准格尔地区长输管道供热技术方案比选

准格尔地区长输管道供热技术方案比选摘要：黑岱沟工业场地供热系统由选煤厂锅炉房、拟建维修中心锅炉房、铁路机务段锅炉房等组成，高温水管道采用直埋敷设方式。供热能力：124.6MW。选煤厂洗选加工所产生的矸石通过胶带运输机运输，与干末煤、煤泥混合后作为矿区煤矸石电厂的原料。关键词：长输管道供热技术比选中图分类号：TU81文献标识码：A文章编号：0.项目依据：神华准格尔能源有限公司(以下简称神华准能公司)是集煤炭开采、坑口发电、铁路运输及粉煤灰提取氧化铝为一体的大型综合能源企业，是中央企业神华集团的控股子公司。黑岱沟工业场地供热系统由选煤厂锅炉房、拟建维修中心锅炉房、铁路机务段锅炉房等组成，高温水管道采用直埋敷设方式。供热能力：124.6MW。选煤厂洗选加工所产生的矸石通过胶带运输机运输，与干末煤、煤泥混合后作为矿区煤矸石电厂的原料。内蒙古准能坑口煤矸石综合利用电厂2300MW空冷机组工程项目采用国产2330MW空冷发电机组，配套21062T/H亚临界循环流化床锅炉。坑口煤矸石电厂向黑岱沟工业场地供热符合国家发展循环经济、节约能源的产业政策，属综合利用和绿色环保项目。坑口煤矸石电厂和黑岱沟工业场地属鄂尔多斯黄土高原低山丘陵地貌，地面高程为11731215m。两地之间为点岱沟，相距4.0km，拟建供热管线地表植被稀疏，沟壑纵横、地形破碎。1.、矸电向黑岱沟工业场地供热方案的比选1.1、供热热媒的比选：1.1.1由矸电经管道输送高压蒸汽，至各换热站，经汽水交换向用户供暖。同时高压蒸汽经减压向蒸汽采暖用户供暖。矸电作为热源，可以充分利用汽轮机低压蒸汽，提高其经济效益。1）在供热系统中，蒸汽作为热媒，与热水相比，具有如下优点：（1）供热系统以蒸汽作为热媒，适用范围广，可以满足各种不同性质热用户的要求。（2）换热器以蒸汽作为热媒，因其热量高传热系数大，可以减少换热器的换热面积。（3）蒸汽密度小，不受地形高差影响，特别适合于大高差供热系统，可有效降低管网系统的工作压力。（4）蒸汽作为热媒的供热系统，其凝结水量小，回送凝结水耗电少。2）缺点或不足：（1）蒸汽供热系统应采用间接换热系统。当被加热介质泄漏不会产生危害时，其凝结水应全部回收并设置凝结水管道。当凝结水回收时，用户热力站应设闭式凝结水箱，当凝结水管采用无内防腐的钢管时，应采取措施保证任何时候凝水管都充满凝结水。（2）在蒸汽供热系统中，用汽设备排出的凝结水热量占蒸汽热量的15，加上疏水器不能很好的排水阻汽以及凝结水的二次蒸汽，其热量损失达30以上。（3）蒸汽供暖管道漏汽损失较大，据资料介绍，有的可达15一20，同时蒸汽温度与环境温差较大，因而散热、漏泄损失大。3）可能出现的问题：输汽管道沿途凝结水的排除及回收系统是设计应思考的课题。1.1.2由矸电首站制备高温热水，经管道输送至各换热站，经水水交换向用户供暖。1）优点：（1）热水供暖供热半径大，可达几十公里，运行安全可靠，维修、管理方便。而蒸汽供暖受管道阻力限制，一般仅为23km。（2）热水供暖管道散热损失小，漏泄损失小。热水管径较小散热面小；热水供暖系统不允许管路严重漏泄，否则影响运行；而且供暖水温与环境温差也小。（3）高温水供暖，系统的维修费用比蒸汽供暖低。2）缺点或不足：(1)采用热水供暖需另增加一套热水循环装置，为热水的循环提供动力；循环泵的运行，增加了电能的消耗。(2)在保证同样取暖效果的情况下，热用户的热交换器的面积需增大；(3)需设回水管，相比蒸汽供暖建设初期一次性投入较大。（4）热水供暖的热水温度比蒸汽供暖相对较低，换热器设备数量加大，加上循环泵和补水设备，因此，初投资较大。（5）蒸汽使用范围广泛，它能满足各种热用户的要求。而热水只能满足少数热用户的要求。3）可能出现的问题：由于水的密度，对高层建筑或复杂地形，其水的重位压降(高度差)的影响，给系统设计和运行带来了很大的复杂性。2、地形对管道系统的影响及供热系统水压图的分析：2.1传统的供热系统水压图1）首站循环泵工作压力：935.6kPa；2）最低点管道承受压力：1301.29kPa；给管道系统带来不安全因素。3）系统耗能较大。2.2分布式变频循环泵供热系统的供热系统水压图热源循环主泵承担供热系统一次网供水热媒的输送功能、换热站一次变频循环泵承担了供热系统一次网回水热媒的输送功能。1）首站循环泵工作压力：504.91kPa；2）最低点管道承受压力：982.13kPa；管道系统工作压力降低、管道系统的安全可靠性提高了。3）系统耗能大大降低、节能效益显著。1循环泵的选择循环水泵的选择，主要是确定设计扬程和设计循环流量、功率等。1）热源首站循环泵，其设计扬程即热源内部水循环系统的总压力损失，包括换热首站、配套设备以及管路、一次网供水管的压力损失之和。设计流量即为供热系统的总设计流量，取决于供热系统的总热负荷和供回水设计温度的取值。循环水泵扬程、流量一般不需要增加富裕系数。2）各热用户换热站一次变频循环泵：循环水泵设计流量应按各热用户换热站一次网的设计流量选取。各热用户换热站一次变频循环泵扬程的确定，要在整个供热系统水力计算的基础上进行。具体步骤是：先确定各热用户的循环环路，分别计算各热用户所有组成管段的压力损失之和，绘制热水供热管网分布变频系统水压图，并通过水压图的动水压线的供回水压差值，即为该热用户变频循环泵的扬程。3、技术经济的分析3.1传统的供热系统耗能计算：1）首站循环泵轴功率：N=103=2.72178693.56103/0.8=474.14kW；3.2分布式变频循环泵的供热系统能耗计算：1）首站主泵轴功率：N=103=2.72178650.49103/0.8=245.28kW；2）各换热站分布变频支泵轴功率：3）分布式变频循环泵的供热系统能耗减少：474.14377.45=96.69kW分布式变频循环泵的供热系统采暖期供热一次管网循环泵节电：96.6918024=417700.8kWh；节电率：20.4%。4、供热管道直埋敷设热补偿方式比选：4.1、热水管道直埋敷设技术在我国开始于20世纪80年代初，供热管道直埋敷设技术经过数十年的由弹性补偿无补偿预热安装目前无补偿常温安装直埋敷设技术得到长足发展；根据CJJ/T81-98城镇直埋供热管道工程技术规程规定，采用应力分类法进行管道应力验算，供热管道无补偿常温安装直埋敷设。无补偿常温安装直埋敷设的设计技术难度较高，要求设计人员熟练掌握应力分析方法并具备丰富的实际工程经验。本文对热水供热管道的无补偿冷安装直埋敷设与有补偿直埋敷设进行比较。4.2、无补偿常温安装直埋敷设由于管网中设置很少的补偿器及固定支座，因此只要直埋热水供热管道的制造和施工过程严格执行有关规范，管道发生泄漏的可能性很小。管网运行安全可靠，运行管理成本低，维护工作量少。4.3、按无补偿常温安装直埋敷设设计中，根据工作温度、工作压力验算了各种管径的管道在不同埋深下的直管段应力、转角管段应力、管道轴向力、管道竖向稳定性、管道摩擦力、管道过渡段长度及分支点位移等技术参数，并分别按照安装、运行、检修等各种工况，重新核算三通、弯头、阀门等部位的受力反位移等关键技术参数。根据分析计算结果，考虑管道走向、分支管道位置、地下交叉管等敷设条件，针对不同情况进行了相应处理。4.4、管道接头采用了热收缩式套袖搭接接头，即：由专用热收缩带通过火焰加热收缩，将管道外壳和接头套袖搭接处严密柔性连接，可保证接头的密封防水，并消除接头处的轴向热应变。4.5、管道周围必须严格按照设计添沙，以提高管道的摩擦力，避免高密度聚乙烯外壳的破坏。在弯头和三通附近宜加设垫片和加宽沟槽，以保证管道能够产生一定的侧向位移。5、结论：综上技术分析5.1、煤矸石电厂向黑岱沟工业场地供热，实现热电联产符合国家发展循环经济、节约能源的产业政策，属综合利用和绿色环保项目。从技术、节能、投资等方面考虑都是可行的。5.2、供热热媒