国电电力朝阳热电厂2×300MW级新建工程热网首站优化设计

【摘 要】由于大型供热机组结构和系统的复杂性，对供热系统的安全性、经济性、运行可靠性有很高的要求。本文就是针对这些新问题，结合设计、运行实践进行论述和分析，提出在设计和实际运行中解决这些问题的措施。

【关键词】国电电力；2×300MW；优化设计

1、供热参数的确定

1.1 热网供回水温度的确定

本期工程采用一级加热方式。供水温度的确定应考虑到电厂、热网的综合经济效益。选用130/70℃的供回水温度比采用120/70℃或110/70℃的供回水温度管径要小。由于管道敷设在建设投资中占有较大的比重，节约投资十分明显。且热网运行费用低。由于高温水温差大，降低了流量、流速和水的阻力，选择的水泵流量小、扬程小。减少了热网循环水泵的能耗，大大节约电能。

1.2 加热蒸气参数的确定

热电厂的抽汽为过热蒸汽，在换热器中对传热起主导作用的是饱和蒸汽。加热蒸气的饱和温度是能否完成汽水换热的关键。汽水换热器的饱和蒸汽的温度应比供水温度高10℃左右，本期工程采用0.4MPa，261℃蒸汽作为加热热源，饱和温度为143.6℃，满足供水温度130℃要求。

2、供热系统的确定

2.1 加热蒸汽系统

本期工程新建2×300mw级供热机组，汽侧采用单元制布置方式。1台机组对应2台汽水热交换器。疏水系统也采用单元制布置方式。1台机组对应3台疏水泵，疏水泵2台运行1台备用。运行泵采用变频控制，根据室外温度变化进行工况调节。

2.2 高温水系统

本期工程高温水采用母管制系统，选用四台循环水泵运行，不设备用，当一台事故时，减负荷运行。满足75%热负荷要求。

3、热网首站设备选型

3.1 汽水换热器选型

3.1.1 汽水换热器的传热过程及强化

传热过程的强化有以下几条途径：

a增大传热面积 ：可以提高换热器的传热速率。

b增大平均温度差 ：可以提高换热器的传热效率。

c增大总传热系数 ：可以提高换热器的传热效率。

3.1.2 汽水换热器的选型

近年来出现的波纹管换热器， 是在原管壳式换热器的基础上， 采用强化传热原理而研制开发的一种新型传热设备， 它继承了管壳式换热器的优点， 克服了其缺点， 因而具有很强的实用性和更为广泛的应用领域。

与传统管壳式换热器相比，波纹管式换热器具有以下优点：

1）传热效率高

2）不污、不堵、不结垢

3）防泄漏能力强

4）节能

5）维修方便

6）价格合理

本期工程选用4台2000m2卧式汽水波节管换热器，2台换热器对应1台供热机组。

3.2 热网循环水泵选型

3.2.1 循环水泵的选择

3.2.1.1 选择的原则

循环水泵选择时应具体考虑以下几个原则：

1）满足系统中所需的最大流量和扬程，同时要使循环水泵的最佳工况点，尽可能接近系统实际的工作点，且能长期在高效区运行，以提高循环水泵长期运行的经济性；

2）结构简单、体积小、重量轻、效率高；

3）运行安全可靠、平稳、振动小、噪音低、抗汽蚀性能好；

4）适用于流量变化大而扬程变化不大的水泵，即G—H特性曲线趋于平坦的水泵。

3.2.1.2 循环水泵的参数

1）流量：根据设计热负荷计算流量；按电厂最大供热能力和设定的高温水供回水温差来计算流量。要考虑10％富裕量。

2）扬程：

a）确定热源设备系统或换热设备系统的阻力：首站系统应控制在0.15MPa以内。

b）热力管网的最不利环路阻力，主干线按经济比摩阻30-70Pa／m进行计算，局部阻力可考虑1.2—1.3倍的附加。

c）热力站系统的阻力：一般为0.1—0.15MPa。

d）系统富裕压力一般为10％。

3）热水供暖系统的介质温度和工作压力，应根据设计计算而定。

3.2.1.3 选择方法

选择步骤：

1）原有计算的流量和扬程可不再进行附加。

2）在已定的水泵系列表中找某一型号的泵，查找的流量和扬程与“水泵性能表”列出的代表性的流量和扬程一致。如果有两种以上型号的泵都能满足要求，那就要权衡分析，通常应选其中比转速（ns）较高的、结构尺寸小、重量轻的泵。

3）具体选定了泵的型号后，要检查泵在该系统中运行时的工作情况，观察它的流量和扬程变化范围，是否处在高效区内工作。如果运行工况点偏离高效区很远，则说明泵在该系统中工作经济性差，最好另行选择。

3.2.1.4 循环水泵特性与热网特性的匹配

循环水泵的工作特性曲线能否与热网特性曲线相交在设计点上是很重要的，实践中，常出现热网特性曲线右移，表现在泵出口端的阀门不能全开，促使出口端的阀门长期处在节流状态，水流不断冲刷阀芯，一旦阀芯被冲刷变形，轻者失去关断功能，重者会失去节流作用，致使电机被过流烧坏，酿成事故。再说，水泵出口端的阀门主要作用是关闭，不允许长期节流使用。

3.2.1.5 几点建议

1）设有二台（含二台）以上循环水泵的供暖系统可不设备用泵，目前水泵连续运行时数均在10000h以上，且安全可靠。

2）热网循环水泵一般选用为卧式、单级双吸、水平中开、双蜗壳压水室结构泵。吸入及吐出管与下半泵体铸造在一起，不需拆卸管路及电机就能检查泵的转子部件。

3）选用机械密封水泵，因为机械密封比填料密封的密封性能好，泄漏量少，轴与轴套不易损坏。

4）循环水泵的扬程必须认真计算，决不是越大越好，扬程偏高不仅轴功率急剧增加，浪费电能，重要的是泵的特性曲线与热网特性曲线不能匹配，严重影响供暖效果，但这种现象在行业中时有发生，望引以为戒。

3.2.2 循环水泵参数选择

本期工程选4台同型号热网循环水泵，并联运行不设备用。扬程1.45MPa流量2360m3/h，功率1400kW ，电压等级6000V。

由于电厂供热量随室外温度的变化而改变，本工程采用质量并调运行方式，每台循环水泵配液力耦合器，用来调节系统流量变化。

3.3 热网疏水泵选型

本期工程疏水系统采用单元制布置方式，1台机组对应3台同型号疏水泵，2台并联运行1台备用。疏水泵扬程1.89MPa，流量255m3/h，功率185kW，电压等级380V。2台疏水泵采用变频控制。

4、结论

由于波节管型汽水热交换器具有传热系数高、不易结垢、设备体积小、节能、便于维修等特点。因此本期工程选用卧式汽水波节管型换热器。

考虑到热网循环水泵并联台数太多，易造成水泵间相互影响，且泵的并联曲线与管网特性曲线交点易偏离设计值，影响系统出力。本期工程选用4台同型号热网循环水泵并联运行，不设备用。

疏水泵采用变频控制，节省电能。

通过设计优化，减少了设备占地，节省了投资，节约了能源，提高了电厂的经济效益。