摘要：本文對山西京玉發(fā)電有限責任公司機組供熱改造工程設計優(yōu)化以及不足進行討論分析，為其他類似工程在設計方面提供借鑒。

一、設計情況

1.1概況：

山西京玉發(fā)電有限責任公司裝機容量為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)電機組，配2×330MW等級循環(huán)流化床鍋爐設備。三大主機情況：汽輪機和發(fā)電機為北京北重汽輪電機設備有限責任公司生產(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氣候，冬季漫長，春夏相連，雨熱同期，災害頻繁。年平均氣溫3.9℃，年降雨量443mm，太陽輻射強，光照時間長，晝夜溫差較大，無霜期短，干燥多風是本縣氣候的主要特征。

根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(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)室外計算相對濕度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

冬季室外平均風速2.3m/s

冬季主導風向CNW

年最多風向CWNW

1.2.1右玉縣城供熱負荷情況

2012年右玉縣城需要供熱的建筑面積為287.5萬m2，其中具備集中供熱面積89萬m2，至2020年，集中供熱面才能達到400萬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告(代項目建議書)》，本工程供熱規(guī)模按照400萬m2考慮，設計熱負荷232MW，年耗熱量230.5萬GJ/a。

二、設計思路

根據(jù)右玉縣供熱需求，按供熱400萬m2規(guī)模、熱負荷232MW進行熱源配置。

根據(jù)熱力計算以及考察國內(nèi)集中供熱實際運行數(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，適當降低供回水溫度、增大溫差，以節(jié)約投資、降低能耗及運行費用，確定供回水溫度定為120/65℃。

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

通過成本預算，在年供熱面積400萬平米時，方案二優(yōu)于方案三。但上述結(jié)果是在年供熱400萬平米條件下計算的，如果按照200萬平米(當前154萬平米)計算，則供熱成本分別變?yōu)?403、2305、2109萬元。綜合考慮，熱網(wǎng)首站擬分期建設，一期為熱網(wǎng)換熱器，供熱面積160萬平米，二期根據(jù)實際供熱面積增加熱泵。

三、設計優(yōu)缺點匯總

1、設計優(yōu)點

首先，本工程根據(jù)右玉縣城的供熱負荷，選擇蒸汽加熱的傳統(tǒng)方案設計，節(jié)省了建設單位的建設成本，取得良好的經(jīng)濟效益。并考慮到后期右玉縣城供熱面積增加，現(xiàn)有的換熱機組不能滿足，在工藝系統(tǒng)以及首站結(jié)構(gòu)設計上預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)按照每臺機組帶400萬㎡的供熱能力設計，兩臺機組能夠完全互為備用，供熱機組安全可靠性大大增加;

第三、換熱器的疏水管道設計根據(jù)主機給水系統(tǒng)的特點，將疏水通過凝結(jié)水泵輸入主機5號低壓加熱器的水側(cè)入口，減少熱量及機組冷端的損失，提高了整體的經(jīng)濟性。

2、設計的不足點

右玉縣城2014年供熱面積不足200萬㎡，供熱整個系統(tǒng)的設計為400萬㎡，現(xiàn)在設備運行水平為設計的一半，但系統(tǒng)設計未考慮供熱用戶在50%、75%時設備的運行方式，以及在系統(tǒng)未滿負荷時可能出現(xiàn)的情況。整體的設計過程中，只有系統(tǒng)設計工況下系統(tǒng)設備應處于的狀況，并沒對未達到設計運行時的情況做出遇見性的說明。導致在系統(tǒng)調(diào)試過程中，出現(xiàn)運行情況處理上反應遲鈍，需通過征求設計院的意見，如換熱器的投運比例說明、水泵情況說明、蒸汽系統(tǒng)達不到設計值時出現(xiàn)膨脹位移量的情況等。

設計院設計系統(tǒng)時只考慮設備按照設計或正常運行的狀態(tài)，及系統(tǒng)初步投運時的蒸汽管道吹掃、管道打壓放水、管道沖洗方案的實施，對后續(xù)的工作沒有指導，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)過設計單位的審核確認，重新考慮設計計算，非常不合理，使工程增加很多設計變更或變更設計。

在整個一次管網(wǎng)系統(tǒng)承壓能力方面，設計院考慮也有欠缺，整個系統(tǒng)的設計壓力為1.6MPa,但是首站及縣城的海拔高度差80米左右，整個系統(tǒng)都按1.6Mpa設計，循環(huán)水泵出口壓力在0.7MPa時，縣城的部分二級換熱器站的壓力就達1.6Mpa設計壓力，一次網(wǎng)循環(huán)水泵必須限制負荷運行，造成一次網(wǎng)循環(huán)泵負荷的浪費。

最后，混合建筑施的設計考慮非常不全面，山西京玉發(fā)電有限責任公司供熱首站的上增加兩層辦公樓，但是系統(tǒng)投運后發(fā)現(xiàn)供熱首站辦公樓無法辦公，因為內(nèi)部噪音太大。主要的噪音為加熱器運行時產(chǎn)生的噪音、蒸汽管道流動聲音，還有轉(zhuǎn)動設備運行時振動低頻噪音。作為設計院應該能預見此類問題，應在設計初期咨詢降噪公司的設計優(yōu)化，但設計上沒有任何的避噪考慮，導致現(xiàn)在供熱首站辦公區(qū)域閑置，還需要建設單位重新聘請降噪公司處理噪音，給建設單位帶來非常大的經(jīng)濟損失。

四、應采取的措施以及建議：

現(xiàn)在國內(nèi)大量的燃煤機組進行供熱改造，新建項目也多以供熱民生工程為依據(jù)。供熱改造或新建供熱機組，對系統(tǒng)設計優(yōu)化方面在法律法規(guī)以及設計規(guī)范中還有許多的空白，設計為節(jié)約設計時間，盡快出圖、盡快交工，在系統(tǒng)優(yōu)化方面的考慮會非常的少。通過山西京玉發(fā)電有限責任公公司2*330WM機組供熱項目，建議如下：

1、在初設階段要有長遠發(fā)展的目標，盡快注入新的技術(shù)理念，一定要為新的技術(shù)留有設計余地，如供熱系統(tǒng)的地源熱泵技術(shù)。

2、供熱系統(tǒng)對發(fā)電系統(tǒng)來說很微小，但是它對整個發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性會帶來非常大的影響，應對系統(tǒng)的余熱利用充分論證，不能只考慮方便，將余熱白白浪費，甚至給主機系統(tǒng)帶來不安全的隱患。

3、初設審查時要求設計院附帶在系統(tǒng)不是滿負荷運行時的設備運行方案，從經(jīng)濟性、安全性以及可能引起的不同狀況進行分析，以備為后續(xù)系統(tǒng)運行狀況的正確性作為參考。

4、設計圖紙必須考慮系統(tǒng)沖洗、吹掃、系統(tǒng)故障時現(xiàn)場的應急系統(tǒng)，應急系統(tǒng)設計由建設單位決定是否施工。

5、在混合建筑設計時必須考慮噪音，消防等問題。

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