摘 要:本文通过对西藏某燃机电厂采暖系统设置的必要性、设计原则和设计方案的分析,阐述了西藏地区燃机电厂采暖系统的设置特点,对该电厂的采暖系统的设置提出了初步建议。

关键词:采暖系统 热媒 热网 燃机电厂

中图分类号:TU995 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0114-02

1 工程概述

本工程建设1台容量为180MW的9E级燃油/气联合循环机组,计划拆迁广州华润南沙热电厂9E机组。厂址位于拉萨市堆龙德庆县乃琼镇西北面约3km处的堆龙曲南岸,距拉萨市中心直线距离约17km。

2 采暖系统

2.1 室外设计参数

夏季通风室外计算干球温度19℃,夏季空调室外计算干球温度22.8℃,夏季空调室外计算湿球温度13.5℃,夏季通风室外计算相对湿度54％,冬季采暖室外计算干球温度－6℃,冬季空调室外计算干球温度－8℃,冬季空调室外计算相对湿度75%,夏季大气压力652.3hPa,冬季大气压力650.0hPa,日平均温度≤＋5℃的天数149天。

2.2 采暖系统设置的必要性

2.2.1 拉萨地区采暖现状

拉萨市地处喜马拉雅山脉北侧,全年多晴朗天气,降雨稀少,采暖设计室外温度-6℃,采暖期为149天。一般采暖期为每年11月至次年3月。拉萨市处于高寒地带,由于青藏高原缺乏煤炭等燃料,拉萨市一直没有上规模的集中供暖设施。尽管这个“日光城”每年的日照时间长达3400多个小时,但昼夜温差大,在漫长的冬季,白天靠太阳取暖,夜间较为寒冷,冬季居住条件艰苦。目前,大多数单位和居民没有采暖设施,大多数建筑仍以自然光采暖为主,部分建筑还以薪柴、牛粪、煤等方式取暖,室内温度低。近年来,虽然有了水电和部分太阳能设施,可是单个使用成本都比较高,居民使用太阳能基本还停留在大玻璃窗采暖的层面。仅有一些企事业单位、宾馆、旅店使用燃油锅炉采暖,或者使用电暖器、暖风机和热泵空调取暖。因此,解决冬季取暖问题一直是困扰拉萨市的一大难题。

2.2.2 本工程采暖系统设置的必要性

在冬季,本工程的工艺系统中很多设备及管道在温度低于0℃的情况下均有冻结的危险,所以需要考虑采暖设施。如果采用燃油/气联合循环机组,该机组的运行特性为开启比较频繁,几乎每天都有可能起停。由于该机组是从广州搬迁至拉萨,两地冬季的气象条件差异巨大,一旦机组停止运行,若没有考虑特殊的防冻措施的话,燃机房,余热锅炉房及汽机房内的设备及管道均有冻结危险,引起设备的损坏,无法再次启动。

2.3 采暖系统主要设计原则

2.3.1 采暖方式的选择

本工程可供选择的采暖方式有以下两种:分散采暖(直接电采暖和热泵空调)及集中采暖。1)分散采暖:一般分散采暖包括直接电采暖、热泵采暖、地热采暖和家用炉具采暖等。为了防止环境污染,尤其是大气环境污染,西藏应严格限制煤炭分散燃烧。目前,西藏大部分宾馆、饭店和部分企事业单位用电采暖或者使用燃油锅炉集中采暖。除了城市热网集中供热,电采暖是最便捷的供热方式之一。电采暖简单方便,灵活性强,包括直接电热转换(即电暖器和电加热空调)和热泵空调。根据相关研究资料表明,直接电采暖的运行费用为热泵采暖的3倍左右。所以,如果采用电采暖,应尽量使用热泵型空调设备,降低取暖费开支。热泵型空调的初投资比直接电采暖设备的初投资要高许多。但是普通的热泵型空调在冬季室外温度低于-5℃的情况下,热泵系统无法运行,完全靠电加热采暖,非常不经济。2)集中采暖:集中采暖是国内外集中采暖地区普遍采用的供暖方式。集中采暖是由集中热源所产生的蒸汽或热水通过热网供给某一地区生产和生活使用的供热方式,它由热源、热网及热用户三个部分组成。热源主要是热电站和区域锅炉房(工业区域锅炉房一般采用蒸汽锅炉,民用区域锅炉房一般采用热水锅炉),以煤、重油或天然气为燃料；有的国家已广泛利用垃圾作燃料。工业余热和地热也可作热源。热网分为热水管网和蒸汽管网。集中采暖的主要优点是提高能源利用率、节约能源。目前,在拉萨市城市集中供热系统没有建成的情况下,使用燃油锅炉集中采暖也是西藏大部分宾馆、饭店和部分企事业单位采取的主要措施,这种采暖方式的末端设备可以采用散热器/暖风机以及中央空调的末端装置。经济性是比较好的。

2.3.2 工程方案

综合以上分析,本工程拟考虑设置厂区集中采暖系统,在燃油/气联合循环机组正常运行的时候,加热热源采用机组产生的蒸汽,在机组停止运行的时候,采用采暖锅炉产生的蒸汽作为备用加热热源。作为加热热源的蒸汽在采暖换热站内经过汽水热交换将作为采暖热媒的热水加热。本工程所在地的夏季空调室外计算(干球)温度为22.8℃,故对于辅助附属建筑来说,仅在对于温度要求较高的控制室中设置空调系统,其余房间不考虑设置空调系统,仅考虑在冬季设置采暖设施,纳入厂区集中采暖系统。这样大大降低了工程的初投资,以及冬季运行时的电负荷。

2.4 采暖系统主要设计方案

2.4.1 采暖热媒

(1)采暖热媒的选择。电厂比较常用的采暖方式分为蒸汽采暖和热水采暖。对于燃机电厂宜采用热水系统,具体理由:1)燃机电厂的各生产建筑物具有易燃、易爆的房间较多,参照GBJ19的规定及GB50028-1993《城镇燃气设计规范》中5.6.11的规定,采暖系统宜采用热水循环式。2)蒸汽采暖疏水不易回收,漏气量多,汽耗增大,运行费用比热水采暖高。经过综合测算,热水采暖比蒸汽采暖节能30%～40%。3)蒸汽采暖表面温度高,变化大,空气易干燥,不卫生。因为管道和散热器表面温度高,灰尘易积聚后产生生化现象并产生异味而污染室内空气,卫生条件差,舒适感差,易烫伤人。由此,对于燃机电厂从安全运行和经济效益方面考虑,宜采用热水采暖。

(2)采暖热媒的来源。本工程的采暖热媒采用110/70℃热水,来自位于采暖锅炉房内的采暖换热站。加热热媒为热机专业提供的0.4MPa饱和蒸汽。采暖换热系统选用一套汽水换热机组,主要参数为:被加热水供回水温度:110/70℃,加热蒸汽参数:0.4MPa(表压)饱和蒸汽,蒸汽耗量:2.5t/h,供热量:2×1000kW,循环水量:26m3/h。主要设备包括汽水换热器2台；循环水泵2台,一台运行,一台备用；选用一台补水泵,补水点压力0.2MPa。热水采暖系统补充水的备用水源为除盐水,由化水专业提供。换热器蒸汽冷凝水首先用于系统补水,剩余部分送至冷凝水回收管网。

2.4.2 加热热源

采暖系统所用蒸汽加热热源来自热机专业的辅汽系统。在联合循环机组正常运行的时候,辅汽联箱的蒸汽来自余热锅炉低压蒸汽；在机组停止运行的时候,辅汽联箱的蒸汽就需要采用备用热源,备用热源来自采暖锅炉。采暖锅炉房的配置,选择蒸汽锅炉两台,一用一备,设备主要参数满足采暖要求,锅炉的燃料可采用燃油或燃气。

2.4.3 室内采暖系统

主厂房按维持室内+5℃采暖计算冬季采暖热负荷,计算时不考虑设备和工艺管道的散热量。汽机房采暖采用散热器,分别设置于在底层、夹层及运转层。余热锅炉房采暖采用散热器和暖风机联合系统。为了降低“烟囱效应”对锅炉房冬季采暖的不利影响,本着安全、可靠、节约能源的原则,从设计和运行管理上采取以下措施:①锅炉房下部采取封堵措施,尽可能将运转层平台封闭,减少0.00m层的冷风渗透量；②在运行管理上要避免冬季锅炉直接从室内吸风。在其他需要采暖的辅助生产及辅助建筑内也均采用散热器采暖。本工程的建筑物采暖热指标根据《火力发电厂采暖通风空气调节设计技术规定》DL/T5035-2004中的规定选取。全厂采暖负荷统计表如表1所示。

2.4.4 厂区采暖热网

热能输送由热网承担,供热管道由钢管、保温层和保护层组成,其结构和材料选择依敷设而异。本工程全厂设置采暖热网,厂区采暖管网的敷设范围:主要包括厂区所有新建的需要采暖的建筑物、生产辅助建筑物等。厂区采暖管网采用枝状结构,采暖热网采用双管闭式循环系统。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式。本工程厂区热网采用直埋管道敷设或者架空方式将热水送至各用户,直埋管道采用工厂化高密度聚乙烯保护层聚氨酯硬质泡沫塑料预制保温管。在自然补偿不能满足要求的前提下,采暖热网管道的补偿器采用直埋波纹补偿器。

3 结论

通过以上对比分析可以看出,本工程设置集中采暖系统有以下优点:(1)不仅满足了工艺专业的要求,使工艺专业不再额外地考虑冬季防冻措施,同时也满足了冬季厂区生产生活对于温度的要求,设置散热器能让热量分布更均匀。(2)主要利用了电厂已有设备产生的蒸汽作为热源,减少了电能的消耗,节能效果明显,也降低了电厂厂用电指标。(3)由于集中采暖系统的设置,而减少了大量的热泵+电热型分体空调,对于初投资和运行费用都具有显著的改善作用。

参考文献

[1]DL-T 5174-2003 燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定[S].北京:国家经贸委,2003．

[2]DL-T 5035-2004 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程[S].北京:国家发改委,2004．

[3]李善化,康慧,孙相军,等.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M].北京:中国电力出版社,2000．

[4]GBJ19—87采暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国计划出版社,2001．

[5]GB50019．2003采暖通风与空气调节设计规范[S].北京中国计划出版社,2004．

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