端木昭勇 高连达 于龙 夏德志
满洲里达赉湖热电有限公司 内蒙古，满洲市 021400
摘要： 换热站承带的供热规模较大,供热半径较大时，系统调节维护较困难，循环泵扬程偏高，电功率大，供热管网难以水力平衡，供热效果差。本文以达赉湖热电公司29号站地区供热系统为例，对大站拆分改造进行实例探讨分析，经过改造后热网调整响应快，电耗降低显著，提高供热效果，节能效果明显。
关键词：电耗，换热站，水力平衡。
1.热网现状概述
本文以满洲里达赉湖热电有限公司为实例探讨大面积承带换热站的拆分改造，满洲里达赉湖热电有限公司承担扎赉诺尔地区的供热任务，热网设计值400万平方米，现接带供热面积478万平方米。公司建设2×200兆瓦国产超高压直接空冷燃煤机组，同步建设配套热网工程、机组脱硫装置及灵泉矿井疏干水处理厂。
达赉湖热电有限公司现有一条高温水管网。一次网管网由主热源引出一DN900管网向东敷设，敷设至满达路时分为两支一支DN800管道向北敷设至政府新，接带的换热站从美容街#27站分支开始至政府新区，分别为#27、N25、19、21、8、25、26、28、22、23、24、N1共12个换热站，供热范围为老城区东起金盛家园，西至府西区南至山北路，北至铁路（新兴小区除外）。另一支继续沿东南方向敷设至#29换热站。供回水温度120/70℃，设计压力1.6MPa。供热半径15.9公里，首站水泵参数为扬程140m，流量2000t/h，三用一备。且在管网10公里处（即26#站处）设回水升压水泵，水泵参数为：扬程57.5m，流量880t/h，两用一备，一台软起两台变频。
#29换热站现有供热面积87.12万㎡，分为高区和低区两套供热系统，下设10个分配站。分别为#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#13、#14、#16分配站，其中#1、#2、#3、#4分配站为“高区”系统，其余6个分配站为“低区”系统。分配站及管线为2002年建成，2003年投产。#29换热站低区系统供暖半径8千米，涉及6座分配站，1座升压站，由于#29换热站低区系统供热面积过大，供热半径过长，对现有的供热安全及运行调节带来了极大障碍，沿程压力损失较大，造成能源浪费。#29换热站二次侧通过分配站与用户的连接方式供热，随着热网规模逐年增大，无法进行有效调节控制，水力工况失调严重，导致供热效果逐年下降，导致这种结果一方面是由于大规模直接与用户线连接管网存在水力调节不平衡问题，另一方面用于供暖距离较长，热网末端设置了回水加压泵站，使调解难度进一步加大，安全性降低。
用户管网过大，供热长距离（供暖半径8千米）输送的管网需要的压力非常高，循环泵电耗较大。#29换热站低区参数：循环泵3台，循环流量 1624m3/h、扬程112m、电机功率710KW，回水升压站循环泵3台循环流量1620、扬程68 m、电机功率450KW。低区二次网管道φ720长度7718.5m、φ630长度740m（至#14站单线）。#29换热站低区系统在#5分配站之前设有一回水升压站（回水升压站循环泵3台循环流量1620、扬程68 m、电机功率450KW，两用一备）。因为#29换热站低区用户管网过大，供热长距离造成电耗过高。年单位平米耗电量15.9KWH，一般换热站控制较好的在2KWH以下，耗电量是节能热站8倍左右。另外从安全性考虑，原换热站供热半径过大，系统中设有回水升压站，当供电突然中断，造成用户爆片。热网调节难度大，工作量大，水力平衡难以建立，热网失水不易查找，对热网的安全和用户的供热质量带来非常不利的影响。
结合此情况，规划实施换热站拆分改造，目的为实现健全城市供热基础设施，节约能源，提升调控响应。结合此情况计划将总供热面积69.59万㎡的#29换热站低区系统进行拆分拆分为20万以下的若干小站，预计可节约85%的电量，经济效益明显。
2.换热站拆分核算分析
结合#29换热站低区系统情况，供热范围内现有供热面积69.59万㎡，现有采暖建筑物按使用功能分类：民用住宅、商店、学校、平房等，由于满洲里地区纬度较高，通过加权平均计算，城区近期规划的采暖综合热指标确定为72W/m2。
依据本工程热负荷Q（按69.59万㎡计算）和扎赉诺尔区的有关气象参数，又由于满洲里达赉湖热电有限公司的实际供暖天数为232天，故年新增耗热量按实际运行天数计算，可计算出年耗热量。Qa的计算式：
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结合年总供热量，确定热力站设置原则热力站的位置尽量靠近供热区域的中心或热负荷比较集中的中心地带，并使所带负荷区域尽量不跨越主要街道。热力站建设尽量利用现有建筑物（车库、地下室）改建，或者与新增建筑合建，以节约工程费用，缩短建设周期，降低工程造价。
热力站采用机组形式布置，换热器机组，机组配套关断及控制阀门及循环水泵。补水定压采用循环水泵旁通管定压方式，补水设置控制装置及电磁流量计。
结合原#29换热站低区系统将原站拆分新建间供换热站22座，其中17座采用箱式换热站，5座为常规换热站。箱式换热站：建设规模为1万平方米换热站4座，建设规模为2万平方米换热站13座；常规换热站：新建10万规模换热站1座，改建7万规模换热站2座，改建8万规模换热站1座，改建17万规模换热站1座。新建一次网380米，新建二次网860米，更换补偿器186个，改建换热站4座。
静水压线核定：静水压线高度的确定，应保证高处不倒空、不汽化、低处不超压。由于本工程一次网采用高温水，首站额定出水温度为120℃，120℃汽化压力为10.3mH2O，供热系统最高点在满达路海拔623m，热电厂海拔601m。充水高度定为22米，另外考虑7.7m富裕值，则静水压线高度相对于首站地面±0.00米为40mH2O。
定压方式：由静水压线高度可以看出，由于首站本身的高度及供水温度等条件决定了本工程静水压线高度达到了40m，因此，应采取较为适宜的定压方式，使管网的动水压线高度尽量降低，以降低整个系统的压力。为此，本工程采用循环泵旁通管补水泵连续补水定压方式，定压点压力40m。该方式可使系统的动水压线不受静水压线的限制，因此，可有效降低系统压力。为保证定压点压力稳定，补水泵采用变频调速控制。
管道、保温更换核算分析：#29换热站低区供热系统二次管网设计压力1.0MPa，设计温度77/52℃，改造为一次网。原管网阀门压力等级为1.6MPa。
补偿器补偿量核算：改建管网设计供回水温度120/70℃，设计压力1.6MPa，在以上条件下，复核相同位置补偿器补偿量，原管网供回水补偿器补偿量相同，改建管网供水补偿器补偿量为原管网的2倍，回水侧则为原管网补偿量的1.3倍。对原有管网补偿器进行抽样检测，结合检测确定管网补偿器需要更换。原有补偿器为低温波纹补偿器，此次改造更换为套筒高温补偿器。
固定墩核算：参照原有施工图对固定墩推力进行核算，依据《地质报告》及《固定墩推力计算》固定墩单管推力可承载40吨推力，故固定支墩不需改造。从水力计算结果看，现有管道满足改造后需求，热源不需要改—，完全能够满足改造后管网的要求。
敷设方式：由于热网大部分敷设在城区街道上，情况复杂，综合考虑到技术可行性、有效利用地下空间和减少工期等因素，本次改造管网需要新敷设的，主要是一次网分支管网及二次管网，采用直埋敷设。直埋敷设方式具有占地面积小、施工进度快、保温性能好、使用年限长、工程造价低、节省建筑材料等特点，与其他敷设方式相比更优化，是最经济的一种敷设方式。
管网补偿方式选择：热源和热网均处于城区内，管网敷设在已建成的城区内，管线分支、不规则转角较多，地下障碍物复杂，故管网宜采用自然补偿与有补偿敷设相结合方式。热网补偿及推力计算按120/70℃设计，补偿器选用套筒补偿器。
管网走向核定：本次改造，管网由#29换热站原有二次网管道改造为一次网管道，由#29换热站接出，沿解放路一直至#7换热站。
3.结论
结合核定按照既定方案对#29换热站低区改造后，收效显著，热网调整更加便捷，小距离供热安全性得到提升，节能效果尤为显著，改造前#29换热站低年均采暖发生电费664万元，改造后#29原换热站低区涵盖供热范围年均采暖季发生电费127万元，同比节约电费537万元每年，按照项目投资1233万元核算，3年内可回收项目投资。
参考文献：
1.李瀛，王兆国大型换热站拆分的可行性分析【J】区域供热，2014.25.829
2.石兆玉.供热系统运行与调节控制【M】.北京；清华大学出版社，1994