王永存趙達

（1.大慶油田技術監(jiān)督中心；2.大慶油田熱源服務公司）

多熱源聯(lián)網(wǎng)技術是國外供熱先進國家為節(jié)約能源、降低系統(tǒng)運行成本、提高經(jīng)濟效益，在綜合運用水泵調(diào)速技術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的一項先進的熱水管網(wǎng)運行技術[1-3]。大慶讓龍集中供熱系統(tǒng)主要由原物業(yè)一公司轄區(qū)的讓龍供熱系統(tǒng)和原物業(yè)三公司轄區(qū)的登峰供熱系統(tǒng)組成，主要負責讓胡路、龍南、奔騰、鐵人等區(qū)域共1 078.92×104m2的供暖任務?，F(xiàn)有熱力站65座，一級供熱管網(wǎng)138.13 km，供熱最大半徑為21.75 km。原大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部通過建立并實施科學有效的聯(lián)網(wǎng)運行方案，實現(xiàn)了宏偉電廠、華能電廠和登封燃煤鍋爐房三熱源聯(lián)網(wǎng)運行。

1 熱源情況

1）宏偉電廠。設計供熱能力365 MW，最高可提供345 MW運行負荷，設計溫度115/65℃。設有循環(huán)水泵5臺，流量3 500 m3/h，揚程150 m；補水泵2臺，流量220 m3/h，揚程32 m。

2）登峰燃煤鍋爐房。設計供熱能力290 MW，最高可提供252 MW運行負荷。設有循環(huán)水泵3臺，流量為2 950 m3/h，揚程60 m。補水泵2臺，流量100 m3/h，揚程79.8 m。

3）華能電廠。華能電廠最高可提供338 MW運行負荷，設計溫度130/70℃，最小負荷84 MW。為保證穩(wěn)定供熱，華能管網(wǎng)設置了增壓泵站，有供回水增壓泵共計6臺。其中:流量5 994 m3/h、揚程53.8 m增壓泵，供回水各設置1臺；流量3 755 m3/h、揚程24.8 m增壓泵，供回水各設置2臺。

2 聯(lián)網(wǎng)運行方案的制定及調(diào)節(jié)

2.1 用熱負荷的確定

1）對供熱區(qū)域內(nèi)建筑性質(zhì)（住宅、公建、商服等）和不同建筑性質(zhì)的供熱面積進行分類統(tǒng)計，核算供熱區(qū)域內(nèi)的理論熱指標[4]。

2）綜合考慮管網(wǎng)保溫方式、高層建筑、墻體保溫、散熱器配置、氣象（氣溫、風級、陰晴）條件及管網(wǎng)失調(diào)性等客觀因素，結(jié)合實際運行經(jīng)驗對理論熱指標進行修正，進而確定供熱區(qū)域內(nèi)的實際熱指標和熱負荷[5-6]。根據(jù)統(tǒng)計，物一讓龍區(qū)域和物三奔騰、登峰區(qū)域總供熱面積1 097.08×104m2，按建筑性質(zhì)核算理論熱指標為68.92 W/m2，熱負荷為756 MW。經(jīng)過修正后熱指標為73.29 W/m2，熱負荷為804 MW。讓龍網(wǎng)、登峰網(wǎng)供熱面積及熱負荷統(tǒng)計見表1。

2.2 基本調(diào)節(jié)原則

1）可靠性與經(jīng)濟性并重的原則。綜合考慮系統(tǒng)水力工況、熱源能力、運行可靠性和供熱經(jīng)濟性等因素，確定了宏偉電廠為基礎熱源，華能電廠為輔助熱源，登峰燃煤鍋爐房為調(diào)峰熱源的運行模式，定壓點設在宏偉電廠[7]。熱源的啟動順序為：采暖期宏偉熱源一直啟動運行，根據(jù)需要調(diào)整負荷，中期啟動華能熱源，高峰期啟動登峰熱源。

2）分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)原則。將采暖期分成幾個階段進行系統(tǒng)流量調(diào)整，每個階段內(nèi)系統(tǒng)流量不變，改變溫度，實行質(zhì)調(diào)節(jié)[8]。

3）熱源同步調(diào)節(jié)的原則。充分考慮熱力站運行調(diào)節(jié)的科學性、實用性，實行熱源同步調(diào)節(jié)，保持同質(zhì)同溫，盡量實現(xiàn)供熱溫度的一致性[9]。

4）統(tǒng)一協(xié)調(diào)的原則。為保證集中供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的一致性，由物業(yè)一公司供熱指揮中心負責熱源及熱網(wǎng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，統(tǒng)一指揮。

5）按需調(diào)節(jié)的原則。在水力工況滿足的情況下，熱力站的運行調(diào)節(jié)，以所需要的熱量為基本調(diào)節(jié)原則，同時參考二級網(wǎng)供回水溫度。

2.3 調(diào)節(jié)方案的制定及實施

2.3.1 熱源啟動及室外氣溫與用熱負荷情況。

根據(jù)表1可知，讓龍地區(qū)總用熱負荷約為804.05 MW，熱源穩(wěn)定供熱能力935 MW，熱源能夠滿足用熱需求，供熱高峰期需要三個熱源聯(lián)網(wǎng)運行。讓龍多熱源聯(lián)網(wǎng)運行負荷與室外平均氣溫的關系見表2。

表1 讓龍網(wǎng)、登峰網(wǎng)供熱面積及熱負荷統(tǒng)計Tab.1 The statistical table of heating area and heat load in Ranglong and Dengfeng district

表2 讓龍多熱源聯(lián)網(wǎng)運行負荷與室外平均氣溫的關系Tab.2 The relationship between the load of Ranglong multi-heat source combined operation and the outdoor average temperature

2.3.2 設計負荷下的水利工況

根據(jù)設計部門提供的供熱系統(tǒng)水壓圖相關資料，對相關電廠的水力工況進行分析，熱源供熱能力和相關設備完全能夠滿足系統(tǒng)的正常運行，為讓龍集中供熱系統(tǒng)安全平穩(wěn)聯(lián)網(wǎng)投運提供了充分的理論指導[10]。

2.3.3 運行調(diào)節(jié)方案

根據(jù)供熱系統(tǒng)的水力工況、熱力工況和熱源供熱參數(shù)，將供熱運行調(diào)節(jié)分為3個時期，即初末期、中期、高峰期，具體如下：

1）初末期：室外氣溫≥-2℃以上，供熱時間約50 d。根據(jù)系統(tǒng)定壓點設在宏偉熱源的實際情況，初期運行首先啟動宏偉熱源，作為基礎熱源供熱。根據(jù)宏偉熱源345 MW的供熱能力，能夠滿足室外氣溫為-2.08℃的用熱需求。因此，只需啟動宏偉熱源運行。為保證系統(tǒng)的可調(diào)性，根據(jù)水力工況需求，確定系統(tǒng)的循環(huán)流量為7 000 t/h。當進入供熱末期時，氣溫回升到-2℃以上時，停運其它熱源，保留基礎熱源進行供熱。

2）中期：-20℃≤室外氣溫≤-3℃，供熱時間約100 d。該供熱期間，啟動宏偉電廠和華能電廠2個熱源聯(lián)網(wǎng)運行，因其供熱時間長，為供暖期的主要運行時段。

第一時段，-10℃≤室外氣溫≤-3℃，循環(huán)流量9 400 t/h：當氣溫達到-3℃時，需要負荷361 MW（1 299 GJ/h），宏偉熱源不能滿足用熱需求，按經(jīng)濟性原則，啟動華能熱源。為了滿足水力工況要

求，結(jié)合華能增壓泵間的最低流量，該階段熱網(wǎng)總循環(huán)流量為9 400 t/h。其中，宏偉熱源流量6 500 t/h，華能熱源2 900 t/h，流量比為2.24∶1。按照同質(zhì)同溫的原則，為實現(xiàn)熱源溫度盡量一致，兩個熱源的供熱量比例應與流量匹配，熱量應為898 GJ/h和401 GJ/h?？紤]到宏偉熱源的負荷調(diào)節(jié)范圍在950～1 250 GJ/h，華能的最低負荷為302 GJ/h，熱源的負荷分配調(diào)整為990 GJ/h和309 GJ/h。但宏偉熱源的溫度高于華能的溫度，兩網(wǎng)不能實現(xiàn)同溫度運行。因此，負荷的提升以華能熱源為主，當氣溫達到-5℃時，兩網(wǎng)供熱溫度相同，實行熱源同步調(diào)節(jié)。

第二時段，-15℃≤室外氣溫≤-11℃，循環(huán)流量11 000 t/h：該階段宏偉熱源流量保持在6 500 t/h，華能熱源流量增加到4 500 t/h。宏偉熱源的熱量調(diào)節(jié)在1 065～1 233 GJ/h，華能熱源的熱量調(diào)節(jié)在737～853 GJ/h，采取同溫同質(zhì)的同步調(diào)節(jié)。

第三時段，-20℃≤室外氣溫≤-16℃，循環(huán)流量12 500 t/h：該階段宏偉熱源流量6 500 t/h，華能熱源流量增加到6 000 t/h。宏偉熱源的熱量分配為1122～1250GJ/h，華能熱源熱量分配為1036～1 203 GJ/h。兩個熱源基本達到滿負荷運行狀態(tài)，采取同溫同質(zhì)的同步調(diào)節(jié)。

可以看出中期的3個時段，華能熱源的流量和熱負荷始終是在增加的，為了保證同質(zhì)同溫調(diào)節(jié)，保持宏偉熱源的流量不變，熱負荷在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)進行同步調(diào)節(jié)。

3）高峰期：室外氣溫≤-21℃，供熱時間約30 d。此時宏偉熱源和華能熱源供熱負荷已經(jīng)達到上限，需要啟動登峰燃煤鍋爐房，實現(xiàn)三個熱源的聯(lián)網(wǎng)運行。

當氣溫達到-21℃時，啟動登峰燃煤鍋爐房，實現(xiàn)三熱源聯(lián)網(wǎng)運行。此時，宏偉熱源和華能熱源流量保持不變，分別為6 500 t/h和6 000 t/h。而根據(jù)室外氣溫啟動3臺鍋爐，流量分為3個時段，即1臺爐（-21～-22℃），登峰熱源的循環(huán)流量1 000 t/h，2臺爐（-23～-24℃）登峰熱源的循環(huán)流量2 000 t/h，3臺爐（-25～-26℃）登峰熱源的循環(huán)流量3 100 t/h，熱網(wǎng)的總循環(huán)流量最高為15 600 t/h。登峰燃煤鍋爐房熱量調(diào)節(jié)范圍在177～532 GJ/h，宏偉電廠熱量同步調(diào)節(jié)范圍1 197～1 250 GJ/h，華能電廠熱量同步調(diào)節(jié)范圍1 105～1 177 GJ/h。

讓龍多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)情況見表3，熱源供熱量隨室外氣溫變化曲線如圖1所示。

表3 讓龍多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)情況Tab.3 The regulation table of multi-heat source combined in Ranglongheating system

圖1 熱源供熱量隨室外氣溫變化曲線Fig.1 The variation curve of heat supply with outdoor temperature

3 結(jié)語

1）科學、有效的運行調(diào)節(jié)方案是供熱運行的根本保證。運行調(diào)節(jié)方案為生產(chǎn)指揮提供了基礎保障，可以有計劃地組織生產(chǎn)運行，下達生產(chǎn)指令，保證平穩(wěn)、安全運行，為生產(chǎn)運行和經(jīng)濟調(diào)控提供了科學的指導，實現(xiàn)了由經(jīng)驗型向科學化供熱的轉(zhuǎn)變。

2）完好的遠程自動控制系統(tǒng)是供熱調(diào)控的核心內(nèi)容。實踐證明，熱力站的遠程自動控制是運行調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，65座熱力站的流量調(diào)節(jié)可以一次性完成，實現(xiàn)熱源的高效供給。

3）完善的過程評價體系是供熱精細化管理的重要措施。一是要有齊全、完好的計量體系，計量是基礎，沒有水、電、熱的計量一切無從談起。二是實施生產(chǎn)計劃管理，將水、熱指標按月分解，剛性控制。三是實施供熱全過程的監(jiān)控評價，建立以經(jīng)濟運行方案、日報、周報、月報和年報為主要內(nèi)容的全過程量化分析評價體系，實現(xiàn)供熱管理由粗放型向精細化轉(zhuǎn)變。

4）讓龍集中集中供熱系統(tǒng)多熱源聯(lián)網(wǎng)運行充分發(fā)揮了電廠熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢，最大限度減少了能源消耗，但仍存在一定的優(yōu)化空間。一是當熱源需要通過點爐或機組投運來實現(xiàn)供熱負荷的調(diào)節(jié)時，供熱負荷發(fā)生跳躍性變化，出現(xiàn)熱量超供現(xiàn)象。二是電負荷對熱負荷影響大，華能是以電定熱，以風電定熱電。這種模式使供熱負荷存在一定的不確定性，當氣溫下降時，往往伴隨著大風，熱負荷需要增加，會出現(xiàn)以風電為主，不允許調(diào)整熱電增加熱負荷，不能實現(xiàn)按需供熱。三是熱網(wǎng)上區(qū)域截斷閥門不足，當宏偉或華能熱源故障及供熱管網(wǎng)出現(xiàn)故障時，不能在最合理的位置截斷管網(wǎng)，將出現(xiàn)大面積停暖，影響供熱質(zhì)量。