某大型供热管网改造设计优化选择

齐玲

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2106-5640-8521

摘  要：随着供热技术的不断进步和发展，近几年出现了许多新的供热方式，在一些工程的应用中取得了较好的供热效果。但并不是最新的技术、最新的理念就适合每个项目。本次设计针对本钢二电供热管网改造的具体项目，从实际出发，对老旧小区的管网改造方案进行对比分析，从而选择更为优化、合理、经济的供热方案，最大限度地满足供热需求。

关键词：低温水供热管网  高温水供热管网  高温热源  循环水泵 补水泵 分布式变频水泵

中图分类号：TU995.3                       文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2021）06（b）-0010-03

Optimal Selection of the Renovation Design of a Large Heating Pipeline Network

QI Ling

（Shenyang Thermal Engineering Design and Research Institute，Shenyang，Liaoning Province，110014  China）

Abstract： With the continuous progress and development of heating technology， many new heating methods have appeared in recent years， and good heating effects have been achieved in the application of some projects. But the latest technologies and concepts are not suitable for each project. This design aims at the specific project of the transformation of the second electricity heating pipe network of Ben Gang Group Corporation from the reality， compares and analyzes the pipe network transformation schemes of the old community， so as to select a more optimized， reasonable and economic heating scheme to meet the heating demand to the greatest extent.

Key Words： Low temperature water heating pipe network; High temperature water heating pipe network; High temperature heat source; Circulating water pump supplementary; Water pump; Distributed variable frequency water pump

近年來，随着北方一些发电厂的关停，其负担的供热管网将就近接入其他热源的管网或新建热源。管网的接入形式将根据不同项目的特点通过对不同设计方案进行比较、分析后选择最合理、经济的设计，满足供热需求。

1  项目背景

2015年以前本钢发电厂二电车间安装有3台85t/h的蒸汽锅炉（每台锅炉产汽量70t/h，蒸汽压力2.8MPa）和2台15 000kW的抽凝式汽轮发电机组，实现热电联产。冬季汽轮发电机组发出的电力供本厂使用，多余的电量上网。供热由以下两个系统组成。

系统一：将汽机0.8～1.27MPa的抽汽送至厂区内的烧结及一铁换热站，换热站内安装了汽水换热器、热网循环泵、补水定压泵等。热网回水经除污器进入热网循环泵，加压后进入汽水换热器，温度由45℃被加热到55℃后送入热网，然后进入各热用户的散热器。该系统向水泥网供暖，供暖面积约为65万m2。该系统向一铁网供暖，供暖面积约为24万m2。

系统二：采用降低汽机冷凝器真空度，提高冷凝水温度，从而提高循环冷却水温度，利用汽机冷凝器循环冷却水，低温大流量直供的方式供暖。循环冷却水回水温度32℃，通过循环水泵加压后，在冷凝器中与冷凝水换热温度升至42℃后，通过热网直接向用户供热。该系统供热区域为二电网供暖，供暖面积约为101万m2。

热电厂合计供热面积190万m2。

管网总长度58 145延长米，平均使用年限为25年。其中，二电余热水供热管网主干线最大管径为DN700mm，管网总长度28 567m;水泥片区供热管网主干线最大管径为DN700mm，管网总长度22 918m;一铁片区供热管网主干线最大管径为DN500mm，管网总长度6660m。

由于该热网敷设年限已到达到25年，管网老化严重，失水率高，且供热系统属于低温差大流量直供系统，管网面积较大，没有统一的分段、分片管理，漏水点较难排查，去年一个采暖季平均失水率达到500t/h，直接经济损失就达到2850万元。本溪低区地势高差较大，在热网与热用户的连接上，没有系统考虑分区供热，每年都有大量的暖气片爆裂现象，供热质量差。

针对上述情况，该190万m2的低温水管网必须进行供热形式的彻底改造。

2  本次项目热源概况

本钢发电厂二电车间建于1937年，锅炉是日本舰载锅炉，86t/h中温中压蒸汽锅炉，至今已运行78年，设备严重老化，出力小、耗煤量大、耗电量大，静电除尘器除尘效率低，没有脱硫设施，环境污染严重。2015年该车间被列入拆除的名单中。

随着本钢发电厂二电车间的关停，本项目热源为2015年在本溪市溪湖区建设的4台70MW的高温热水锅炉房，该热源建成后，最终将能达到400万m2的供热能力。目前该项目已经安装了2台70MW的高温热水锅炉，且已于2015年对本项目供热范围内的190万m2进行了供热。

2015年，由于时间、人力等原因并没有对管网进行改造，而是在热源处建设了一座具有190万m2换热能力的大型换热站，该换热站内设5台板式换热器、5台循环水泵、2台补水泵，将2台70MW的高温热水锅炉产生的130℃/70℃的高温水换热成65℃/50℃的低温水对原有管网进行供热。

3  本次项目供热方案

由于本次设计190万m2改造区域范围内均为低温水直接连接的供热管网，热水管网循环水量达到7000t/h，管网输送距离约为4km，累计沿程阻力较大，容易引起管网失衡。且目前该管网失水率较大，平均为500t/h，造成了严重的经济损失。因此，本次设计热源与热用户之间采用间接连接方式。间接连接方式具有便于管理、易于調节的优越性，而且通过提高一次热水管网的供回水温差，可以减小一次热水管网的通径，大量节约投资;再者，使一次热水管网不受热用户干扰，减少失水率，使整个系统运行平稳、安全可靠。

由于2015年特殊的供热情况，新建的高温热源与低温水直接供热管网无法连接，为了保证供热，在热源处设计了一座首站，该首站内设5台板式换热器、5台循环水泵、2台补水泵，将2台70MW的高温热水锅炉产生的130/70℃的高温水换热成65/50℃的低温水对原有管网进行供热。

由于该首站现已存在，本着合理利用资源，减少浪费的原则，本次设计考虑利用现有首站的供热方式，对首站内的换热器进行调整，将高温热水锅炉产生的130/70℃的高温水换热成供回水温差较大、供水温度较高的一级网热水进行供热[1]。

在管网与热力站的连接方式上提出如下2种热网连接方案。

3.1 连接方案一

考虑利用首站内现有的热网总循环泵[2]。

目前首站内设置的循环水泵为5台，均为流量1623.6t/h、扬程112m、电机功率630kW。补水泵为3台，均为流量412t/h、扬程39m、电机功率75kW。根据改造后的设计供回水温度，热网所需循环流量约为2324t/h，补水量为循环水量的1%，管网阻力约为70m。故现有的2台循环水泵就能满足改造后管网的要求。补水泵也可以满足最高点热力站不倒空和改造后热网的补水量的要求，故首站内的设备可以完全利用，详见图1。

3.2 连接方案二

不考虑利用首站内现有的热网总循环泵，系统采用分布式变频二级泵系统[3]。

分布式变频二级泵系统就是在首站内设置一级主循环泵，负责首站内循环流量及循环动力，一级泵的扬程按照首站内阻力计算;在各个换热站内设置配有变频调速装置的二级循环泵，负责各换热站循环流量及克服外线和换热站的循环阻力，各二级泵的扬程为各换热站内一次侧阻力和本站与压差控制点之间管线阻力之和。分布式变频二级泵是用换热站内的二级泵取代了传统系统中换热站内的一次水调节阀，由原来在阀门上消耗多余的资用压头，转变为用二级泵提供必要的资用压头[4]。采用此方式时，还可在换热站内配置由气候补偿器调节的变频控制器，使二级循环泵达到按照用户需求从系统中取热的目的，详见图2。

3.3 方案对比

2个方案对比见表1。

根据以上2种方案的比较，虽然方案一比方案二的电机使用功率高，但是由于本次改造项目为老旧小区，热负荷均已存在，无分期建设，且供热最远半径仅为3km。故无论是在首站内设置总循环泵，还是采用二级泵系统，电机使用功率并没有很大差别，且本着合理利用首站内的现有资源，减少投资，本项目采用方案一进行实施。目前该项目已根据方案一进行实施且已运行2年，运行稳定，供热效果显著[5-6]。

4  结语

随着供热技术的不断进步和发展，近几年出现了许多新的供热方式，在一些工程的应用中取得了较好的供热效果，但并不是最新的技术、最新的理念就适合每个项目。尤其针对一些老旧小区的改造项目，应根据项目的实际情况，多方案分析，最终选择合理的改造方案满足供热要求，方案的选择要做到安全可靠、运行稳定、便于调节、节约成本。

参考文献

[1] 王劲松.浅谈城市集中供热管网的优化设计[J].中国高新区，2017（20）：28-30.

[2] 李慧，贺晓龙.市政供热管网如何提高供热质量问题的探讨[J].城镇建设，2021（1）：328-329.

[3] 黄镇，李显龙.城市集中供热管网的优化设计探讨[J].消费导刊，2020（28）：249.

[4] 李松秒，王芃.运行参数不同热用户系统级联方案及性能研究[J].煤气与热力，2020（10）：14-20.

[5] 郑志丹，左明月.浅谈城市供热管网的优化设计[J].化工设计通讯，2017，（2）：51-54.

[6] 方修睦，周志刚.供热技术发展与展望[J].暖通空调，2016（3）：27-31.