论文部分内容阅读
摘 要：文章结合实际，介绍了胜利油田胜东社区供热系统节能技术改造方案、系统技术特点、主要经济技术指标以及系统改造后的效果评价等。实践证明，该系统节能技术改造效果良好。
关键词：社区 供热 节能 改造
中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)07(c)-0040-02
The heating system of energy-saving technological
transformation in sheng-dong community
Abstract:Article with reality,shengli oil-field sheng-dong introduced energy-saving technological transformation of the community heating system programs,system technical characteristics, the main economic and technical indicators,and system evaluation of the effect of modified.Proved The system saving technological transformation good effect.
KeyWords:Community;Heating;Energy;Transformation
胜利油田胜东社区八分厂北区原有燃油锅炉房4座，有14台锅炉，锅炉容量从1t/h至14MW（20t/h）不等（14MW锅炉仅1台），总容量为62.3MW，供热面积达53.1116万平方米，燃料为渣油，基本为1990年前投产。社区供热系统锅炉房普经过多年的运行，主要存在以下几个问题：一是遍运行时间较长，锅炉及附属设备腐蚀、老化严重，经多次改造，运行故障仍较多；二是自控水平低，无法满足当前有关规范、法规要求；三是锅炉单台容量小，且分散热供，热效率利用率低；四是供热系统采用燃油锅炉，运行成本高，因而经济效益差。为此，我们在调查研究的基础上，提出了胜东社区供热系统的节能技术改造方案，并在八分厂北区建设集中供热锅炉房，以替代原来的4座分散供热系统。现作一介绍，以供大家一起探讨。
1 供热系统节能技术改造方案
采用循环流化床锅炉供热技术，以煤为燃料，在八分厂北区建设1座集中供热锅炉房、一级管网（锅炉房至热力站）和分布在八分厂北区内的5座热力站（1座新建，其余由原有的4座锅炉房改造而成），并将供热面积能力由目前的53万平方米提高到65万平方米。
（1）采用设置1座集中供热锅炉房，通过一级热网输送高温水至各个热力站换热，低温水通过二级热网分输至各用户的系统。供热系统一级热网设计供回水温度130/70℃，二级热网设计供回水温度90/65℃。
（2）锅炉房规模确定为58MW，采用2台29MW燃煤热水锅炉，供水温度130℃、回水温度70℃。其中，煤、渣、灰、烟囱等系统或设施按3台29MW设置，其余系统按2台29MW设计。
（3）供热调节。供热系统采用锅炉房集中调节、热力站二次调节和热用户处单独调节相结合的联合调节方式，其中集中和二次调节采用自动化调节。
锅炉房集中调节采用分阶段恒供水温度的量调节。根据室外温度的变化将整个采暖期分为几个阶段，在每个阶段内保持一级网供水温度恒定不变，调节一级网的循环流量，以满足用户热负荷的需求。在每个供水温度不变的流量调节区间内，流量的变化根据室外温度的变化给定，运行中以最不利点的压差信号修正。
热力站二次调节采用质调节，并能根据最不利点的压差信号对流量进行微调。
（4）热力站共设置5座，4座由原锅炉房改造而成，1座为新建；每站设置2台板式换热器。热网均直埋敷设；一级热网供水管线采用20#优质碳素钢，聚异氰脲酸酯泡沫塑料作保温层；一级热网回水管线、二级热网钢材均为Q235-B，聚氨酯泡沫夹克作保温层；保护层均采用高密度聚乙烯。
（5）热力系统。锅炉房供出的130℃高温水经一级管网送至各热力站，在热力站与低温水换热后降至70℃后再回到锅炉。90/65℃的低温水通过二级管网送至各用户。锅炉进、出水口采用母管制，2台锅炉总循环水量830m3/h，OLE_LINK1母管管径为φ426×8。
一级热网不和用户直接相连，只连接5个热力站，供热半径约4km，系统漏水率较小，取循环水量的0.75%是安全的，正常补水量为6.5m3/h，事故补水率按正常补水量的4倍计取。同时，为进一步防止循环水泵突然停运后产生锅水汽化和水击现象,设置柴油发电机及时启动补水泵向系统补水。
供热系统定压按照《锅炉房设计规范》GB50041-92的规定，热水锅炉的出口水压，不应小于锅炉最高供水温度加20℃相应的饱和压力，即0.4MPa。供热系统的定压应保证在循环水泵停运仍能满足上述要求。为尽量减缓突然停电的影响，采用囊式落地膨胀水箱定压。定压点和补水点都设在循环水回水母管上。
（6）外接电源。本系统主要用电负荷为二级，据《供配电系统设计规范》,新建的站场需要2回6kV电源供电。在辛六变扩建一个6kV出口，架设一条专线作为新建锅炉房的主电源；改造“八场线”部分线路（导线由LJ-70更换为LJ-95、长度约2km），另需从“八场线”T接0.8kmLJ-95线路作为锅炉房备用电源。扩建场站内设备用柴油发电机组一台，作为补给水泵和事故照明系统的应急电源。为了减少线损和电压降，采用就地平衡无功功率的原则装设电容补偿器。电能计量采用高压计量方式，安装高压计量箱。
（7）燃烧控制。循环流化床锅炉对煤粒粒径和石灰石粉径的要求较严格。原煤经碎煤机破碎至粒径≤13mm后，输送至炉前煤仓，石灰石粉经破碎至≤1mm后输送至炉前灰仓，在炉前混合后经螺旋输送机送入炉膛。鼓风机送来的风经空气预热器提高温度至150℃，从底部风室均匀吹入炉膛，炉膛下部风压达8000Pa；二次风从炉膛下部均匀吹入，使炽热的煤粒悬浮在空中，在流动中燃烧，炉膛温度在850℃～950℃，石灰石粉分解为氧化钙与二氧化硫反应生成固态硫酸钙。煤粒在上升的过程中逐渐变小，离开炉膛后经过两级分离。较大颗粒的物料被炉膛出口第一级高温百叶窗分离器分离，而较细颗粒的物料则通过第二级中温旋风分离器分离。
（8）水处理系统按照《锅炉房设计规范》GB50041-92的规定，悬浮物含量大于2mg/l的原水，在进入逆流再生钠离子交换器和浮动床钠离子交换器前，均应过滤，设置机械过滤器。根据《工业锅炉水质》GB1576－2001的要求，给水总硬度≤0.6mmol/l、含氧量≤0.1mg/l，并考虑减少生产成本，设计采用程控固定床钠离子交换器去除硬度，其出水残余总硬度≤0.03mmol/l；程控海绵铁除氧器去除水中溶解氧，其出水含氧量≤0.05mg/l；由于锅炉出水温度经常高于100℃，故设树脂罐去除除氧器中带出的亚铁离子。
（9）控制系统。小功率设备直接启动，大功率设备采用配套控制柜启动或根据工艺要求进行变频启动和控制。根据室外温度的变化以及需要达到的温度，煤的热值已知，并根据烟道含氧分析仪输出的燃烧效率，计算出需要的总进煤量，并将之平均分摊到每台正在运行的锅炉上，每台锅炉的给煤量通过给煤机的转速进行调节。
控制返料器的返流量，通过变频器调节一次风机、二次风机和引风机的转速。10min后根据检测到的烟气含氧量对风机进行二次调节，保持正常运行50min。此为一个完整的调节周期，一个调节周期为60min，循环往复。同时，根据供/回水压力的变化，通过变频器调节循环水泵的转速。
所有现场信号的检测、报警和控制均由一套PLC系统实现。现场的信号通过控制电缆输入到系统的I/O模块，通过CPU内部组态的功能模块进行处理，输出控制信号到现场执行设备，同时在上位机的人机显示界面上进行显示/报警。设置实时数据库和历史数据库，在需要的时候能够随时调出，编辑成需要的报表形式输出到打印机。所有去现场的触点信号以及来自现场的有源触点信号均通过中间继电器隔离，确保系统的安全。
（10）设置渣灰罐。考虑到渣灰拉运装车的方便，尽量减少占地面积，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场。渣灰储存时间为4～5天；运出后可作为建筑材料的原料。
2 系统技术特点
改造后的供热系统具有以下几项技术特点。
（1）煤种适应性广，优质、劣质煤都可以用作燃料。
（2）燃烧效率高。采用循环流化床低温燃烧技术，燃烧效率可达98％，锅炉设计热效率85.92%，实际运行效率能保证在82%以上。
（3）环保效果好。由于燃烧温度低（900℃以下），氮氧化物<300mg/Nm3，使NO和NO2生成率低；流化床锅炉采用石灰石粉炉内脱硫技术，脱硫率不低于85％，并可通过向炉中加入石灰石粉脱除烟气中的SO2；采用电除尘技术，除尘效率不低于99％；选择高效低噪音循环水泵，用变频调速法实现分阶段恒供水温度的量调节；为了方便渣灰的拉运装车，减少占地面积，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场，在环保达标方面有明显优点。
（4）负荷调节性能高，负荷变化速度每分钟可达5%。
（5）控制效果好。根据室外温度的变化，自动控制给煤机转数、调节一次风机、二次风机和引风机转速，并能根据烟气含氧量对一次风机、二次风机和引风机的转速进行二次微调，使燃烧控制在较好状态。
3 主要技术经济指标（如表1）
4 系统技术改造后效果评价
（1）系统节能效果好。采用硫化床锅炉工艺技术，以及选用大容量、燃烧更加完全的炉型，热运行效率高。选择高效锅炉工艺技术，平均供热效率高，减少燃料消耗；选择高效低噪音循环水泵，用变频调速法实现分阶段恒供水温度的量调节，有效节约电能。经现场油田能源专业监测部门多次检测，系统运行效率均达到85%以上，具有良好的节能效果。
（2）控制效果好。根据室外温度的变化，自动控制煤机转数、调节一次风机、二次风机和引风机转速，并能根据烟气含氧量对一次风机、二次风机和引风机的转速进行二次微调，使燃烧控制在较好状态。
（3）安全可靠。为减轻体力劳动、增加工作安全，锅炉房、碎煤间、碎石灰石间及其它辅机间均考虑了检修起吊设施，考虑到渣灰拉运装车的方便，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场。供热系统设停电时防汽化设施－囊式定压膨胀水箱和柴油发电机。考虑停电时防水击措施：循环水泵入口母管设安全阀，循环水泵进出口母管间设连通管和缓闭减阻式单流阀。电气设备的布置，保持一定的安全间距，电气设备设接地保护，并配防误操作闭锁装置。各高温设备及管道均设有保温及隔热层，以防止工作人员烫伤。各转动机械加罩，平台楼梯吊装孔加设护板及栏杆。烟囱顶部设避雷针及障碍灯。干煤棚设防止煤堆自燃熄火用的给水点。锅炉汽包及压力容器等均设有安全阀，安全阀排空排向安全地点，以确保设备及人身安全。
（4）清洁环保。为减少风吹煤灰引起的污染，所设置的轻钢结构干煤棚基本满足需要。工程输煤系统落煤点、振动筛采用密封与通风除尘相结合的防尘措施，煤斗间落煤点设喷淋装置。有人值班的场所，设置隔音值班室；高噪音房间，采用隔音门窗。选用低噪音水泵和低噪音风机。在风机入口设消声器，大风机采用FWZ蜂窝式消声器，动态消声量26－33dB(A)，消声频带宽，消声量大。烟风管外表面设保温与吸声层。供热厂噪声水平可低于《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中的3类标准限值，即昼间65dB，夜间55dB。
（5）生产运行成本经济合理。经测算，该系统年运行成本在1300万元左右，优于其它同等供热能力的锅炉供热系统。它与先进的同等规模的澳式鳞片链条式锅炉供热系统相比，年可节省生产运行成本145万元。
关键词：社区 供热 节能 改造
中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)07(c)-0040-02
The heating system of energy-saving technological
transformation in sheng-dong community
Abstract:Article with reality,shengli oil-field sheng-dong introduced energy-saving technological transformation of the community heating system programs,system technical characteristics, the main economic and technical indicators,and system evaluation of the effect of modified.Proved The system saving technological transformation good effect.
KeyWords:Community;Heating;Energy;Transformation
胜利油田胜东社区八分厂北区原有燃油锅炉房4座，有14台锅炉，锅炉容量从1t/h至14MW（20t/h）不等（14MW锅炉仅1台），总容量为62.3MW，供热面积达53.1116万平方米，燃料为渣油，基本为1990年前投产。社区供热系统锅炉房普经过多年的运行，主要存在以下几个问题：一是遍运行时间较长，锅炉及附属设备腐蚀、老化严重，经多次改造，运行故障仍较多；二是自控水平低，无法满足当前有关规范、法规要求；三是锅炉单台容量小，且分散热供，热效率利用率低；四是供热系统采用燃油锅炉，运行成本高，因而经济效益差。为此，我们在调查研究的基础上，提出了胜东社区供热系统的节能技术改造方案，并在八分厂北区建设集中供热锅炉房，以替代原来的4座分散供热系统。现作一介绍，以供大家一起探讨。
1 供热系统节能技术改造方案
采用循环流化床锅炉供热技术，以煤为燃料，在八分厂北区建设1座集中供热锅炉房、一级管网（锅炉房至热力站）和分布在八分厂北区内的5座热力站（1座新建，其余由原有的4座锅炉房改造而成），并将供热面积能力由目前的53万平方米提高到65万平方米。
（1）采用设置1座集中供热锅炉房，通过一级热网输送高温水至各个热力站换热，低温水通过二级热网分输至各用户的系统。供热系统一级热网设计供回水温度130/70℃，二级热网设计供回水温度90/65℃。
（2）锅炉房规模确定为58MW，采用2台29MW燃煤热水锅炉，供水温度130℃、回水温度70℃。其中，煤、渣、灰、烟囱等系统或设施按3台29MW设置，其余系统按2台29MW设计。
（3）供热调节。供热系统采用锅炉房集中调节、热力站二次调节和热用户处单独调节相结合的联合调节方式，其中集中和二次调节采用自动化调节。
锅炉房集中调节采用分阶段恒供水温度的量调节。根据室外温度的变化将整个采暖期分为几个阶段，在每个阶段内保持一级网供水温度恒定不变，调节一级网的循环流量，以满足用户热负荷的需求。在每个供水温度不变的流量调节区间内，流量的变化根据室外温度的变化给定，运行中以最不利点的压差信号修正。
热力站二次调节采用质调节，并能根据最不利点的压差信号对流量进行微调。
（4）热力站共设置5座，4座由原锅炉房改造而成，1座为新建；每站设置2台板式换热器。热网均直埋敷设；一级热网供水管线采用20#优质碳素钢，聚异氰脲酸酯泡沫塑料作保温层；一级热网回水管线、二级热网钢材均为Q235-B，聚氨酯泡沫夹克作保温层；保护层均采用高密度聚乙烯。
（5）热力系统。锅炉房供出的130℃高温水经一级管网送至各热力站，在热力站与低温水换热后降至70℃后再回到锅炉。90/65℃的低温水通过二级管网送至各用户。锅炉进、出水口采用母管制，2台锅炉总循环水量830m3/h，OLE_LINK1母管管径为φ426×8。
一级热网不和用户直接相连，只连接5个热力站，供热半径约4km，系统漏水率较小，取循环水量的0.75%是安全的，正常补水量为6.5m3/h，事故补水率按正常补水量的4倍计取。同时，为进一步防止循环水泵突然停运后产生锅水汽化和水击现象,设置柴油发电机及时启动补水泵向系统补水。
供热系统定压按照《锅炉房设计规范》GB50041-92的规定，热水锅炉的出口水压，不应小于锅炉最高供水温度加20℃相应的饱和压力，即0.4MPa。供热系统的定压应保证在循环水泵停运仍能满足上述要求。为尽量减缓突然停电的影响，采用囊式落地膨胀水箱定压。定压点和补水点都设在循环水回水母管上。
（6）外接电源。本系统主要用电负荷为二级，据《供配电系统设计规范》,新建的站场需要2回6kV电源供电。在辛六变扩建一个6kV出口，架设一条专线作为新建锅炉房的主电源；改造“八场线”部分线路（导线由LJ-70更换为LJ-95、长度约2km），另需从“八场线”T接0.8kmLJ-95线路作为锅炉房备用电源。扩建场站内设备用柴油发电机组一台，作为补给水泵和事故照明系统的应急电源。为了减少线损和电压降，采用就地平衡无功功率的原则装设电容补偿器。电能计量采用高压计量方式，安装高压计量箱。
（7）燃烧控制。循环流化床锅炉对煤粒粒径和石灰石粉径的要求较严格。原煤经碎煤机破碎至粒径≤13mm后，输送至炉前煤仓，石灰石粉经破碎至≤1mm后输送至炉前灰仓，在炉前混合后经螺旋输送机送入炉膛。鼓风机送来的风经空气预热器提高温度至150℃，从底部风室均匀吹入炉膛，炉膛下部风压达8000Pa；二次风从炉膛下部均匀吹入，使炽热的煤粒悬浮在空中，在流动中燃烧，炉膛温度在850℃～950℃，石灰石粉分解为氧化钙与二氧化硫反应生成固态硫酸钙。煤粒在上升的过程中逐渐变小，离开炉膛后经过两级分离。较大颗粒的物料被炉膛出口第一级高温百叶窗分离器分离，而较细颗粒的物料则通过第二级中温旋风分离器分离。
（8）水处理系统按照《锅炉房设计规范》GB50041-92的规定，悬浮物含量大于2mg/l的原水，在进入逆流再生钠离子交换器和浮动床钠离子交换器前，均应过滤，设置机械过滤器。根据《工业锅炉水质》GB1576－2001的要求，给水总硬度≤0.6mmol/l、含氧量≤0.1mg/l，并考虑减少生产成本，设计采用程控固定床钠离子交换器去除硬度，其出水残余总硬度≤0.03mmol/l；程控海绵铁除氧器去除水中溶解氧，其出水含氧量≤0.05mg/l；由于锅炉出水温度经常高于100℃，故设树脂罐去除除氧器中带出的亚铁离子。
（9）控制系统。小功率设备直接启动，大功率设备采用配套控制柜启动或根据工艺要求进行变频启动和控制。根据室外温度的变化以及需要达到的温度，煤的热值已知，并根据烟道含氧分析仪输出的燃烧效率，计算出需要的总进煤量，并将之平均分摊到每台正在运行的锅炉上，每台锅炉的给煤量通过给煤机的转速进行调节。
控制返料器的返流量，通过变频器调节一次风机、二次风机和引风机的转速。10min后根据检测到的烟气含氧量对风机进行二次调节，保持正常运行50min。此为一个完整的调节周期，一个调节周期为60min，循环往复。同时，根据供/回水压力的变化，通过变频器调节循环水泵的转速。
所有现场信号的检测、报警和控制均由一套PLC系统实现。现场的信号通过控制电缆输入到系统的I/O模块，通过CPU内部组态的功能模块进行处理，输出控制信号到现场执行设备，同时在上位机的人机显示界面上进行显示/报警。设置实时数据库和历史数据库，在需要的时候能够随时调出，编辑成需要的报表形式输出到打印机。所有去现场的触点信号以及来自现场的有源触点信号均通过中间继电器隔离，确保系统的安全。
（10）设置渣灰罐。考虑到渣灰拉运装车的方便，尽量减少占地面积，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场。渣灰储存时间为4～5天；运出后可作为建筑材料的原料。
2 系统技术特点
改造后的供热系统具有以下几项技术特点。
（1）煤种适应性广，优质、劣质煤都可以用作燃料。
（2）燃烧效率高。采用循环流化床低温燃烧技术，燃烧效率可达98％，锅炉设计热效率85.92%，实际运行效率能保证在82%以上。
（3）环保效果好。由于燃烧温度低（900℃以下），氮氧化物<300mg/Nm3，使NO和NO2生成率低；流化床锅炉采用石灰石粉炉内脱硫技术，脱硫率不低于85％，并可通过向炉中加入石灰石粉脱除烟气中的SO2；采用电除尘技术，除尘效率不低于99％；选择高效低噪音循环水泵，用变频调速法实现分阶段恒供水温度的量调节；为了方便渣灰的拉运装车，减少占地面积，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场，在环保达标方面有明显优点。
（4）负荷调节性能高，负荷变化速度每分钟可达5%。
（5）控制效果好。根据室外温度的变化，自动控制给煤机转数、调节一次风机、二次风机和引风机转速，并能根据烟气含氧量对一次风机、二次风机和引风机的转速进行二次微调，使燃烧控制在较好状态。
3 主要技术经济指标（如表1）
4 系统技术改造后效果评价
（1）系统节能效果好。采用硫化床锅炉工艺技术，以及选用大容量、燃烧更加完全的炉型，热运行效率高。选择高效锅炉工艺技术，平均供热效率高，减少燃料消耗；选择高效低噪音循环水泵，用变频调速法实现分阶段恒供水温度的量调节，有效节约电能。经现场油田能源专业监测部门多次检测，系统运行效率均达到85%以上，具有良好的节能效果。
（2）控制效果好。根据室外温度的变化，自动控制煤机转数、调节一次风机、二次风机和引风机转速，并能根据烟气含氧量对一次风机、二次风机和引风机的转速进行二次微调，使燃烧控制在较好状态。
（3）安全可靠。为减轻体力劳动、增加工作安全，锅炉房、碎煤间、碎石灰石间及其它辅机间均考虑了检修起吊设施，考虑到渣灰拉运装车的方便，设置架空渣灰罐代替专门的渣灰贮存场。供热系统设停电时防汽化设施－囊式定压膨胀水箱和柴油发电机。考虑停电时防水击措施：循环水泵入口母管设安全阀，循环水泵进出口母管间设连通管和缓闭减阻式单流阀。电气设备的布置，保持一定的安全间距，电气设备设接地保护，并配防误操作闭锁装置。各高温设备及管道均设有保温及隔热层，以防止工作人员烫伤。各转动机械加罩，平台楼梯吊装孔加设护板及栏杆。烟囱顶部设避雷针及障碍灯。干煤棚设防止煤堆自燃熄火用的给水点。锅炉汽包及压力容器等均设有安全阀，安全阀排空排向安全地点，以确保设备及人身安全。
（4）清洁环保。为减少风吹煤灰引起的污染，所设置的轻钢结构干煤棚基本满足需要。工程输煤系统落煤点、振动筛采用密封与通风除尘相结合的防尘措施，煤斗间落煤点设喷淋装置。有人值班的场所，设置隔音值班室；高噪音房间，采用隔音门窗。选用低噪音水泵和低噪音风机。在风机入口设消声器，大风机采用FWZ蜂窝式消声器，动态消声量26－33dB(A)，消声频带宽，消声量大。烟风管外表面设保温与吸声层。供热厂噪声水平可低于《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中的3类标准限值，即昼间65dB，夜间55dB。
（5）生产运行成本经济合理。经测算，该系统年运行成本在1300万元左右，优于其它同等供热能力的锅炉供热系统。它与先进的同等规模的澳式鳞片链条式锅炉供热系统相比，年可节省生产运行成本145万元。