大庆乘银集中供热系统多热源联网优化运行研究

潘泽锋 王永存 （大庆油田技术监督中心）

多热源联网技术是国外供热先进国家为节约能源、降低系统运行成本、提高经济效益，在综合运用水泵调速技术和控制技术的基础上发展起来的一项先进的热水管网运行技术[1]。大庆油田乘银地区供热系统主要负责东湖、乘风、测井、银浪、创业城、 八百垧地区供暖任务， 总供暖面积1 375.25×104m2。区域内有宏伟热电厂、乘风燃气锅炉房、银浪燃煤锅炉房、八百垧燃煤锅炉房4座热源和89 座热力站。4 座热源联网供热前，特别是供热初末期阶段，各热源未能达到满负荷运行，锅炉低负荷运行时效率较低。这不仅造成了能源的严重浪费，而且热源的低效率运行也大大降低了集中供热系统的经济性[2]。

原大庆油田矿区服务事业部通过对乘银地区供热系统各个热源和热网进行规划整合，建立了“大热源、大联网、大调度”供热运行体系，4 座热源联网运行增强了各热源的互补性和经济性[3]。

1 热源情况

乘银集中供热系统主要有宏伟热电厂、八百垧燃煤锅炉房、银浪燃煤锅炉房和乘风燃气锅炉房4座热源联网运行。

1） 宏伟热电厂一期工程负责向乘银网供热，设计供热能力360 MW，最大平稳供热能力为320 MW（1 150 GJ/h）。受系统压力制约，运行高峰期可提供305 MW（1 100 GJ/h）供热负荷。

2）八百垧燃煤锅炉房现有5 台29 MW 热水锅炉，设计总供热能力145 MW，最高可提供130 MW运行负荷。

3） 银浪燃煤锅炉房现有4 台58 MW 热水锅炉，设计总供热能力232 MW，最高可提供220 MW运行负荷。

4） 乘风燃气锅炉房现有5 台70 MW 热水锅炉，设计总供热能力350 MW，最高可提供350 MW运行负荷。

乘银地区供热系统4 座热源联网后，形成了以宏伟热电厂、八百垧燃煤锅炉房为主热源，乘风燃气锅炉房、银浪燃煤锅炉房为调峰热源的四热源联网集中供热系统，整网为环网和枝状网相结合，一级管网143 km，最大供暖半径23.88 km。其中，宏伟热电厂、银浪燃煤锅炉房、乘风燃气锅炉房三热源为环网布局，八百垧燃煤锅炉房为枝状网结构。银浪燃煤锅炉房与八百垧燃煤锅炉房通过DN500 mm管线相连，实现乘银地区与八百垧地区联网运行。

2 联网运行方案的制定及调节

多热源运行调节时，合理地安排热效率高的热源先投入运行，调节各热源及热力站工况，从而满足热用户用热需求，提高整个供热系统的经济性，是运行调节工作的关键[4-7]。

2.1 用热负荷确定

对供热系统内用热设施进行系统普查，以理论热指标为基础，综合考虑墙体保温、高层建筑、散热器形式等因素，确定供热区域内综合热指标和热负荷。乘银集中供热系统各地区用热负荷统计见表1。

表1 乘银集中供热系统用热负荷统计Tab.1 Heat load of Chengyin central heating system

2.2 基本原则

1）热源择优投运、全网集中调控原则。主热源承担基本热负荷，并在整个运行期间，力争全时满负荷运行。无论是主热源，还是调峰热源，凡是成本低、能耗少、效率高的应优先投运，并尽可能地延长其运行时间，以提高其经济性[8]。综合考虑系统水力工况、热源热效率等因素，确定了优先宏伟热电厂热源，其次燃气热源，最后燃煤热源的择优梯次投运思路。各热源负荷分配及全网水力、热力工况调整由集中供热指挥中心结合各阶段热源锅炉房启运情况，统一分配各热源启运负荷，实行全网集中调控。

2）质量综合调节、回水定温控制原则。供热初末期以宏伟热电厂作为系统运行的基础热源，对管网采用分阶段改变流量的质调节方式。随着整网运行流量不断增加，各热源供、回水压力相应升高，突出表现在宏伟热电厂一级网供水压力超出安全范围[9-11]。因此，在供热高峰期，保证各热源供水温度一致，根据管网所需负荷匹配运行流量，采用热量调节方式。同时，根据各热力站负荷需求，分别制定各热力站室外温度与回水温度对照运行表，采用回水定温控制方式。

2.3 联网方案的制订及实施

根据供热系统水力工况、热力工况和热源供热参数，将乘银集中供热系统的运行调节分为供热初末期、供热中期和供热高峰期3 个阶段，乘银集中供热系统运行调节3 阶段运行负荷见表2。

表2 乘银集中供热系统运行调节3 阶段运行负荷Tab.2 No.3 operating load of operating regulation for Chengyin central heating system

1）供热初末期。当室外日平均温度为1～5 ℃时，以宏伟热电厂作为系统运行的基础热源，实施宏伟热电厂、八百垧燃煤锅炉房的双热源运行模式。由于八百垧南线地区是距宏伟热电厂的最远端，由八百垧燃煤锅炉房兼顾其供暖工作，即由宏伟热电厂承担乘银地区、创业城地区和八百垧北线7 座热力站供暖负荷；八百垧燃煤锅炉房承担八百垧南线8 座热力站和北线4 座热力站供暖负荷。

2） 供热中期。当室外日平均温度降至0 ℃时，宏伟热电厂已达到最高负荷（1 150 GJ/h） 输出，此时启运乘风燃气锅炉房补充系统需求负荷，实施宏伟热电厂、八百垧燃煤锅炉房、乘风燃气锅炉房的三热源运行模式。乘风燃气锅炉房随室外平均温度降低相应提高负荷输出，最终由宏伟热电厂承担乘银地区和八百垧北线7 座热力站供暖负荷；八百垧燃煤锅炉房承担八百垧南线8 座热力站和北线2 座热力站供暖负荷；乘风燃气锅炉房承担创业城地区和二厂高层地区供暖负荷。

3）供热高峰期。当室外日平均温度降至-12 ℃时，乘风燃气锅炉房已达到最高负荷输出，此时启运银浪燃煤锅炉房补充系统需求负荷。银浪燃煤锅炉房随着室外温度变化调整负荷输出，保证系统运行平稳。由于银浪燃煤锅炉房在高峰时期需启用4台锅炉，而在乘银供热系统与八百垧供热系统联网运行后，供热高峰期宏伟热电厂供水压力1.25 MPa，供水温度109 ℃，均已达到系统安全运行上限；且系统供热负荷需求及一级网循环流量不断增加，尤其在供暖高峰期时，宏伟热电厂、银浪燃煤锅炉房和乘风燃气锅炉房均高负荷运行，全网流量可达18 150 m3/h，水力交汇点压差增大，导致宏伟热源处供水压力升高，严重影响宏伟热电厂循环流量，限制电厂热量输出。针对上述问题，在全网集中调控原则下，当室外日平均温度降至-19 ℃时，受系统压力制约，宏伟热电厂降低负荷输出，从1 150 GJ/h 降为1 100 GJ/h 稳定运行。八百垧燃煤锅炉房和银浪燃煤锅炉房随着室外温度变化调整负荷输出。当室外日平均温度降至-23 ℃时，银浪燃煤锅炉房接近满负荷输出，无法继续满足八百垧北线地区供热需求，八百垧燃煤锅炉房解网运行，提高运行负荷，独自负担八百垧地区供暖工作；宏伟热电厂、银浪燃煤锅炉房、乘风燃气锅炉房三热源联网运行，负担乘银、创业城地区供暖工作。

3 结语

乘银集中供热系统4 座热源的联网供热和管网的互相连通，充分发挥了热源间的互相备用优势，当任一热源出现故障时，其他热源能够相互补充，保障供热系统正常运行。“大热源、大联网、大调度”的供热运行体系，有效提高了乘银集中供热系统的经济性。通过热源择优投运、全网集中调控，明显提高了热效率较高的宏伟热源的运行时间，有效降低了其他高能耗热源的运行时间；且充分发挥了宏伟热电厂热电联产优势，在满足系统总体负荷的前提下，达到了降本减碳的供热目的。