三热源联网方案的确定及运行调试

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　　一、前言
　　 中国城镇集中供热2000年技术进步发展规划指出：“要大力发展和研制多热源联合供热的设计方法和运行方式”。城市热力网设计规范第4.0.9条规定，当城市由两个或多个热源供热时，各热源热力网干线宜连通；技术经济合理时，热力网干线可连接成环网。
　　 近几年，包头市集中供热发展迅速，95～96采暖期包头市集中供热成功实现了第一热电厂(供热能力210万m2)和阿东厂区域锅炉房(一期工程供热能力70万m2)联网环网运行。97～98采暖期一座供热能力为70万m2、设计规模为140万m2的青山厂区域锅炉房并入原双热源供热系统，成功实现了三热源联网环网供热，总供热面积410万m2。
　　 截止98年底，包头市集中供热面积达480万m2，全热网分布有72个热力站，热力站与热网全部采用通过混水泵直接连接的形式。　　
　　 二、问题的提出及方案的比较
(一)、97～98采暖期，为了满足包头市96年5月3日地震后新增供热面积约100万m2的需求，热源与热网有如下变化：
1、阿东厂续建两台29MW热水锅炉，总供热能力达116MW(设计供热能力348MW)；
2、新建青山厂区域锅炉一期工程97～98采暖期为2台29MW热水锅炉，98～99采暖期增至4台，一电厂维护不变；
(二)、根据城市热力网设计规范和2000年城镇技术进步规划，97年我们设计并实施了如图3所示热网和热源的供热形式。
(三)、根据图3可知，三热源运行方式有如下几种组合形式：1、关S21、W14b、MD4干线切断阀，三个热源是独立运行状态，水力工况互不影响；
2、关MD4井切断阀，一电厂和阿东厂联合运行，青山厂单独运行；
3、关S21、W14b一电厂单独运行，阿东厂和青山厂联网运行；
4、一电厂、阿东厂、青山厂三热源联网环网运行。
　　 显然，方案1由于青山厂供热能力不足而不可行；同样方案2也有此弊；方案3可以解决青山厂供热能力不足的问题，但由于热网最大的软化水制水和补水基地在一电厂热源附近，制软水和补水能力最大可达200T/H，而阿东厂补软水能力最大为50T/H，青山厂软水设施尚不完善，还不能正常补水，如若按方案3运行，阿东厂和青山厂供热区域补水能力严重不足，影响热网安全运行；由此可见，只有方案4比较可行，没有明显不足。
　　 三、方案的确定
　　 采用三热源联网环网的形式必须做好如下工作：
(一)、根据三热源供热能力平衡热网的循环水量并建立热网的水力工况；
1、三个热源循环水量的确定
　　 计算条件：热指标70W/m2，温差38℃。根据三热源循环水泵设置情况，三个热源均可满足设计温度下循环水量的要求。
2、根据三热源各自循环水量建立热网水力工况
　　 包头市昆区集中供热热网与热用户的连接是通过混水泵直接连接，热网水力工况建立得好坏直接影响热用户的供热质量，因此三热源联网方案的成败关键决定于现有管径结构和热负荷分布条件下，整个热网水力工况能否满足热用户的要求。
　　 依据基尔霍夫定律：∑G=0；∑SG2=0。对热网作三热源环网平衡计算可得三热源联网环网水压图(图4)。
　　 根据绘制的理论水压图(图4)可知：
A、三热源热网在W14b处和K18处供回水的资用压差最小分别为19mH2O和10mH2O，可以满足该处热力站所要求的资用压头；
B、三热源热网回水压力最大为35mH2O，供热用户范围最小压力为23mH2O，建筑高度H<40mH2O范围内满足热用户要求；
C、供热区域内约98％的热用户建筑物高度均小于20m，对极少数高层进行连接方式的调整。例如青六站，有5万m2高建筑建筑高度大于43m，因此该部分高层建筑与热网连接方式由直接连接改为采用三台波纹管换热器的间接连接方式；
D、热网定压方式为变频补水泵连续补水定压。
　　 由以上分析可知，三热源的流量分配到热网后建立起的水力工况能满足热用户的要求。
3、三热源的热量平衡
　　 热源热量平衡的任务就是要分析各热源在室外设计采暖温度下的供热能力能否满足热负荷要求，特别是对多热源联网供热来说，几个热源的供热能力不一。经过分析计算，对几个热源的供热量进行调配平衡，从而使各热源发挥最佳的供热效能。
　　 利用有关无因次公式可得：供热面积410万m2，三热源采暖期供热量为273万GJ。
　　 根据三个热源的供热能力，在采暖室外设计温度下三热源的供热量由热负荷延续时间曲线图确定为：
　　 据上表可知，三热源在采暖期内供热量和总用热量基本平衡。
4、拟定运行期三热源联网的温度运行曲线
　　 由于集中供热的运行方式为连续不间断运行，根据几年来的运行实践，按供回水温度95/70℃设计的理论质调节的水温曲线进行热网的质调节使用户室温超过18℃造成热量浪费，因此我们对理论温度调节曲线进行了两项修正：A、设计热指标偏大的修正；B、散热器偏多的修正；C、混水比定为0.7，设计混水温降为Δt=14℃，则修正后的温度调节曲线如下：
5、根据以上计算，我们即可确定三热源联网运行的理想工况参数方案，见下表。
　　 四、三热源热网的运行调试及结论
　　 以上三热源联网方案的确定是以97～98采暖期的热源能力和供热面积(410万m2)为例，较为详细地论述了三热源方案制定的程序和步骤。
　　 在98～99采暖期(480万m2)和99～2000(562万m2)都按热源联网方案确定的程序和步骤制定了相应采暖期的运行方案，很好地指导了生产。
　　 经过几个采暖期的三热源联网的运行和实践得出以下结论：
1、每个采暖期的三热源联网方案都要根据当年热源能力负荷发展预测认真做好水力分析，绘制水压图指导实践。对不能满足水力工况的干线作调整改造，在改造中如注意发挥热网环网联网的特性，往往在经济技术上起到事半功倍之效。
2、每年制定的联网方案对实际运行意义重大，但是在每年的实践运行中还要对热源热网认真地调节、改进，才能使系统运行更加合理经济。
3、多热源联网在热网中存在多个平衡点，当热源参数一定、供热面积一定，平衡点也相对固定，在实际运行中掌握其大致的移动范围即可，不必过分关注其精确位置，如若确定其位置，可根据水力计算分析热源的循环水量、热负荷分布位置、热力站的供水参数等因素综合判断。
4、三热源及热网的启动及停止要有顺序地完成，在热源循环水泵的启停过程中要随时调整定压点的补水量和热力站的联通，防止系统超压及倒空。
5、三热源供热系统在事故处理上非常方便，若某一热源及热网发生事故，另两个正常运行的热源热网可能从水力工况、热力工况上对该事故热源热网支持。

参考文献
1、《供热与热力网》(修订第五版)　【苏】索柯洛夫著
2、《供热工程》(第一版)　贺平　孙刚编著
3、《供热系统运行调节与控制》　石兆玉编著
4、双热源环网联网在集中供热系统中的应用　黄晓飞
　 《区域供热》杂志1997.1期
　　PSAS管网设计、优化运行分析仿真系统