从某热力工程设计谈设计优化与热网系统节能

李见林

（平顶山热力集团有限公司河南平顶山　467000）

从某热力工程设计谈设计优化与热网系统节能

李见林

（平顶山热力集团有限公司河南平顶山467000）

我国使用的传统热力工程主要是热水集中供暖，有换热站、锅炉房以及供热管接线到户，但是随着自然资源不断地短缺，热力工程设计越来越提倡节能减排设计，提高能源的使用效率是目前值得重视的问题。本文结合了热力工程的设计实例和热网系统的节能、优化设计进行分析，分析热力工程优化设计的方向以及方法，供热力工程优化设计技术人员参考。

热力工程；设计优化；热网系统节能

热力工程由于自身运行效率高，有比较大的供热能力，在我国北方大部分城市得到了广泛发展，并且逐渐的成为了城市供暖的主要方式。但是以往热力工程都耗资巨大，怎样保证热力工程节能、高效、安全的运行并且减少运行成本是目前设计人员重点关心问题，因此目前热力工程设计人员要和实际项目紧密结合，严格分析该项目的的设计、施工和管理，设计经济科学的方案，保证热力工程节能、高效的运行。

1　热力工程实例

目前该地有全面的热力工程，供热方式是使用燃煤方式加热，随着该地区经济不断发展，城市化达到该地区60%以上，供暖面积也随之增长。但是由于分散在各个地区的小锅炉耗能大、热能效率低下等原因，严重危害了该城市的环境。为了将空气质量改善，把供暖效率提高，满足市民日益增长的热暖需求，该城市规划了一座供热能量为每季度500MW的电热厂，将传统锅炉烧煤的供暖方式取代。在该市建立80个换热站，包括改造更新原有锅炉取暖的换热站24个。

热力工程设计参数主要是以下方面，热电厂首站设计的供热能力为400MW，供回水温度在120/70℃。

2　优化设计方案

2.1热网系统设计

在对供热系统重新设计时，应至少保留一座原有的传统烧煤、烧水锅炉房，对锅炉房进行脱硫改造以及扩充，设计改造之后的其换热站供暖能力达到每年100MW，改造后的锅炉房在整个供热系统中与电热厂和热源成为热网系统。热力工程是该市的主要热能来源，主要承担整个冬季的热能负荷，在初冬期以及末冬期运行电热厂，在采暖的高峰期将调峰热源启动，在寒冬期使用调峰热源以及热电厂同时经过热网系统运行。

2.2确定热网循环泵

该市截至到2014年冬季，实际供暖面积为800×154m2，热负荷设计为300MW，其中热能源首站中承担热负荷为200MW，由于城市化发展速度以每年增长供热面积80×154m2的速度增长，水循环量按照4500m3/h计算[1]。具体所设置热网循环泵总数为5台，使用4台，1台留作备用。

2.3设计管径管网

在设计管径管网环节中，要根据模拟热网模拟系统中的工况水力结果进行计算，热电厂的首站出口设计管径是Dn800mm，调峰热源的出口管径设计为Dn450mm，根据以上管网系统中的长度和管径长度，设置支线管道的长度和管径长度。

2.4调节热网

热网系统的运行调节方式是改变流量，同时使用质量一同进行调节，计算热力网系统的参数如表1分析。

表1　计算水力参数表

初冬当室外温度低于4℃时开始供暖，根据热力负荷的变化将汽轮机抽气量进行调节，同时根据循环泵的压力和流量将变频和运行台数调整[2]。冬季室外温度达到-5℃时，由于市民对热暖需求变大，这时就将调峰锅炉房的换热站启动，调峰锅炉和热电厂一同组合成多个热能系统，随着室外温度不断地降低，该市将逐渐的启动调峰锅炉房的换热站，当室外温度达到一年之中最冷的时节-10℃时，将调峰锅炉房满负荷运行。换热站和二次网的供水电动阀联动，根据二次温度需求来满足对供暖温度的需求，使调峰锅炉房和热电厂联网运行，这个过程需要使用专业的热网系统进行计算，设计技术人员在经过比较之后，选择最优方案。

3　管网运行调节方案

本次研究设计中，将供热管线和热力系统相互联合进行运行，供热管线可以稳定的试运行，在运行期间做好保证其他安全的措施。同时热力系统如果在运行过程中出现问题，在试运行结束之后维修检测人员要及时的休整，保证热力系统稳定、安全的运行，同时在建设、运行期间要配备专门管理人员对施工、建设过程进行管理。

4　设计方案可行性分析

4.1可靠安全性

本设计方案是多热能环网系统，主要以热电厂为主要热源，由于该市中的锅炉房属于调峰设备，环网系统特征是可靠安全的运行，各个系统之间互相平衡，各个环路之间互相补充，如果某个供暖设备出现设备故障时，对其他供暖设备不会造成影响，使居民稳定安全取暖，可保证市民的取暖质量。

同时本设计方案的水力稳定性比较强，可简便的调节运行，设置调峰资源不仅将单一热源解决，还将供暖质量差的问题明显改善。

4.2技术分析

因为负责调峰的锅炉房将部分热负荷承担，热力工程中的热网循环泵购置费用和建设费用相比有了大幅度减少，同时减小热电厂的出口主管管径，也会降低购置费用以及建设费用[3]。对以往传统的锅炉房进行脱硫改造以及扩充即可达到利用已有资源的目标，可以减少建设所用成本。

4.3成本分析

本次设计方案中所使用的热网循环泵购置成本、采购主管线的成本以及建设的成本都比较低，在设计和施工建设的管理中不需要建设中继泵站，因此节省了中继泵站的建设费用，同时因为有稳定的水力工况，在供暖设备运行时也有比较低的成本。

5　结语

总而言之，在传统热力系统中锅炉烧水烧煤取暖消耗能量大，工程的设计方案直接关系到热力网系统的建设以及日后运行方式，同时也关系着供热质量的好坏。本次设计主要对某市项目设计方案进行了详细的计算与分析，其本设计优化方案具有技术性和可靠性，其建设成本以及运行成本也较低，所以本优化设计方案可以使用到改造、优化热网系统中，不仅运行成本低，还为保护生态环境奠定基础。

[1]马建超，姜世超，徐晓军，何旭东.分布式变频泵与集中监控、调节系统在热网调节中的应用[J].中国仪器仪表，2011，10：28～32.

[2]王进，李欣然，杨洪明，陈戈.与电力系统协同区域型分布式冷热电联供能源系统集成方案[J].电力系统自动化，2014，16：16～21.

[3]杨勇平，林振娴，何坚忍.热电联产系统中最佳冷源热网加热器的选择方法[J].中国电机工程学报，2010，26：1～6.

TU995

A

1673-0038（2015）03-0065-02

2014-12-30

李见林（1984-），男，大学专科，2006年毕业于平顶山工学院，城市燃气与热力工程专业，主要从事热力工程管理、蒸汽管道设计、蒸汽管道施工管理工作。