混水连接及远程监控技术在热力站改造的应用_工程实践

摘要

摘要：结合工程实例，对热力站实施混水连接及远程监控技术改造进行了探讨。对改造后的热力站流程进行了介绍，分析了改造后热力首站、热力站的节能经济性。关键词：热力站；混水连接；远

摘要：结合工程实例，对热力站实施混水连接及远程监控技术改造进行了探讨。对改造后的热力站流程进行了介绍，分析了改造后热力首站、热力站的节能经济性。

关键词：热力站；混水连接；远程监控；无人值守

Application of Water-mixing Connection and Remote Monitoring Technologies to Substation Reconstruction

LV Laisheng，ZHOU Qing，LIU Xianghua

Abstract：The reconstruction of substation with water-mixing connection and remote monitoring technologies is discussed with an engineering example.The process of reconstructed substation is introdueed，and the energy-saving economy of reconstructed first station and substation is analyzed.

Key words：substation；water-mixing connection；remote monitoring；unattended operation

1 概述

混水连接方式作为直接连接方式的一种，造价、维护费用低于间接连接方式，并具有供热性能稳定、对不同类型用户适应性强等特点^[1]。

临沂市恒源热力有限公司(以下简称恒源热力公司)是临沂市最早发展热电联产的供热企业，供热面积为460×10⁴m²。2000年投入运行的东北线热网，以热电厂为热源，热力首站汽一水换热器二级侧的设计供、回水温度为130、70℃，设计供热能力为100×10⁴m²。热力站由用户自行建设，规模小(每座站供热能力为2000～20000m²)，数量多达49座，缺乏专业运行管理人员，站内换热设备得不到及时维护，二级管网供水参数高低不均，一级管网供回水温差小，虽然实际供热面积仅为60×10⁴m²，但水力失调现象十分明显，热能浪费极大。

因此，在原有热网基础上实施混水连接及远程监控技术改造，实现热力站自动调控无人值守，以提高效率、降低运行成本，最终实现在不增大原有热网管径的前提下扩大供热能力。

2 混水连接的优势及连接方式

① 优势

混水连接由于取消了换热器，减少了中间换热损失，一级管网的供回水温差相对增大。与间接连接方式比较，具有多方面的优势(见表1)。

表1 混水连接与间接连接性能比较

对比项目	混水连接	间接连接
换热器设置	不设置	须设置
换热设备占地	混水装置占地较小	换热装置占地较大
热力站造价	造价低	造价高
一级管网供回水温差	温差较大	温差小
中间换热损失	无换热损失	存在换热损失
一级管网造价	管径小，造价低	管径大，造价高
一级管网循环泵耗电量	大温差小流量运行，耗电量较低	小温差大流量运行，耗电量较高
二级管网循环泵耗电量	混水泵耗电量低	循环泵耗电量较高

② 混水连接方式

混水连接方式可分为混水泵旁通加压、混水泵供水加压、混水泵回水加压连接方式^[4]，这3种连接方式分别见图1～3。通过改变混水比调整二级管网供水温度，从而改变一级管网回水温度，满足热力首站二级侧回水温度的要求。

3 混水系统改造方案

3.1 改造内容

恒源热力公司自2009年8月开始，对东北线热网进行混水连接、远程监控技术改造。已将49座热力站进行整合改造成混水连接热力站30座，建设监控中心，对热力首站和热力站实施监控。改造项目包括将原有热力站水-水换热器、补水泵等设备拆除，进行站内管道的改造，安装自动调节阀、现场控制器。2009年11月10日，所有改造工作全部完成，至11月30日全部调试完毕，正式投入运行。改造主要考虑采用混水泵旁通加压、混水泵供水加压两种连接方式。

3.2 热力站内流程

热力站原采用间接连接方式，见图4。参照图1，采用混水泵旁通加压连接方式对热力站内管道进行改造，并安装现场控制器，改造后的热力站流程见图5。参照图2，采用混水泵供水加压连接方式对热力站内管道进行改造，并安装现场控制器，改造后的热力站流程见图6。

原有循环泵成为混水泵，通过混水泵，将部分二级管网回水加压后送入一级管网供水管，混合后形成二级管网供水，二级管网的另一部分回水作为一级管网的回水，拆除原换热器及定压补水装置。这样，根据用户的用热要求，通过电动调节阀自动调节一级管网的流量，从而调整供热量。根据二级管网供回水的压差，由变频器调节混水泵的转速，控制二级管网的供水压力。

在热力站内一、二级供回水管道上设置温度、压力测点，并安装流量传感器、电动调节阀、变频器，通过现场控制器控制循环泵转速和电动调节阀相对开度，实现热力站的自动运行。现场控制器与监控中心通过GPRS数据远传模块进行通信，实现热力站的远程监控。监控中心造价为50×10⁴元。将原有49座热力站整合改造为30座热力站，改造费用共计210×10⁴元。

4 节能经济性分析

改造后，二级管网水力失调现象得到改善，所有用户供水温度均匀。通过监控中心可以远程调节热力站的运行参数，根据天气变化情况使二级管网供水温度自动控制在55～65℃，供热系统运行稳定，取得了预期效果。分析计算中供暖期按130d计算，蒸汽价格按150元/t计算，电价按0.45元/(kW·h)计算。由于改造后二级管网补水由热力首站承担，改造前后的补水量及费用基本一致，因此在进行经济性分析计算时，不涉及补水费用。

4.1 热力首站

① 节汽费用

2006—2010年各供暖期热力首站耗汽量见表2。由表2可知，改造前3个供暖期(2006—2009年)年平均耗汽量为89779t/a，改造后2009—2010年供暖期年耗汽量为75 262t/a，比2006—2009年平均耗气量节省14517t/a。经计算可得，年节省蒸汽费用为217.8×10⁴元/a。

表2 2006—2010年各供暖期热力首站耗汽量

供暖期	耗汽量/(t·a^-1)
2006—2007年	86921
2007—2008年	100675
2008—2009年	81740
2009—2010年	75262

② 节电费用

改造后，一级管网回水温度与二级管网回水温度相同，与间接连接方式比较，一级管网回水温度大幅降低。在供热量不变的前提条件下，一级管网供回水温差增大，循环量减小，因此一级管网循环泵功率随之下降^[5]。

改造前一级管网采用两台循环泵运行，功率分别为355、200kW，改造后只运行一台循环泵(功率为355kW)。经计算可得，2006—2009年供暖期年平均电费为77.9×10⁴元/a，改造后2009—2010年供暖期年电费为49.8×10⁴元/a，每年可节省电费28.1×10⁴元/a。

4.2 热力站

热力站原循环泵功率共计320kW，改造后供暖期混水泵的输入电流为额定值的50%左右，可实现节电量约50%。经计算可得，改造前热力站年电费为50.0×10⁴元/a，改造后年电费为22.5×10⁴元/a，年节省电费为27.5×10⁴元/a。

4.3 经济性分析

经计算可得，改造后每年可节省运行费用273.4×10⁴元/a。此次改造工程总造价为260×10⁴元，因此当年即可回收成本。

参考文献：

[1] 王宏扬，李军，刘兆军.供热系统混水连接形式及调节方法[J].煤气与热力，2009，29(10)：A15-A17.

[2] 高奉春，宋景发.}昆水连接方式在供热系统的应用[J].煤气与热力，2008，28(5)：A24-A25.

[3] 张秀娟，李兴泉，田贯三，等.混水连接和间接连接方式的对比分析[J].煤气与热力，2010，30(12)：A16-A18.

[4] 汤惠芬，范季贤.热能工程设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999：352-362.

[5] 石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京：清华大学出版社，1994：123-135.

(本文作者：吕来生¹ 周青² 刘向华² 1.临沂市住房和城乡建设委员会公用事业管理处山东临沂 276000；2.临沂市恒源热力有限公司山东临沂 276004)