扩大供热范围减轻环保压力

扩大供热范围，减轻环保压力

0热电运行工况对热网距离的影响与凝汽发电不同，必须建在需要加热的地方。每个加热站都必须为特定区域的加热区服务。合理确定热电厂的供热范围,对选择热电厂的设备、决定热电厂的运行工况以及对热电厂的热经济指标具有决定性的影响。随着环境保护要求和标准的提高,各地区相应采取不同的措施和排放标准,尤其是一些大城市对环境的要求越来越高,热电厂宜远离市区,所以要求热网距离要长。另外,热电机组的容量不断提高,目前热电厂的单机容量已经达到600MW,容量的增大、供热参数的提高,有利于管网长距离输送。影响热电厂供热范围的因素很多,下面仅从热源布局、热媒输送、热媒温降和压降三个方面进行讨论。1热电分布不合理热源布局是指在要求的城市供热区域内,根据城市供热规划的热负荷,规划出理想的热源布局。具体内容如下:热电厂的理想位置(对于新建热电厂),最终规模,分几期建设,每期投入运行的时间、每期容量;尖峰锅炉房的位置,每个锅炉房的总容量和分几期建成。目前在热电建设方面存在热负荷与热电厂规模不匹配、热电厂分布不合理的问题,主要原因就是没有进行合理的热源布局,导致不能明确热电厂的供热范围。进行热源布局需考虑以下因素。1.1热、电、热、热在建设热电厂时,应坚持“以热定电”的原则,必须建在需要供热的地方,每个热电厂为一定范围的供热区服务。热负荷的比重直接影响热电厂规模、单机容量、供热参数、热网投资、运行效率和经济效益。如果热负荷昼夜均衡且负荷率较高,可使热网损失最小,有利于输送距离的增长;如果热负荷峰谷差大,峰谷次数多呈脉动型,则会严重制约输送距离,缩小热电厂的供热范围。冷热负荷分布不均,则管道直径不同,当采用枝状管网时,热负荷大的地方,敷设的管道直径也大,热负荷小则反之。根据热负荷分布还可确定换热站的数量及位置。热负荷是影响热电厂供热范围的重要基础数据。1.2联产规划原则热电联产规划的失误,往往会导致热源整体布局和热源、热力设施建设的混乱。热电联产规划要按照“统一规划、分步实施、以热定电和适度规模”的原则进行,以供热为主要任务,并符合改善环境、节约能源和提高供热质量的要求。制定热电联产规划时,应坚持环境保护基本国策,依据本地区的城市供热规划、环境治理规划和电力规划。1.3供热半径确定供热范围越大,单位面积的热负荷(热负荷密度)越大,越利于发挥区域供热的规模优势,但同时供热半径越大,供热管道越长,埋管所需费用、管道热损失和输送费用越大,因此供热半径存在最佳值。供热半径大,同时散热损失也大;供热半径小,就需多设热源点,存在因各热源点的管理、运行水平的参差不齐带来的额外损耗、协调成本增高以及环境污染面增大等问题。扩大热电厂的供热半径有利于扩大热源点的规模,获得规模经济,也有利于城市集中供热的发展,使热网更为可靠。供热半径的确定应没有具体的长度限定,尽管有一些规范可供参考,如《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》(2007)中规定:“以热水为供热介质的热电联产项目覆盖的供热半径一般按20公里考虑,在10公里范围内不重复规划建设此类热电项目;以蒸汽为供热介质的一般按8公里考虑,在8公里范围内不重复规划建设此类热电项目”。但应依据具体工程实际情况进行经济技术比较而定。对于具体工程,应将多个方案相互比较,例如对选用燃油炉供热、燃气供热、电供热或直接在新区内兴建热源点以及分散锅炉方案的经济性相比较而定。2供热系统运行效率的提高输送系统的运行方式对降低热网能耗和安全运行有重要作用。合理选择输送方式可以扩大热电厂的供热范围,提高系统的整体运行效率。当用户的性质不同时,一般有以下4种运行方式。12主要为供暖负荷的用户直接向外部供应高温水,当不采用中继泵和升压泵时,其供热半径一般为10km以内,超出范围,应采用特殊的输送方式。2按管路输送的用户直接向外供蒸汽,输送压力按最大用户压力考虑,对于低压力用户,可以采用减压方法,也可根据管路不同压力采用多管道输送。一般要考虑凝结水的回收问题,以减少热电厂的补水量。3空调用户①只送蒸汽。空调制冷靠用户侧的蒸汽吸收式制冷机制取。②向工业用户送汽,向空调用户供冷水(制冷机设在热电厂内)。③向工业用户送汽,向空调用户送高温水(130℃以上),由设在用户侧的高温水吸收式制冷机制取空调冷水。4吸收式制冷机①送蒸汽,在各小区换热站设蒸汽型溴化锂吸收式制冷机。②送高温水,在各小区换热站设高温水型溴化锂吸收式制冷机。③直接送冷水至空调用户(制冷机设在热电厂内)。2.1供热系统热网设计热媒的种类和参数对供热管道的管径、配管方式、热媒输送方式、热媒的供热范围等有很大影响,不同热媒的供热半径是不同的,应区别对待,具体问题具体分析。输热介质主要有蒸汽和热水,当以蒸汽作为热网的输送介质时,热电厂提供的蒸汽压力波动范围较大,温度在180～230℃之间波动;蒸汽焓值高,输送能耗小,比热水网输送热水的耗电量低得多,不需要设置热力站换热设备及泵等。蒸汽密度小,因地形变化(高差)而形成的静压小,可以不受地形和地势的影响。但是,蒸汽在较远距离的热网输送中,压力损失大,导致供热机组抽汽或背压排汽压力较高,热电厂热电比大,且热网的热效率较低。这会对系统的经济性产生不利影响。以热水作为热网的输送介质,热网设计供水温度为130～150℃,可用供热式汽轮机的低压抽汽作为加热蒸汽,使热化做功加大,能提高其热经济性。可在热电厂内通过改变热网水温进行集中供热调节,同时还易于实现供热机组的集中控制和经济调度。但是,由于管道成本的限制,通常采用直埋管道的热水网供水温度大都在120℃以下。另外,热水网需要配备循环水泵,输送耗电大。以高温水为热媒时,供热半径可加大。对于生产热负荷,应以蒸汽为热介质,供热参数根据工艺要求而定;对于热水供热系统,在供热规模较大时,应首先考虑以高温水作为热介质;既有工业用汽负荷又有民用热水负荷的场所,要通过技术论证确定介质和参数。对于循环水供热系统,热源部门应考虑提高供水温度的措施。2.2热网供热半径确定对于蒸汽网而言是指蒸汽压力,热电厂抽汽压力高时,其可输送距离相应增大,汽轮机参数与输送距离成正比。当采用蒸汽热媒时,应根据用户情况、管道敷设方式、保温和凝结水排除情况合理确定供热半径。应考虑的因素如下:热电厂抽汽的初始压力、用户的使用压力、沿途压力损失和温降,对于蒸汽的供热半径应综合上述因素而定,根据具体问题具体分析。对于热水网而言,输送介质的热力参数主要是指热网供回水温度,供水温度选择得小,热电厂供热机组抽汽或排汽压力可以降低,但热水温度低会使用户端的温度不能满足要求,反而失去供热的意义。供回水温差增大虽然会减少热网初投资及输送能耗,但会导致热电厂的经济效益下降。因此,从系统的经济性看,热网供回水温度应有最佳选择。2.3级网供热半径对于热水供热系统,如果不采用中继泵和升压泵,一般一级网系统的供热半径控制在20km以内。设计时需考虑沿途压降(约0.05～0.08MPa/km)和所采用的热水输送手段。目前为了满足环保要求希望热电厂尽可能远离市区,但要考虑循环水泵扬程不能过高。当需要时,可以采用多种输送手段加大一级网的供热半径。一般可采用下述三种方法提高一级热水网的供热半径。11联轴泵压法22介质加压法3提高供热半径从理论上讲,只要经济上允许,热电厂厂址选择需要,利用上述三种技术手段,可以把供热半径提高到30km以上。在实际应用上,长距离输送介质的实例已屡见不鲜,例如,莫斯科市周边的热电厂主管线长30～50km;北京二热电厂采用热网首站设串联加压泵主干管线长22km。3供热参数确定热媒的温降和压降是热电厂供热中不可忽视的因素,合理计算温降和压降,有利于确定热电厂的供热范围。热媒温降包括两部分,即通过管壁及保温材料与外界的传热损失与冷媒、热媒的泄漏损失。应尽量减小热媒温降,提高热网效率,扩大热电厂的供热范围。终端供热参数必须满足用户需要,这是选择热电厂供热参数、设计热网设施、测算成本的首要条件,也是确定输送距离的充分条件。以蒸汽热媒为例,假设热网输送距离为10km,单位压降为0.06MPa/km,单位温降为16℃/km,供热参数选用1.27MPa/350℃,到达终端参数为0.67MPa/190℃。温降计算和压降计算可参考文献进行。供热管网要正确选择保温材料、确定保温结构以及采取节能措施,必须进行保温设备及管道的热力计算,而确定保温层厚度是其中的一个重要环节。保温层厚度不是越厚越好,要经过技术经济比较,为减少管道散热损失,最小保温厚度应按经济厚度的方法计算,并且散热损失不得超过运行工况允许的最大散热损失。4供热范围的确定4.1随着热源的合理布局,抽汽压力的提高,保温性能的改善以及管道的合理布置,热电厂的供热范围将扩大,扩大热电厂的供热范围既有社会效益又有经济效益;热电厂供热范围的确定