摘要：本文對(duì)山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公司機(jī)組供熱改造工程設(shè)計(jì)優(yōu)化以及不足進(jìn)行討論分析，為其他類似工程在設(shè)計(jì)方面提供借鑒。

一、設(shè)計(jì)情況

1.1概況：

山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公司裝機(jī)容量為2×330MW亞臨界、一次再熱、單軸三缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，配2×330MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備。三大主機(jī)情況：汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)為北京北重汽輪電機(jī)設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)，鍋爐為上海電氣鍋爐公司生產(chǎn)。山西京玉發(fā)電有限公司的供熱改造工程主要服務(wù)于山西省朔州市右玉縣城內(nèi)居民住宅供熱，為右玉縣城的集中供熱工程的主要部分。

1.2山西省朔州市右玉縣概況

右玉縣位于晉西北邊陲，隸屬于山西省朔州市,位于山西省北端，東臨左云，南接平魯，西為內(nèi)蒙古清水河縣，北部為內(nèi)蒙古涼城縣，其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112°6′33″～112°38′35″，北緯39°41′18″～40°17′54″之間。

1.2.1氣象概況

右玉縣屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)，春夏相連，雨熱同期，災(zāi)害頻繁。年平均氣溫3.9℃，年降雨量443mm，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，光照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差較大，無(wú)霜期短，干燥多風(fēng)是本縣氣候的主要特征。

根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)，右玉氣象采用如下參數(shù)：

年平均氣溫3.9℃

冬季采暖室外計(jì)算溫度-20.8℃

采暖期室外平均溫度-6.9℃(≤5℃)

采暖期天數(shù)182天(≤5℃)

采暖起止日期10.14～4.13

極端最高氣溫34.4℃

極端最低氣溫-40.4℃

冬季空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度61%

冬季室外大氣壓力868.6hPa

夏季室外大氣壓力860.7hPa

最大凍土深度169cm

冬季室外平均風(fēng)速2.3m/s

冬季主導(dǎo)風(fēng)向CNW

年最多風(fēng)向CWNW

1.2.1右玉縣城供熱負(fù)荷情況

2012年右玉縣城需要供熱的建筑面積為287.5萬(wàn)m2，其中具備集中供熱面積89萬(wàn)m2，至2020年，集中供熱面才能達(dá)到400萬(wàn)m2。根據(jù)《右玉縣縣城熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱工程可行性研究報(bào)告(代項(xiàng)目建議書(shū))》，本工程供熱規(guī)模按照400萬(wàn)m2考慮，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷232MW，年耗熱量230.5萬(wàn)GJ/a。

二、設(shè)計(jì)思路

根據(jù)右玉縣供熱需求，按供熱400萬(wàn)m2規(guī)模、熱負(fù)荷232MW進(jìn)行熱源配置。

根據(jù)熱力計(jì)算以及考察國(guó)內(nèi)集中供熱實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，熱網(wǎng)供水溫度普遍低于120℃。本工程從節(jié)能角度出發(fā)，在滿足用戶正常供熱的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮熱泵的能力，適當(dāng)降低供回水溫度、增大溫差，以節(jié)約投資、降低能耗及運(yùn)行費(fèi)用，確定供回水溫度定為120/65℃。

根據(jù)國(guó)內(nèi)供熱方案以及山西京玉發(fā)電公司現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，有三種方案可供選擇，分別是：一、抽汽供熱+熱泵提取小機(jī)循環(huán)水余熱;二、抽汽供熱+熱泵提取主機(jī)乏汽余熱;三、直接抽汽供熱(汽水換熱器供熱)。

通過(guò)成本預(yù)算，在年供熱面積400萬(wàn)平米時(shí)，方案二優(yōu)于方案三。但上述結(jié)果是在年供熱400萬(wàn)平米條件下計(jì)算的，如果按照200萬(wàn)平米(當(dāng)前154萬(wàn)平米)計(jì)算，則供熱成本分別變?yōu)?403、2305、2109萬(wàn)元。綜合考慮，熱網(wǎng)首站擬分期建設(shè)，一期為熱網(wǎng)換熱器，供熱面積160萬(wàn)平米，二期根據(jù)實(shí)際供熱面積增加熱泵。

三、設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)匯總

1、設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

首先，本工程根據(jù)右玉縣城的供熱負(fù)荷，選擇蒸汽加熱的傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，節(jié)省了建設(shè)單位的建設(shè)成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。并考慮到后期右玉縣城供熱面積增加，現(xiàn)有的換熱機(jī)組不能滿足，在工藝系統(tǒng)以及首站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上預(yù)留了增加熱泵新技術(shù)的可能性。增加熱泵后，供熱面積能夠達(dá)到600㎡，可增加50%的供熱面積;

第二、加熱器的汽源系統(tǒng)按照每臺(tái)機(jī)組帶400萬(wàn)㎡的供熱能力設(shè)計(jì)，兩臺(tái)機(jī)組能夠完全互為備用，供熱機(jī)組安全可靠性大大增加;

第三、換熱器的疏水管道設(shè)計(jì)根據(jù)主機(jī)給水系統(tǒng)的特點(diǎn)，將疏水通過(guò)凝結(jié)水泵輸入主機(jī)5號(hào)低壓加熱器的水側(cè)入口，減少熱量及機(jī)組冷端的損失，提高了整體的經(jīng)濟(jì)性。

2、設(shè)計(jì)的不足點(diǎn)

右玉縣城2014年供熱面積不足200萬(wàn)㎡，供熱整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為400萬(wàn)㎡，現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行水平為設(shè)計(jì)的一半，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)未考慮供熱用戶在50%、75%時(shí)設(shè)備的運(yùn)行方式，以及在系統(tǒng)未滿負(fù)荷時(shí)可能出現(xiàn)的情況。整體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)處于的狀況，并沒(méi)對(duì)未達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)的情況做出遇見(jiàn)性的說(shuō)明。導(dǎo)致在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)運(yùn)行情況處理上反應(yīng)遲鈍，需通過(guò)征求設(shè)計(jì)院的意見(jiàn)，如換熱器的投運(yùn)比例說(shuō)明、水泵情況說(shuō)明、蒸汽系統(tǒng)達(dá)不到設(shè)計(jì)值時(shí)出現(xiàn)膨脹位移量的情況等。

設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)只考慮設(shè)備按照設(shè)計(jì)或正常運(yùn)行的狀態(tài)，及系統(tǒng)初步投運(yùn)時(shí)的蒸汽管道吹掃、管道打壓放水、管道沖洗方案的實(shí)施，對(duì)后續(xù)的工作沒(méi)有指導(dǎo)，完全依賴施工單位或業(yè)主編制的調(diào)試方案。最后調(diào)試方案必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位的審核確認(rèn)，重新考慮設(shè)計(jì)計(jì)算，非常不合理，使工程增加很多設(shè)計(jì)變更或變更設(shè)計(jì)。

在整個(gè)一次管網(wǎng)系統(tǒng)承壓能力方面，設(shè)計(jì)院考慮也有欠缺，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa,但是首站及縣城的海拔高度差80米左右，整個(gè)系統(tǒng)都按1.6Mpa設(shè)計(jì)，循環(huán)水泵出口壓力在0.7MPa時(shí)，縣城的部分二級(jí)換熱器站的壓力就達(dá)1.6Mpa設(shè)計(jì)壓力，一次網(wǎng)循環(huán)水泵必須限制負(fù)荷運(yùn)行，造成一次網(wǎng)循環(huán)泵負(fù)荷的浪費(fèi)。

最后，混合建筑施的設(shè)計(jì)考慮非常不全面，山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公司供熱首站的上增加兩層辦公樓，但是系統(tǒng)投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)供熱首站辦公樓無(wú)法辦公，因?yàn)閮?nèi)部噪音太大。主要的噪音為加熱器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音、蒸汽管道流動(dòng)聲音，還有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)低頻噪音。作為設(shè)計(jì)院應(yīng)該能預(yù)見(jiàn)此類問(wèn)題，應(yīng)在設(shè)計(jì)初期咨詢降噪公司的設(shè)計(jì)優(yōu)化，但設(shè)計(jì)上沒(méi)有任何的避噪考慮，導(dǎo)致現(xiàn)在供熱首站辦公區(qū)域閑置，還需要建設(shè)單位重新聘請(qǐng)降噪公司處理噪音，給建設(shè)單位帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)損失。

四、應(yīng)采取的措施以及建議：

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大量的燃煤機(jī)組進(jìn)行供熱改造，新建項(xiàng)目也多以供熱民生工程為依據(jù)。供熱改造或新建供熱機(jī)組，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面在法律法規(guī)以及設(shè)計(jì)規(guī)范中還有許多的空白，設(shè)計(jì)為節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，盡快出圖、盡快交工，在系統(tǒng)優(yōu)化方面的考慮會(huì)非常的少。通過(guò)山西京玉發(fā)電有限責(zé)任公公司2*330WM機(jī)組供熱項(xiàng)目，建議如下：

1、在初設(shè)階段要有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)，盡快注入新的技術(shù)理念，一定要為新的技術(shù)留有設(shè)計(jì)余地，如供熱系統(tǒng)的地源熱泵技術(shù)。

2、供熱系統(tǒng)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)很微小，但是它對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)帶來(lái)非常大的影響，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的余熱利用充分論證，不能只考慮方便，將余熱白白浪費(fèi)，甚至給主機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)不安全的隱患。

3、初設(shè)審查時(shí)要求設(shè)計(jì)院附帶在系統(tǒng)不是滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的設(shè)備運(yùn)行方案，從經(jīng)濟(jì)性、安全性以及可能引起的不同狀況進(jìn)行分析，以備為后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的正確性作為參考。

4、設(shè)計(jì)圖紙必須考慮系統(tǒng)沖洗、吹掃、系統(tǒng)故障時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急系統(tǒng)，應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)由建設(shè)單位決定是否施工。

5、在混合建筑設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮噪音，消防等問(wèn)題。

6、一次循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力必須考慮水泵出口與用戶的地理位置差。