石家庄裕西隔压热力站混水改造方案探讨

祝成智　王宗满　徐志滨

摘要：石家庄裕西隔压热力站一级管网设计温度130/70℃，二级管网设计温度115/55℃，由于种种原因一直没达到设计参数，供热效果不理想，在保证供热管网安全稳定运行的情况下，热力公司对站内设施进行了混水改造，降低了一级管网的回水温度，提高了二级管网的供水温度，最终取得了比较满意的供热效果。

关键词：隔压热力站；混水改造方案；一级管网；二级管网；供水温度；回水温度 文献标识码：A

中图分类号：TU995 文章编号：1009-2374（2015）15-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.014

1 概况

石家庄鹿华热电厂与供热辖区地势高差较大（首站与市区地形高差约78m），且供热半径较远（约20km），为保证管网运行安全稳定，2012年在距鹿华热电厂11km处建设了裕西隔压热力站。隔压热力站为大型的水-水热力站，一级管网来自鹿华热电厂，经过换热后的二级管网作为三级热力站热源，站内设有9台75MW和3台70MW板式换热器，设计供热能力为885MW。有5台二级管网循环水泵并联运行，其中4台工频泵、1台为变频泵，每台泵额定流量为4300m3/h。一级管网设计参数为：压力2.5MPa，温度130/70℃，流量12800t/h，二级管网设计参数为：压力1.6MPa，温度115/55℃，流量12900t/h。

2 改造原因

鹿华热电厂2013年对机组进行了高背压改造，为提高电厂运行安全及乏汽利用率，电厂要求一级管网回水温度不能高于58℃，因此在实际运行中一级管网供回水参数受到限制。根据2013年和2014年采暖期隔压热力站运行记录报表，隔压热力站实际运行中一级管网供水温度最高为109.4℃，最低为70.7℃，一级管网回水温度最高为57.3℃，最低为45.5℃。通过实际运行数据可以看出，隔压热力站原设计时采用的一级管网参数较高，而鹿华热电厂在高背压改造之后，实际外供隔压热力站的一级管网参数较低，与设计值差距较大。同样由于换热器实际运行中一级管网流量、温度与设计值不同，导致板式换热器的实际效率达不到厂家标定的理论换热效率。两方面因素导致隔压热力站实际运行时二级管网温度达不到设计值。根据2013年和2014年采暖期隔压热力站运行记录报表，二级管网供水温度最大为82.1℃，最小为58℃，与设计温度115℃存在较大差距，使得供热效果不理想。为了提高供热质量，供热公司决定对隔压热力站一、二级管网之间进行部分混水，以此来提高二级管网供水温度，降低一级管网回水温度。

3 混水改造方案

结合隔压热力站实际情况，五台循环水泵中只有一台为变频泵，且厂房内没有额外增加循环水泵和变频器的空间。考虑到混水量要根据实际需要进行调节，四台工频泵无法满足调节要求，因此最终确定最大混水量按一台变频泵的额定流量考虑，即最大混水量为4000t/h。根据隔压热力站运行数据，一级管网供水母管压力平均为1.18MPa，二级管网供水母管压力为1.0MPa，由此看出一级管网供水管压力始终高于二级管网供水管压力，直接在一级管网母管和二级管网母管之间设置一连通管即可实现部分一级管网高温热水混入二级管网供水管中。为了防止运行瞬态情况下的压力反差，连通管上设置止回阀，并在止回阀前后均设电动蝶阀，在阀组下游的管道上设流量测量装置。

为了使本次混水改造不对原供热管网流量造成影响，保持一、二级管网水量平衡，需将二级管网回水补充至一级管网回水管中，补充水量与供水连通管混水量相同。根据隔压热力站实际运行数据，变频泵出口压力基本不小于1.2MPa，一级管网回水母管压力平均为1.12MPa，因此从变频泵出口加设回水连通管至回水母管，即可实现管网回水从二级管网补充至一级管网。在回水连通管接口至板换前回水母管之间设置电动蝶阀，在回水连通管上也设置电动蝶阀，在实际运行中按是否需要混水的要求，两个阀门切换使用。在需要混水时，开启供水连通管、回水连通管上的电动蝶阀，同时关闭变频循环水泵至板换之间的蝶阀。根据实际管网温度进行调节，可以通过变频泵对实际混水流量进行调节，变频泵最大流量为4000t/h。混水流量可通过设置在供、回水连通管上的流量测量装置进行测量。在不需要混水或者管网出现异常情况需要切断混水时，关闭供水、回水连通管上的电动蝶阀，同时开启变频泵与板换之间的阀门。新增电动蝶阀、流量计和变频泵的控制加到原DCS控制系统，可以根据设定的温度自动调节变频泵和电动蝶阀的开度。混水改造系统流程简图见图1：

图1 一、二次热网混水流程简图

4 混水温度计算

根据2013年11月至2014年3月期间隔压热力站运行记录数据反算出的换热器平均效率为0.96（由于篇幅所限不再列出计算过程），该换热效率比较符合板式换热器的实际情况。由于实测一级管网流量均在11500t/h左右，本次计算按11500t/h进行设定，其他数据均以隔压热力站实际运行记录为准。对一、二级管网供、回水温度各取典型的4组数据，以及对所有运行记录445组数据的平均值进行计算，一、二级管网混水量按4000t/h考虑，混水温度的计算结果见表1：

表1 混水量为4000t/h时的混水温度

序号 热网流量（t/h） 混水前热网温度

（℃） 混水后热网温度（℃） 混水效果

（温度变化）

一级管网 二级管网 一级管网供水 一级管网回水 二级管网供水 二级管网回水 二级管网供水 一级管网回水 二级管网供水 一级管网回水

1 11500 16979 103.50 55.70 79.10 49.30 84.85 53.47 5.75 2.23

2 11500 16953 103.00 55.30 78.70 48.90 84.43 53.07 5.73 2.23endprint

3 11500 15104 76.70 47.20 63.70 42.00 67.14 45.39 3.44 1.81

4 11500 18368 77.40 48.20 62.30 45.30 65.59 47.19 3.29 1.01

5 11500 16806 99.10 56.00 76.60 49.00 81.96 53.57 5.36 2.43

6 11500 16997 99.30 55.90 76.80 49.20 82.10 53.57 5.30 2.33

7 11500 20972 82.70 44.50 61.00 41.00 65.14 43.28 4.14 1.22

8 11500 21120 81.10 44.60 58.00 40.00 62.38 43.00 4.38 1.60

9 11500 16979 102.50 55.00 78.70 49.10 84.31 52.95 5.61 2.05

10 11500 16892 102.40 55.50 78.40 48.60 84.08 53.10 5.68 2.40

11 11500 21138 80.30 45.10 59.00 40.00 63.03 43.33 4.03 1.77

12 11500 21007 80.20 44.80 58.00 40.00 62.23 43.13 4.23 1.67

13 11500 16936 99.90 55.90 77.00 49.30 82.41 53.60 5.41 2.30

14 11500 16936 99.70 55.20 77.10 49.20 82.44 53.11 5.34 2.09

15 11500 21212 83.90 45.40 61.00 41.00 65.32 43.87 4.32 1.53

16 11500 21224 83.40 45.30 61.00 41.00 65.22 43.80 4.22 1.50

平均 11500 17811 91.03 50.74 69.96 45.11 74.69 48.78 4.73 1.96

从上表计算结果可以看出，因一、二级管网供水温度相差较大，回水温度相差较小，因此混水后供水温度的变化比回水温度变化明显，在混水量为4000t/h时，二级管网供水温度平均升高4.73℃，一级管网回水温度平均降低1.96℃。

5 对管网安全性的影响

隔压热力站是为分隔一、二级管网而建，来自鹿华电厂的一级管网热水经过隔压热力站换热后直接返回电厂，市区二级管网热水仅在隔压热力站与市区各三级站之间流动，两个管网实现物理隔离，不受相互影响，管网运行安全性较高。

二级管网混水后，通过连通管将两级管网直接连通，两级管网压力波动、瞬变，管道及附件破裂漏水等都将相互影响，管网运行安全性有所降低。为了尽可能减小一、二级管网之间水锤的相互影响，在布置连通管时，考虑采用弯头改变流体方向，以此方式削弱水锤的传播，弯头的壁厚适当加大，并在弯头处设置支架。

供回水连通管均设有电动蝶阀，当一、二级管网发生破裂、漏水等异常情况时，可以关闭阀门以切断一、二级管网之间的连通，切断后恢复为改造前的运行状态，管网特性与混水前相同。为了降低电动阀门故障或内漏的影响，供水连通管上设有两个电动蝶阀。为了防止和减缓连通管电动阀门的开关引起管网压力的瞬变，应要求阀门的启闭时间不少于20秒。隔压热力站二级管网循环泵设有旁路管道，通过旁路管道将二级管网回水管母管与泵出口母管相连，旁路管上设有止回阀以防止水击。当热网循环水泵断电的瞬间，热网循环泵入口侧压力上升，出口侧压力急剧下降，在此压差作用下旁路上的止回阀开启，入口侧循环水流入出口侧管网系统，从而降低泵入口侧管道压力增高的幅度，减缓、防止水击危害。

6 结论与建议

（1）通过一、二级管网的混水措施，可以降低一级管网的回水温度，提高二级管网供水温度，能够在一定程度上解决鹿华热电厂高背压改造带来一级管网热水品质较低的问题。根据2014年采暖季运行的数据来看，基本与混水计算温度相符；（2）在实际运行中，对管网的压力要做实时监测，要求一级管网供水压力不低于1.15MPa、不超过1.5MPa，并设置压力报警值，到报警值时系统能够自动报警，如果压力持续降低（或升高）时通过连锁装置将混水连通管上的电动蝶阀自动关闭，同时变频泵与板换之间的电动蝶阀自动开启。同样，如果二级管网压力变化超过设定值，在系统报警的同时自动切断一、二级管网之间的连通管；（3）一、二级管网之间增设连通管后，降低了隔压热力站所起到的隔压能力，将出现一、二级管网相互影响的情况，一定程度上降低了管网运行的安全性。通过对阀门启闭时间的限制，可以避免或减缓连通管阀门操作对管网运行的影响，采用高质量的阀门在一定程度上提高了安全性。

参考文献

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[2] 李珊化，康慧.实用集中供热手册[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3] 贺平，孙刚，王飞.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

（责任编辑：周 琼）endprint