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长输管道大温差供热回水温度的控制方案 作者：王冠英，赵欣刚，周立彪，刘旭辰 第一作者单位：中国市政工程华北设计研究总院有限公司第六设计研究院 摘自《煤气与热力》2020年1月刊 1? ?概述 为了响应国家节能环保的号召，目前许多电厂都已经将发电机组改造为热电联产机组。在此基础上，机组余热的充分利用也越来越受到重视。电厂的余热利用技术有以下几种：汽轮机低真空运行供热技术、凝汽抽汽背压式机组供热技术、热泵回收余热技术、基于吸收式循环的热电联产集中供热技术［1］。?但无论使用哪种余热回收技术，都需要将长输管道的回水温度控制在一个较低的水准，以确保可以将电厂的余热充分吸收，实现大温差长距离输送供热。因此，本文结合工程实际情况，对控制长输管道回水温度，实现大温差供热进行探讨。?2? ?工程情况及前期方案研究北方某城市市郊某电厂，为了实现能源的梯级利用，已经将发电机组改造为热电联产机组，并计划对机组进行余热利用改造，实现向市区的长距离供热。电厂计划采用凝汽抽汽背压式机组供热技术进行改造。经过计算，在长输管道供水温度定为120? ℃的情况下，需要将长输管道回水温度控制在45? ℃以下，才能达到电厂热电联产机组余热利用的最佳效果。?目前该城市的冬季供热主要以区域性燃煤锅炉房为主，供热一级管网（以下简称一级网）的运行参数为供水温度110 ℃、回水温度55? ℃，供热二级管网（以下简称二级网）的运行参数为供水温度65 ℃、回水温度45 ℃。长输管道建成后将替代原有的燃煤锅炉房，并将原锅炉房改造为分隔长输管道和原有市政一级网的隔压换热站。?如果在隔压换热站处采用常规的板式换热器进行隔压换热，在保证原有一级网供回水温度参数不变的情况下是无法将长输管道回水温度控制在45 ℃以下的。因此，在工程前期，我们选取了几种不同的技术方案来对这一问题进行研究。?①热力站改造为吸收式换热机组供热系统?2007年，清华大学提出了基于吸收式循环的热电联产集中供热技术［2-3］，此技术需要在电厂和热力站内分别安装相应的余热利用设备。目前，已经平稳运行的古交兴能电厂至太原市区供热工程（以下简称太古工程）就是采用这种技术实现长距离大温差的热电联产供热。就太古工程而言，其控制长输管道回水温度的原理是：通过在城市各个热力站内设置吸收式换热机组，机组内包含吸收式热泵和板式换热器，将原有的热力站改造为大温差热力站。在保证原有二级网参数不变的情况下，实现了将一级网的回水温度控制在25 ℃。这样一级网与长输管道在隔压换热站换热后，即可将长输管道的回水温度控制在35 ℃，实现长输管道大温差供热。热力站改造为吸收式换热机组供热系统流程见图1（图1中的供回水的温度参数为太古工程温度参数）。?图1? ?热力站改造为吸收式换热机组供热系统流程??经过研究发现，运用此系统到本工程中，将长输管道供水温度定为120 ℃，在技术上完全能够满足将长输管道回水温度控制在45 ℃以下的要求，实现长输管道大温差供热。相应的供热温度参数与本工程匹配，一级网的运行参数调整为供水温度110 ℃、回水温度35 ℃，二级网的运行参数调整为供水温度65 ℃、回水温度45 ℃。?但是，要实现上述方案的前提是需要在市区内现有的热力站内新增吸收式换热机组，将其改造成为大温差型热力站。经测算，市区全部热力站的改造费用非常之高，在现有的情况下完成全部的改造是有难度的。更为困难的是，由于热力站内需要新增的吸收式换热机组的尺寸相对较大，大部分既有热力站都建在小区之内，不具备改造的空间；而且市区现有的热力站多以老旧小区为主，改造的协调难度较大。?②隔压换热站吸收式换热机组混水系统?在隔压换热站内安装吸收式换热机组，该机组由吸收式热泵与板式换热器组成，并串联混水使用。隔压换热站吸收式换热机组混水系统流程见图2。?图2? ?隔压换热站吸收式换热机组混水系统流程该系统利用长输管道120 ℃的高温水作为吸收式热泵的驱动能源，吸收低温热量，加热一级网回水。一级网的55 ℃回水一部分进入吸收式热泵，温度由55 ℃升至75 ℃；另一部分进入板式换热器与吸收式热泵100 ℃的出水换热后，温度升至95 ℃，两部分热水混合后，温度为85 ℃，作为供热一级网供水进入市政管网。?经研究发现，此方案是可以将长输管道回水温度控制在45 ℃以下的。但是一级网的温度参数变成了供水温度85 ℃、回水温度55 ℃，与之前市区一级网的运行参数供水温度110 ℃、回水温度55 ℃相距甚远。因此，此种方案不符合当地的实际情况，无法实现。?3? ?隔压换热站吸收式换热机组直供系统?3.1??系统原理?将吸收式换热机组设置在隔压换热站中，并划出一部分供热区域，使吸收式换热机组吸收的热量用于这部分供热区域的热用户直供。热用户直供部分的管网系统取消了原有热力站的隔压换热功能，