1.3MPa 蒸汽）蒸汽管道6.5km后變徑為DN800，繼續(xù)往四里棚鹽化工業(yè)園敷設(shè)約2.5km，之后再變徑為DN500直至鹽水河河邊換熱站，在河邊換熱站預(yù)留了DN500接口。DN250凝結(jié)水管道長度約10km。

#3線（中鹽長江線）由電廠接出，平行電廠鐵路專用線，伴行電廠圍墻外一220kV 高壓線塔（知夢線）與之并行敷設(shè)至邱家里，沿邱家里向東南方向敷設(shè)至藍(lán)廟，后再沿110kV 高壓線塔（蘭長線）敷設(shè)至漢丹鐵路，頂管穿越漢丹鐵路后繼續(xù)沿110kV 高壓線塔（蘭長線）敷設(shè)至漢長公路，穿越漢長公路至中加二路，后沿塞孚工業(yè)園園區(qū)道路設(shè)至中鹽長江，管線全長約10.8km。其中DN700蒸汽管道長約5000m，DN600蒸汽管線長約5800m。DN150凝結(jié)水管道長約10.8km。

3.2 蒸汽供熱熱源

3.2.1 熱源點

1號機(jī)組為50MW 背壓供熱發(fā)電機(jī)組，正常情況下高壓供熱由50MW 背壓機(jī)高壓抽汽提供，中壓供熱由50MW 背壓機(jī)排汽及給水泵小汽輪機(jī)排汽提供。高壓供熱（抽汽口參數(shù)4.05MPa/424℃）可向外提供最小0t/h、額定317t/h、最大358t/h 的供熱量，中壓供熱（排汽口參數(shù)1.3MPa/343℃）可向外提供最小140t/h、額定203t/h、最大496t/h（4.0MPa 對外供汽為0時）的供熱量。當(dāng)50MW 背壓發(fā)電機(jī)組故障解列時，鍋爐單獨運行通過一、二級減溫減壓器提供受鍋爐最大出力限制的對外二級供熱；2號機(jī)組為350MW 超臨界抽凝式供熱發(fā)電機(jī)組，高壓供熱由再熱蒸汽（熱再）來提供，中壓供熱由四段供熱抽汽提供。高壓供熱（抽汽口參數(shù)4.05MPa/566℃）可向外提供額定0t/h、最大285t/h 的供熱量，中壓供熱（抽汽口參數(shù)1.3MPa/447℃）可向外提供最小0t/h、額定180t/h、最大265t/h 的供熱量。

3.2.2 供熱壓力控制

高壓供熱（壓力4.05MPa）由50MW 背壓機(jī)高壓抽汽提供時，高壓抽汽壓力由50MW 背壓機(jī)供熱調(diào)門（俗稱座缸閥）和高壓調(diào)門控制，當(dāng)熱用戶用汽量增加、高壓抽汽壓力偏低時，先關(guān)小座缸閥瞥壓、后開大高壓調(diào)門增加主蒸汽進(jìn)汽達(dá)到新的平衡，維持高壓抽汽壓力正常。高壓供熱由350MW 機(jī)組再熱蒸汽（熱再）提供時，由350MW 機(jī)組中壓調(diào)門控制再熱蒸汽壓力。

中壓供熱（壓力1.3MPa）由50MW 背壓機(jī)排汽提供時，背壓機(jī)排汽壓力由高壓調(diào)門控制，當(dāng)熱用戶用汽量增加、排汽壓力偏低時，先開大調(diào)門增加主蒸汽進(jìn)汽、后開大座缸閥增加排汽量，維持排汽壓力正常；中壓供熱由350MW 機(jī)組四段供熱抽汽提供時，四段供熱抽汽壓力由350MW 機(jī)組旋轉(zhuǎn)隔板（中壓缸第八級）控制，當(dāng)機(jī)組減負(fù)荷、四段抽汽壓力偏低時關(guān)小旋轉(zhuǎn)隔板，用減小旋轉(zhuǎn)隔板通流面積提高四段抽汽壓力，維持四段抽汽壓力穩(wěn)定；當(dāng)由#1機(jī)組鍋爐單獨運行通過一、二級減溫減壓器提供對外供熱時，一級減溫減壓器控制高壓供熱（4.05MPa）壓力溫度正常，二級減溫減壓器控制中壓供熱（1.3MPa）壓力溫度正常。

3.2.3 供熱溫度控制

對外熱源分界點蒸汽參數(shù)為1.25MPa/258℃和4.0MPa/319℃，對外供熱蒸汽溫度由各供熱回路的噴水減溫裝置自動調(diào)節(jié)控制。

3.3 供熱系統(tǒng)運行

3.3.1 熱源運行方式

50MW 背壓機(jī)組獨立供熱。中壓供熱由50MW背壓機(jī)組排汽（含給水泵汽輪機(jī)排汽）供熱，主蒸汽二級減溫減壓器及350MW 機(jī)組四段供熱抽汽備用。高壓供熱由50MW 背壓機(jī)組一級供熱抽汽供熱，主蒸汽一級減溫減壓器及350MW 機(jī)組熱再供熱抽汽備用；350MW 機(jī)組獨立供熱。中壓供熱由350MW機(jī)組四段供熱抽汽供熱，無備用供熱。高壓供熱由350MW 機(jī)組熱再供熱抽汽供熱，無備用供熱；50MW 背壓機(jī)組與350MW 機(jī)組聯(lián)合供熱。中壓供熱由50MW 背壓機(jī)組排汽（含給水泵汽輪機(jī)排汽供汽）和350MW 機(jī)組四段供熱抽汽聯(lián)合供熱，50MW背壓機(jī)組主蒸汽二級減溫減壓器供熱備用。高壓供熱由50MW 背壓機(jī)組一級供熱抽汽供熱，主蒸汽一級減溫減壓器及350MW 機(jī)組熱再供熱抽汽備用。

50MW 背壓機(jī)組解列，670T/h 鍋爐運行獨立供熱。中壓供熱由#1爐（670T/h）主蒸汽經(jīng)兩級減溫減壓器供熱，#2機(jī)四段供熱抽汽備用或無備用。高壓供熱由#1爐（670T/h）主蒸汽經(jīng)一級減溫減壓器供熱，#2爐熱再供熱抽汽備用或無備用；50MW背壓機(jī)組解列，670T/h 鍋爐運行與350MW 機(jī)組聯(lián)合供熱。中壓供熱由#1爐（670T/h）主蒸汽經(jīng)兩級減溫減壓器與#2機(jī)（350MW 機(jī)組）四段供熱抽汽聯(lián)合供熱。高壓供熱由#1爐（670T/h）主蒸汽經(jīng)一級減溫減壓器供熱，#2爐熱再備用。

3.3.2 熱網(wǎng)運行方式

由于應(yīng)城熱電管網(wǎng)采用枝狀布置方式，運行時根據(jù)用戶需求及管網(wǎng)狀態(tài)采用點對點投、切的方式，運行方式相對簡單，缺點是在主干網(wǎng)需故障檢修時需切除線路上所有用戶，運行方式不夠靈活，供熱可靠性不高。

3.4 系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性探討

蒸汽供熱管網(wǎng)。應(yīng)城熱電供熱管網(wǎng)自投運以來運行情況良好，各項指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，熱網(wǎng)1#線40%設(shè)計流量下管道熱損失率1.5%，熱網(wǎng)2#線80%設(shè)計流量下中壓管道熱損失率1.9%，2#線76%設(shè)計流量下低壓管道熱損失率0.55%，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。與國內(nèi)類似熱網(wǎng)項目相比，管網(wǎng)溫降和壓降均達(dá)到設(shè)計要求指標(biāo)；相近運行工況下運行平均溫降基本都優(yōu)于相似熱網(wǎng)項目。

結(jié)論：對全廠供電煤耗影響最大的是#2機(jī)組供電煤耗；熱電比對#2機(jī)組供電煤耗影響很大，日常運行中應(yīng)盡可能提高#2機(jī)組熱電比以達(dá)到降低機(jī)組供電煤耗目的；熱電比對#1機(jī)組的供電煤耗影響較小，日常運行中應(yīng)著力于提高機(jī)組的各單項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以達(dá)到降低機(jī)組供電煤耗目的；供熱量對全廠煤耗影響很大，應(yīng)加緊開發(fā)熱用戶；機(jī)組運行方式盡可能采取#2機(jī)組帶供熱單機(jī)運行的方式；不能忽視各單項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對供電煤耗的影響，日常運行中應(yīng)加強(qiáng)精細(xì)化管理，全面提升機(jī)組各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。