长输管道大温差供热回水温度的控制方案分析

贾文涛

中国市政工程西北设计研究院有限公司（730000）

当前电厂余热利用技术类型较多，其中较常应用的技术包括吸收式循环热电联产集中供热、汽轮机低真空运行供热等等。无论采取哪一种余热回收技术，都必须要把合理控制长输管道回水温度作为必要前提，从而确保电厂余热能够得到充分的利用和吸收，真正意义上提升大温差长距离供热的有效性。因此，文章深入分析了长输管道供热回水温度控制系统，比较不同供热系统方案在性能、技术、运行、造价等方面的优势和局限性，希望能够为提升大温差供热质量提供一定参考。

1 某工程概况和前期方案

1.1 工程概况

甘肃省某单位基本实现了能源梯级利用，并且实现了热电联产机组的改造升级，计划改造热电联产机组，对余热进行利用，从而实现长输管道供热。通过计算分析，发现在长输管道供水温度为120℃时，长输管道回水温度只有控制在45℃以下，才能够充分地发挥热电联产机组的余热利用效果。

现阶段该市冬季供热主要依靠燃煤锅炉房，该城市冬季供热一级网运行的供水温度为110℃，回水温度控制在55℃。该城市冬季供热二级网运行的供水温度为64℃，回水温度控制为45℃。通过建设长输管道，代替原有燃煤锅炉房，将锅炉房改造为分隔长输管道，把原有的供热一级网改建为隔压换热站。通过分析研究发现当隔压换热站采用传统板式换热器时，原有的一级网供回水温度参数则不再适用；仍然采用原有供回水温度参数，则无法合理有效地控制长输管道回水温度。针对此问题，需要相关人员在工程前期探讨针对性的技术方案。

1.2 前期方案

1.2.1 吸收式换热机组供热系统的建设

该供热系统运行的前提是要配备完善的热力站和余热利用设备。吸收式循环热电联产集中供热技术的充分应用，需要该工程首先改造、升级城市电力站，建设高质量的吸收式换热机组，从而有效地构建起大温差热力站。以原有的二级网参数为标准，顺利将一级网回水温度控制到了25℃。在隔压换热站实现一级网和长输管道换热，把长输管道回水温度控制到35℃，以顺利实现长距离大温差供热。

通过研究发现，采用吸收式换热机组直供系统能够有效地控制长输管道供水温度和长输管道回水温度，供水、回水温度分别为120℃和45℃，顺利实现了长距离大温差供热。随之调整相应的供热温度参数，冬季供热时，一级网运行参数设置为供水110℃、回水35℃，二级网运行参数设置为供水65℃、回水45℃。需要注意的是，实现上述方案的必要前提是市区内热力站的改造升级，也就是要把现有热力站升级为大温差型热力站。市区内热力站的改造升级费用很高，在原有基础上实现全部改造升级难度很大。原有的热力站大多建在老旧的居民区内，要想推动热力站优化升级，就必须要增设吸收式换热机组，这也就产生了一个突出的问题，即改造空间狭小与新增大型吸收式换热机组之间的矛盾，一定程度上增加了改造协调的难度[1]。

1.2.2 吸收式换热机组混水系统

吸收式换热机组能够通过串联混水应用，提升长输管道供水和回水温度控制的整体效果。吸收式换热机组混水系统以120℃常热管道高温水为驱动能源，通过吸收低温热量，提升一级网回水温度。一级网55℃回水部分进入吸收式热泵，这时一级网回水温度得到提升，达到75℃。剩余一部分一级网回水通过板式换热器有效实现出水换热，这时，这部分一级网回水的温度升高，达到95℃。一级网两部分水混合之后，温度控制在85℃，再进入市政管网。

经过分析之后，人们能够充分地认识到吸收式换热机组混水系统在长输管道供回水温度控制中的作用。但是需要注意的是，其一级网供水温度变为85℃、回水温度变为55℃，与原本的供水110℃和回水55℃有明显差距。

2 吸收式换热机组直供系统探讨

2.1 系统基本原理

在隔压换热站中安装吸收式换热机组，规划一部分专门供热，从而使吸收式换热机组吸收的热量能够为该专门供热区域所应用，实现热用户直供。直供部分的管网系统不具备原本的隔压换热功能，直供部分将一级网、二级网直接连接，进而使隔压换热站能够直接为热用户供热。通常吸收式换热机组一般包括吸收式热泵和板式换热器两部分[2]。

1）在隔压换热站长输管道侧，120℃的电厂长输管道供水在吸收式热泵发生器中实现散热，温度有效降低，达到115℃；之后，长输管道供水又进入到板式换热器，与一级网换热，这时长输管道供水温度已经达到了60℃；最后，长输管道供水会再次进入到吸收式换热机组的内部，直供网与板式换热器实现了有效的热量交换，供水水温再次降低，达到49℃的标准；之后49℃水再次进入吸收式热泵，换热后温度降到45℃。

2）按照原有的一级网供回水温度标准，供水110℃、回水55℃，通过热力站进行热量交换。热用户直供吸收式换热机组原有的一级网和二级网直接建立起了联系，构成了完整的直供网，因此其供热温度与原二级网保持一致，供水65℃、回水45℃，无需再通过热力站进行换热。要以现阶段实际情况为依据，取消原有二级网循环泵，将热力站升级为中继泵站。直供网回水首先要由板式换热器进行升温，将45℃的直供网回水温度提升到56℃，再次进入吸收式热泵，进一步提升回水温度，达到65℃的标准之后才能够给热用户供水。

3）通过对方案的总结和理论计算，发现该方案中板式换热器一侧的换热量占比较大，占总换热的70%，吸收式换热机组换热量占比较小，约占30%左右。由此把原一级网和相关热力站的30%改造成为直供网，实现与二级网的有效衔接，即可对热用户实现高质量供热，有效控制长输管道回水温度。

2.2 比较两种系统方案

两种方案在控制长输管道供水、回水温度方面成效大致相同，都能够实现长距离运输。但两种方案在造价和改造的难度等方面存在明显的差异。

1）在改造难度方面，吸收式换热机组供热系统方案需要把原有的热力站改为大温差热力站，一些老旧的热力站改造难度较大，且不具备充足的改造空间。这就需要有关单位首先改建、扩建热力站，但吸收式换热机组热用户直供系统的管网基本上都建设在市政道路上，给改造升级工作带来了很大的困难。在划分直供区域时，也受到许多限制。因此，需要相关人员合理设计和划分热用户直供区域，遵循压力统一和就近原则，选择与原二级网定压等级一致，且与隔压换热站相近的直供区域，从而减少改造量和成本投入[3]。

2）通过比较发现吸收式换热机组热用户直供系统在工程造价方面的优势更加明显，与吸收式换热机组供热系统相比，直供系统的方案造价更低。

3）在运行费用方面，直供管网的供回水温差较小，因此需要加大管道流量，这也就造成吸收式换热机组用户直供系统运行费用增加。

4）在调节控制难度方面，直供系统方案的部分区域建设成热用户直供，也就把原先的热力站取消了，进而失去了热力站的调节控制功能，直供系统方案的调节控制难度较高。

通过比较，能够看出直供管网系统在工程造价和工程改造量方面具有明显的优势，吸收式换热机组供热系统方案在后续的运行和调节控制方面具有一定的优势。

3 结语

通过比较吸收式换热机组、吸收式换热机组串联混水、吸收式换热机组热用户直供等供热方案，人们能够充分地认识到直供系统的突出优势。直供系统能够很好地、更充分地满足城市的供热需求，从而有效地提升了供热的稳定性和有序性，提升了长输管道大温差供热回水温度控制的总体水平。直供系统在工程造价和工程改造总量方面有明显的优势，符合该地区发展的实际情况。相关人员应当强化自身的专业技术能力，加强对长输管道大温差供热回水温度控制的研究，为提升该地区供热的稳定性和整体质量做出贡献。