一、前言
中國城鎮(zhèn)集中供熱2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃指出：“要大力發(fā)展和研制多熱源聯(lián)合供熱的設(shè)計(jì)方法和運(yùn)行方式”。城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范第4.0.9條規(guī)定，當(dāng)城市由兩個(gè)或多個(gè)熱源供熱時(shí)，各熱源熱力網(wǎng)干線宜連通；技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，熱力網(wǎng)干線可連接成環(huán)網(wǎng)。
近幾年，包頭市集中供熱發(fā)展迅速，95～96采暖期包頭市集中供熱成功實(shí)現(xiàn)了第一熱電廠(供熱能力210萬m2)和阿東廠區(qū)域鍋爐房(一期工程供熱能力70萬m2)聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。97～98采暖期一座供熱能力為70萬m2、設(shè)計(jì)規(guī)模為140萬m2的青山廠區(qū)域鍋爐房并入原雙熱源供熱系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了三熱源聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供熱，總供熱面積410萬m2。
截止98年底，包頭市集中供熱面積達(dá)480萬m2，全熱網(wǎng)分布有72個(gè)熱力站，熱力站與熱網(wǎng)全部采用通過混水泵直接連接的形式�！ �
二、問題的提出及方案的比較
(一)、97～98采暖期，為了滿足包頭市96年5月3日地震后新增供熱面積約100萬m2的需求，熱源與熱網(wǎng)有如下變化：
1、阿東廠續(xù)建兩臺(tái)29MW熱水鍋爐，總供熱能力達(dá)116MW(設(shè)計(jì)供熱能力348MW)；
2、新建青山廠區(qū)域鍋爐一期工程97～98采暖期為2臺(tái)29MW熱水鍋爐，98～99采暖期增至4臺(tái)，一電廠維護(hù)不變；
(二)、根據(jù)城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范和2000年城鎮(zhèn)技術(shù)進(jìn)步規(guī)劃，97年我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)施了如圖3所示熱網(wǎng)和熱源的供熱形式。
(三)、根據(jù)圖3可知，三熱源運(yùn)行方式有如下幾種組合形式：1、關(guān)S21、W14b、MD4干線切斷閥，三個(gè)熱源是獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，水力工況互不影響；
2、關(guān)MD4井切斷閥，一電廠和阿東廠聯(lián)合運(yùn)行，青山廠單獨(dú)運(yùn)行；
3、關(guān)S21、W14b一電廠單獨(dú)運(yùn)行，阿東廠和青山廠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；
4、一電廠、阿東廠、青山廠三熱源聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。
顯然，方案1由于青山廠供熱能力不足而不可行；同樣方案2也有此弊；方案3可以解決青山廠供熱能力不足的問題，但由于熱網(wǎng)最大的軟化水制水和補(bǔ)水基地在一電廠熱源附近，制軟水和補(bǔ)水能力最大可達(dá)200T/H，而阿東廠補(bǔ)軟水能力最大為50T/H，青山廠軟水設(shè)施尚不完善，還不能正常補(bǔ)水，如若按方案3運(yùn)行，阿東廠和青山廠供熱區(qū)域補(bǔ)水能力嚴(yán)重不足，影響熱網(wǎng)安全運(yùn)行；由此可見，只有方案4比較可行，沒有明顯不足。
三、方案的確定
采用三熱源聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)的形式必須做好如下工作：
(一)、根據(jù)三熱源供熱能力平衡熱網(wǎng)的循環(huán)水量并建立熱網(wǎng)的水力工況；
1、三個(gè)熱源循環(huán)水量的確定
計(jì)算條件：熱指標(biāo)70W/m2，溫差38℃。根據(jù)三熱源循環(huán)水泵設(shè)置情況，三個(gè)熱源均可滿足設(shè)計(jì)溫度下循環(huán)水量的要求。
2、根據(jù)三熱源各自循環(huán)水量建立熱網(wǎng)水力工況
包頭市昆區(qū)集中供熱熱網(wǎng)與熱用戶的連接是通過混水泵直接連接，熱網(wǎng)水力工況建立得好壞直接影響熱用戶的供熱質(zhì)量，因此三熱源聯(lián)網(wǎng)方案的成敗關(guān)鍵決定于現(xiàn)有管徑結(jié)構(gòu)和熱負(fù)荷分布條件下，整個(gè)熱網(wǎng)水力工況能否滿足熱用戶的要求。
依據(jù)基爾霍夫定律：∑G=0；∑SG2=0。對(duì)熱網(wǎng)作三熱源環(huán)網(wǎng)平衡計(jì)算可得三熱源聯(lián)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)水壓圖(圖4)。
根據(jù)繪制的理論水壓圖(圖4)可知：
A、三熱源熱網(wǎng)在W14b處和K18處供回水的資用壓差最小分別為19mH2O和10mH2O，可以滿足該處熱力站所要求的資用壓頭；
B、三熱源熱網(wǎng)回水壓力最大為35mH2O，供熱用戶范圍最小壓力為23mH2O，建筑高度H<40mH2O范圍內(nèi)滿足熱用戶要求；
C、供熱區(qū)域內(nèi)約98％的熱用戶建筑物高度均小于20m，對(duì)極少數(shù)高層進(jìn)行連接方式的調(diào)整。例如青六站，有5萬m2高建筑建筑高度大于43m，因此該部分高層建筑與熱網(wǎng)連接方式由直接連接改為采用三臺(tái)波紋管換熱器的間接連接方式；
D、熱網(wǎng)定壓方式為變頻補(bǔ)水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓。
由以上分析可知，三熱源的流量分配到熱網(wǎng)后建立起的水力工況能滿足熱用戶的要求。
3、三熱源的熱量平衡
熱源熱量平衡的任務(wù)就是要分析各熱源在室外設(shè)計(jì)采暖溫度下的供熱能力能否滿足熱負(fù)荷要求，特別是對(duì)多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱來說，幾個(gè)熱源的供熱能力不一。經(jīng)過分析計(jì)算，對(duì)幾個(gè)熱源的供熱量進(jìn)行調(diào)配平衡，從而使各熱源發(fā)揮最佳的供熱效能。
利用有關(guān)無因次公式可得：供熱面積410萬m2，三熱源采暖期供熱量為273萬GJ。
根據(jù)三個(gè)熱源的供熱能力，在采暖室外設(shè)計(jì)溫度下三熱源的供熱量由熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間曲線圖確定為：
據(jù)上表可知，三熱源在采暖期內(nèi)供熱量和總用熱量基本平衡。
4、擬定運(yùn)行期三熱源聯(lián)網(wǎng)的溫度運(yùn)行曲線
由于集中供熱的運(yùn)行方式為連續(xù)不間斷運(yùn)行，根據(jù)幾年來的運(yùn)行實(shí)踐，按供回水溫度95/70℃設(shè)計(jì)的理論質(zhì)調(diào)節(jié)的水溫曲線進(jìn)行熱網(wǎng)的質(zhì)調(diào)節(jié)使用戶室溫超過18℃造成熱量浪費(fèi)，因此我們對(duì)理論溫度調(diào)節(jié)曲線進(jìn)行了兩項(xiàng)修正：A、設(shè)計(jì)熱指標(biāo)偏大的修正；B、散熱器偏多的修正；C、混水比定為0.7，設(shè)計(jì)混水溫降為Δt=14℃，則修正后的溫度調(diào)節(jié)曲線如下：
5、根據(jù)以上計(jì)算，我們即可確定三熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的理想工況參數(shù)方案，見下表。
四、三熱源熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)試及結(jié)論
以上三熱源聯(lián)網(wǎng)方案的確定是以97～98采暖期的熱源能力和供熱面積(410萬m2)為例，較為詳細(xì)地論述了三熱源方案制定的程序和步驟。
在98～99采暖期(480萬m2)和99～2000(562萬m2)都按熱源聯(lián)網(wǎng)方案確定的程序和步驟制定了相應(yīng)采暖期的運(yùn)行方案，很好地指導(dǎo)了生產(chǎn)。
經(jīng)過幾個(gè)采暖期的三熱源聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行和實(shí)踐得出以下結(jié)論：
1、每個(gè)采暖期的三熱源聯(lián)網(wǎng)方案都要根據(jù)當(dāng)年熱源能力負(fù)荷發(fā)展預(yù)測(cè)認(rèn)真做好水力分析，繪制水壓圖指導(dǎo)實(shí)踐。對(duì)不能滿足水力工況的干線作調(diào)整改造，在改造中如注意發(fā)揮熱網(wǎng)環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的特性，往往在經(jīng)濟(jì)技術(shù)上起到事半功倍之效。
2、每年制定的聯(lián)網(wǎng)方案對(duì)實(shí)際運(yùn)行意義重大，但是在每年的實(shí)踐運(yùn)行中還要對(duì)熱源熱網(wǎng)認(rèn)真地調(diào)節(jié)、改進(jìn)，才能使系統(tǒng)運(yùn)行更加合理經(jīng)濟(jì)。
3、多熱源聯(lián)網(wǎng)在熱網(wǎng)中存在多個(gè)平衡點(diǎn)，當(dāng)熱源參數(shù)一定、供熱面積一定，平衡點(diǎn)也相對(duì)固定，在實(shí)際運(yùn)行中掌握其大致的移動(dòng)范圍即可，不必過分關(guān)注其精確位置，如若確定其位置，可根據(jù)水力計(jì)算分析熱源的循環(huán)水量、熱負(fù)荷分布位置、熱力站的供水參數(shù)等因素綜合判斷。
4、三熱源及熱網(wǎng)的啟動(dòng)及停止要有順序地完成，在熱源循環(huán)水泵的啟停過程中要隨時(shí)調(diào)整定壓點(diǎn)的補(bǔ)水量和熱力站的聯(lián)通，防止系統(tǒng)超壓及倒空。
5、三熱源供熱系統(tǒng)在事故處理上非常方便，若某一熱源及熱網(wǎng)發(fā)生事故，另兩個(gè)正常運(yùn)行的熱源熱網(wǎng)可能從水力工況、熱力工況上對(duì)該事故熱源熱網(wǎng)支持。
參考文獻(xiàn)
1、《供熱與熱力網(wǎng)》(修訂第五版) 【蘇】索柯洛夫著
2、《供熱工程》(第一版) 賀平 孫剛編著
3、《供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)與控制》 石兆玉編著
4、雙熱源環(huán)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用 黃曉飛
《區(qū)域供熱》雜志1997.1期
PSAS管網(wǎng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行分析仿真系統(tǒng)
