热电厂热源侧一次网水系统环并研究

许冰，宋宏飞

(丹东金山热电有限公司，辽宁 丹东 118000)

热电厂热源侧一次网水系统环并研究

许冰，宋宏飞

(丹东金山热电有限公司，辽宁 丹东 118000)

某热电厂热网一、二期一次网水系统独立运行，热网一、二期回水管路设有联络阀门，供水管路也在多处设有联络门。为实现热网一、二期9台热网循环泵互相备用，解决热网二期单台热网加热器超流量运行问题，最大限度发挥热泵与电蓄热装置的性能优势，进行了一、二期一次网水系统环并运行试验。试验数据分析结果显示，有效提高了供热的可靠性、灵活性与经济性。

热电厂；热网；一次网水系统；环并；热泵；电蓄热装置；热网循环泵

0 引言

某热电厂位于辽东半岛经济开放区东南部鸭绿江与黄海的汇合处，市区地理坐标为东经124°23′，北纬40°7′。冬季供暖期151 d，冬季虽长，但寒冷天气较短，11月与3月平均气温为-1～8 ℃，最冷1月平均气温为-12～-3 ℃。热网工程一期老城区供热挂网面积达1 500万m2，实供1 140万m2，二期新城区供热挂网面积达450万m2，实供165万m2，一、二期合计实供面积为1 305万m2。

1 热源侧系统概况

1.1装机概况

该热电厂装有2台330 MW亚临界、一次中间再热、单轴、三缸、双排汽、采暖抽汽、凝汽式机组，分别于2012年9月和2012年12月投产，并于2012年11月1日对外供热。机组平均采暖抽汽量为550 t/h，采暖抽汽压力为0.291 MPa，采暖抽汽温度为203 ℃。热网首站配有4台换热面积为2 800 m2的卧式高效汽水热交换器，供热能力为836.5 MW，设计最大供热面积为1 780万m2。

1.2热泵概况

为适应城市发展的需要，保证国家节能减排目标顺利达成，该热电厂于2015年8月新增了6台52.34 MW 吸收式溴化锂热泵来回收机组循环水余热对热网水进行加热，并于2015 年11 月8日投运。6台热泵回收机组循环水余热130 MW，热泵总制热量为314 MW。经华电电力科学研究院性能考核试验后确认：投运热泵时发电煤耗为223.70 g/(kW·h)，供电煤耗为248.70 g/(kW·h)；不投运热泵时发电煤耗为246.43 g/(kW·h)，供电煤耗为273.41 g/(kW·h)。通过对比发现，投运热泵后发电煤耗下降22.73 g/(kW·h)，供电煤耗下降24.71 g/(kW·h)，机组经济性明显提高。

1.3电蓄热装置概况

为加快新能源技术创新，挖掘燃煤机组调峰潜力，全面提高系统调峰和新能源消纳能力，实现热电解耦并提升机组运行灵活性，该热电厂于2016年10月20日开工新建260 MW固体电蓄热装置，用于冬季供暖期电厂深度调峰，并于2017年2月28日完成固体电蓄热装置充电试运行。固体电蓄热装置蓄热能力为260 MW，供热能力为72 MW，可增加供热面积约153万m2。在电网低谷调峰时段或风力发电的弃风电时段，电网为电蓄热装置供电，电蓄热装置将电能转换为热能供热网水加热。

1.4供热系统运行方式

该热电厂供热系统设计为热源侧和热网侧。热源侧由供热机组可调节抽汽通过热网首站热网换热器加热热网水，即一次网热水供给热网侧。热网侧则由城区内各个换热站组成，来自一次网的高温水经各换热站内的板式换热器将二次网的水加热后供到各热用户[1]。根据供热市场形势变化、城市规划调整以及电力市场热电解耦的现实需求情况，该热电厂又安装了热泵和电蓄热装置。由于城区为狭长布局，新、老城区位于热电厂两侧，老城区为规划设计供暖区域，新城区为调整增加的供暖区域，故分别被称为一期和二期热网。热网一、二期一次网水系统分别采用母管式布置方式[2]。热网一期一次网水系统总循环水量设计为10 000 t/h，布置5台热网循环泵，#1机组侧安装3台，#2机组侧安装2台。分别从2台机组厂用6 kV母线接引，其中1A热网循环泵从6 kVⅠA段接引，1B，1C热网循环泵从6 kVⅠB段接引，2A热网循环泵从6 kVⅡA段接引，2B热网循环泵从6 kVⅡB段接引，3运2备，泵额定流量为3 000 t/h，额定扬程为135 m。热网二期布置4台热网循环泵，从热网二期6 kV母线接引，热网二期6 kV A段从#1机组厂用6 kVⅠA段接引，热网二期6 kV B段从#2机组厂用6 kVⅡA段接引，热网二期6 kV A，B段设有联络开关，其中A，C热网循环泵从二期6 kV A段接引，B，D热网循环泵从二期6 kV B段接引，2运2备，泵额定流量为3 000 t/h，额定扬程为135 m。热网一、二期采用除氧软化水定压补水，按系统循环水量的1.0%设计，定压值为0.35 MPa。

图1 热网一、二期热源侧一次网系统

正常运行情况下，热网一期运行3台热网换热器，即#1机组#1，#2热网换热器及#2机组#1热网换热器，当热网一期运行3台及以上热网循环泵时，3台热网换热器均投入运行(热网换热器正常流量为3 000 t/h，最大流量为3 300 t/h)；稳定运行时，供水流量需8 600 t/h，供水压力需1.06 MPa，回水流量为8 500 t/h，回水压力为0.32 MPa。热网二期运行1台热网换热器，即#2机组#2热网换热器，运行2台热网循环泵；稳定运行时，供水流量需4 400 t/h，供水压力需0.84 MPa，回水流量为4 400 t/h，回水压力为0.41 MPa。一期供、回水流量计存在误差，回水流量始终比供水流量低180～200 t/h，二期供、回水流量偏差在允许范围内。现阶段一次网运行方式为：热网一期回水先进入热泵加热后回到热网换热器进一步加热外供，热网二期回水先进入#2机组#2热网换热器加热后再进入电蓄热装置继续加热外供。热网一、二期一次网水系统各自独立运行，如图1所示。

2 热网环并试验

2.1试验目的

供热期热网一期运行3台热网循环泵、3台热网换热器，一次网水流量为9 000 t/h左右；热网二期运行2台热网循环泵、1台热网换热器(#2机组#2热网换热器)，一次网水流量为4 700 t/h左右，热网二期热网换热器超流量运行。该热电厂希望通过此次在线试验实现一、二期9台热网循环泵互相备用，解决热网二期单台热网加热器超流量运行问题，最大限度发挥热泵与电蓄热装置的性能优势，提高供热的安全性、可靠性、灵活性与经济性。试验期间工况变化较为频繁，会对热网系统产生影响，事先应与供热调度协调好。

2.2试验过程

此次试验过程中一期流量通过调节一期热网循环泵液力偶合器开度进行变速调节，二期流量采用二期热网循环泵出口门节流方式进行调节。降低一期热网循环泵出力，调整热网一、二期回水压力平衡，开启热网一、二期回水联络一次门，缓慢开启热网一、二期回水联络二次门，此时热网一、二期回水开始混合。逐渐开启一期热网循环泵出口至#2机组#2热网换热器入口手动门，开启此门过程中由于热网一期供水压力略大于热网二期供水压力，热网一期供水压力和流量下降，热网二期的供水压力和流量上涨，一、二期供水开始在#2机组#2热网换热器入口第1次混合。逐渐开启热网二期热网循环泵出口至#2机组#1热网换热器入口电动蝶阀，一、二期供水在#2机组#1热网换热器入口第2次混合。逐渐开启#2机组#1，#2热网换热器出口联络电动蝶阀，此时热网一期供水通过此蝶阀流向热网二期，热网一期供水压力和流量下降，热网二期供水压力和流量上涨，一、二期热网水压力与温度平衡。环并过程试验数据见表1。

表1 环并过程试验数据

表2 流量调节过程试验数据

逐渐关小#2机组换热器出口至二期供水电动蝶阀，限制热网水通向二期的流量后一期流量增加。通过试验数据发现，一期流量增加、二期流量减小，一期压力增加、二期压力减小，一期与二期热网水充分混合。流量调节过程试验数据见表2。逐渐开启热网一期供、回水至电蓄热装置一、二次门，通过一期至电蓄热装置旁路门调整供水压力平衡，此时热网一期与热网二期彻底环并，试验结束。

2.3数据分析

试验前，当热网一期与二期独立运行时，所需循环水总流量为一期供水量8 660 t/h与二期供水量4 434 t/h的总和，即13 094 t/h，回水总流量为一期8 479 t/h和二期4 463 t/h的总和，合计12 942 t/h；经过环并调整后一、二期供水流量分别为8 112 t/h和4 199 t/h，回水流量分别为8 118 t/h和3 937 t/h，即供水总流量为12 311 t/h，回水总流量为12 055 t/h。

续表

因二期热网循环泵出口流量采用出口门节流调节，泵出口母管憋压，此次试验不能将试验工况调整到正常运行工况，供水总流量比正常值低1 593 t/h，这种情况可以在二期热网循环泵变频调节投入运行后得到彻底解决。从一、二期回水流量看，一期回水流量明显增加，二期回水流量明显降低，说明部分(约420 t/h)热网二期回水与一期回水同时流经热泵吸热，有效地利用了热泵，提高了经济性。

现有的6×52.34 MW溴化锂吸收式热泵整体对外制热量为314 MW，在供热的初、末期按采暖供热指标26 W/m2考虑(实际可能更低)，可供面积为1 185万m2，不仅能满足一期热网供暖需求，还可以带二期部分供暖负荷。这样便可以充分发挥热泵的效用，提高其利用率和效率，供暖温度不足部分可由电蓄热装置补充。

3 结论

现有6×52.34 MW溴化锂吸收式热泵，在供热初、末期不仅能满足一期热网供暖需求，还可以带二期部分供暖负荷。环并后在供热初、末期可以仅通过高效节能的热泵带一期与二期热网运行，电蓄热装置作为一期或者二期热网温度调节的补充，热网换热器作为尖峰补偿，达到节能减排的效果。

因初设时热网一、二期供水系统管径设计流量均为10 000 t/h，在保证系统不超压且水循环畅通的前提下，最大流量为12 000 t/h，而正常供暖一、二期需要的总流量为13 100～14 000 t/h，故需要热网一期和二期均有热网循环泵运行。为了保证一次网水系统运行的可靠性，建议热网一期运行3台热网循环泵，热网二期运行2台热网循环泵。环并后热网一期5台热网循环泵与二期4台热网循环泵可以相互备用，增加了热网循环泵运行的灵活性与可靠性。

此次试验二期热网循环泵出口门调节流量过程中出现泵出口母管憋压的情况，不能将试验工况调整到正常运行工况，后续可通过增加二期热网循环泵变频控制来实现灵活调节。

试验过程中，热力系统中部分热工表计指示与实际值存在偏差，建议该电厂对热网系统的流量计、温度计等进行校验，不但有利于运行监视、调整供水参数，而且有利于供热量的统计、核算。

此次热网环并试验成功，使得一次网系统运行更加灵活可靠，对于供热调整和安全稳定经济运行具有指导意义。

[1]秦绪忠，江亿.多热源并网供热的水利优化调度研究[J].暖通空调，2001,31(1)：11-16.

[2]秦冰.浅析惠天热电三部热网双热源联网供热技术[J].区域供热，2015(4)：79-84.

(本文责编：刘芳)

2017-05-03；

:2017-05-31

TM 621.4

：B

：1674-1951(2017)06-0047-04

许冰(1986—) ，男，辽宁丹东人，工程师，工学硕士，从事热电厂集控运行工作(E-mail:xb401576441@126.com)。

宋宏飞(1974—)，男，辽宁铁岭人，助理工程师，从事热电厂燃料运行工作(E-mail:tlcshf@163.com)。