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    • 某热电厂供热管损偏大的原因分析与处理

        摘    要:

        针对某热电厂对外供热投运后供热管损偏大的问题,从机组侧流量计、贸易计量流量计、厂内供热管理三方面进行了分析研究并进行处理。

        1 设备和供热概况

        某热电厂的主设备和供热概况为:主设备。各配备两套GE公司生产的F级燃气轮机、哈电生产的LC112/N156-11.2/3.42/1.5型汽轮机、杭锅生产的NG-S109FB-R型卧式自然循环锅炉,总装机容量852MW;供热能力。机组总的供热能力为460t/h,均为蒸汽供热,其中低压蒸汽供热能力为240t/h,供热压力为1.3±0.1MPa,供热温度为280±10℃。中压蒸汽供热能力为220t/h,供热压力为2.3±0.1MPa,供热温度为280±10℃;热用户。目前公司有四条对外供热管线,分别为低压西线、低压东线、中压西线、中压东线,每条供热管线均安装三路涡街流量计用于贸易结算,各供热计量点在该电厂围墙处,均是以趸售方式销售给一供热公司。区域内有供热管网80余公里,热用户都是工业用户,共78家。

        2 供热计量原理

        2.1 流量计工作原理

        目前供热中常用的蒸汽流量计一般为涡街式流量计和差压式流量计。涡街式流量计是在测量管道中插入迎流面为非线性型的漩涡发生体,当流体雷诺数达到一定数值后,流体会在旋涡发生体下游的两侧不断的释放出排列规则的旋涡,通过研究发现该旋涡数正比于流体流速,通过测量和计算出旋涡的释放频率数便可得到该流体的流量数据;差压式流量计就是在管道内通过安装节流元件(如孔板、喷嘴等)人为造成一处节流,使被测介质在此处形成一个局部收缩,增加了流体流动速度,降低其静压力,这样便会在节流元件的前后两侧产生静压力差,通过研究发现这个压差的大小与流体的流量间成一定的函数关系,可通过测量节流元件前后的差压来测得其流量。

        2.2 计量理论

        流量是指流体通过一定截面的量,可分为体积流量和质量流量,体积流量用QV来表示,单位为m3。质量流量用Qm来表示,单位为kg。这两种流量表示方法间的换算关系为:Qm=Qv·ρ(1),式中ρ为被测流体的密度。蒸汽供热系统在计量流量时有的地方用质量流量表示,有的地方用热量来表示,热量流量可由质量流量乘以蒸汽对应的焓值得到[6]:W=Qm·h(2),式中W为热流量,KJ;Qm为质量流量,kg;h为焓值,KJ/kg。

        3 遇到的问题

        供热管损率是指机组总供热量与各热用户总售热量的差值占机组总供热量的比例:供热管损率=(∑供热量-∑售热量)/∑供热量×100%(5)。该热电厂供热管线投运初期,机组侧供热流量与用于供热贸易结算售热量之间的偏差较大,导致供热管损偏大,厂内全厂仅1.2公里的管线供热管损率达15%,影响公司对供热收益的评估,存在造成公司资产流失的风险,很有必要提高供热流量的准确性,找出供热管损偏大的原因,提高供热的经济性。该热电厂供热管损偏大的原因主要有三种:机组侧供热流量可能偏大,计量点处的售热流量可能偏小,厂内供热管道上可能存在未被统计的用热量或存在跑冒滴漏现象,需对供热流量计参数设置和厂内供热系统全面排查、分析。通过长时间的统计分析和检查比对,发现该厂对外供热系统存在如下问题。

        3.1 机组侧流量计

        该热电厂机组侧供热流量计均为多孔式差压流量计。流量补偿计算块的计算公式不正确。检查两台汽机侧的流量计计算逻辑,发现DCS逻辑与流量计厂家提供的计算公式存在偏差,造成供热量比实际值偏大;实际设置量程与流量计设计量程不符。通过手操器核查变送器的参数设置,发现变送器的实际设置量程为差压80kPa,但查流量计设计量程为差压97.231kPa,造成供热量比实际值偏大。

        3.2 售热流量计

        该热电厂售热流量计一次表均为横河DY型涡街式流量计,二次表为上海五十所WJ2005系列智能终端。

        3.2.1 流量计内部参数设置不合理

        对东西两侧流量计的参数设置仔细核查,发现供热流量计智能终端上部分参数设置不合理,导致供热计量的质量流量比实际质量流量偏小。具体如下。

        手动设定温度参数设置偏高。中压、低压供热流量计智能终端上的功能设置中“温度值选择”为“异常时使用手动设定值”模式,在参数设置中“手动设定温度”为280℃,“温度报警下限”设置为270℃,由于供热公司要求供热管网实际运行温度控制在240~260℃左右,大部分时间均低于温度报警下限270℃。当温度低于270℃时智能终端认为此时温度值出现异常,就调用“手动设定温度”(即280℃)来对供热流量进行温度补偿,由于蒸汽温度越高对应密度越小,导致调用的蒸气密度比实际蒸气密度偏小,造成售热量比实际偏小。

        手动设定压力参数设置偏低。中压供热流量计智能终端上的功能设置中“压力值选择”为“异常时使用手动设定值”模式,在参数设置中“手动设定压力”为西线2.3MPa、东线2.1MPa,“压力报警上限”设置为2.4MPa,而管网实际运行时有时压力会高于2.4MPa,此时智能终端认为压力值出现异常,就调用“手动设定压力”(即西线2.3MPa、东线2.1MPa)来对供热流量进行压力补偿,由于蒸汽压力越低对应密度越小,导致调用的蒸气密度比实际蒸气密度偏小,造成售热量比实际偏小。

        K系数设置偏大。该热网智能终端说明书上给的频率式流量计的补偿流量运算式为:流量=f×流量系数=f×3.6×ρd/标称K系数(6),f为涡街流量计的旋涡脉冲数;ρd为设计状态密度(kg/m3);标称K系数为涡街流量计铭牌上的数据或其校验报告上的数据。现场检查中压、低压供热流量计智能终端上设置的K系数均为低压0.056、中压0.096,均比实际的铭牌数据或流量计校验报告数据偏大,由于式6中K系数在分母上,导致售热量比实际偏小。

        3.2.2 低压东线实际供热流量低于流量计最小量程

        该线路设计时最小流量是按10吨/小时来设计选型的,流量计管径300mm,最小可测量程在4.5吨/小时左右,但投运后实际用热量仅2吨/小时左右,出现“大马拉小车”现象,导致该线路长期计量不到流量,造成售热量比实际偏小。

        3.3 厂内供热系统

        有未被统计的用热量。厂内低压管道上有化水车间加热蒸汽和宿舍楼换热站两个小用户没有统计用热量,增大了厂内热网管损;存在跑冒滴漏现象。厂内中压、低压管道上的疏水阀正常运行时没有关严,有的存在内漏,导致跑冒滴漏,增大了厂内热网管损。

        4 解决问题

        4.1 机组侧流量计

        重新搭建补偿计算逻辑块。由于DCS厂家提供的是通用流量计算公式,通过压力、温度进行补偿,而该厂机组侧流量计是多孔流量计,与常规的流量计存在一定的差异。为解决该问题,根据流量计厂家提供的流量计算公式重新编辑搭建了逻辑;修改流量计量程。将机组侧供热流量计实际设置量程按设计量程修改一致。

        4.2 售热流量计

        4.2.1 修改供热智能终端参数

        经过同供热公司人员一起讨论、协商一致,决定先将流量计温度、压力报警上下限设置为正常运行时供热参数不容易超出的范围,并及时进行了修改,具体修改原则如下。

        温度参数:鉴于热网运行的实际情况,将所有供热流量计智能终端上的“温度报警下限”降至远离正常运行温度,中压参数设置暂由270℃降至供热公司要求的250℃,低压参数设置暂由270℃降至供热公司要求的260℃;将所有供热流量计智能终端上的“手动设定温度”降至更接近正常运行温度,中压参数设置由280℃降至260℃,低压参数设置由280℃降至270℃,这样就可基本避免正常运行时智能终端调用手动设定温度。

        压力参数:鉴于热网运行的实际情况,将所有供热流量计智能终端上的“压力报警上限”升至压力变送器量程上限,远离正常运行压力,即中压参数设置由2.4MPa升至2.5MPa,低压参数设置由1.4MPa升至1.5MPa;将东线中压供热流量计智能终端上的“手动设定压力”提高至与西线中压供热流量计一致,即由2.1MPa修改为2.3MPa;将东线中压供热流量计智能终端上的“设计状态压力”提高至与西线一致,即由2.1MPa修改为2.3MPa,这样就可基本避免正常运行时智能终端调用手动设定压力。

        K系数参数:由于之前热网流量计智能终端上的K系数仅保留三位小数,导致与实际值存在一定的偏差,将所有供热流量计智能终端上的“频率式流量计K系数”按相应涡街流量计校验报告上的数据或其铭牌数据进行了修改并提高其精度,保留四位小数。

        后来又经过沟通、协商后,最终将智能终端的温度、压力功能设置中“异常时使用手动值”改为使用实际测量值,即取消了温度、压力异常时调用手动值功能,彻底解决了压力、温度偏离一般运行范围时对供热计量影响的问题。

        4.2.2 低压供热东线加装一路小流量计

        将其A路售热流量计由300mm管径改为100mm管径的小涡街流量计,使其最小可测量流量下限降至0.35吨/小时左右。改造完成投运后该路流量计已能稳定计量到售热流量,平均值在2吨/小时左右。

        4.3 厂内供热系统

        增加厂内自用热流量统计。增加厂内化水车间用加热蒸汽和宿舍楼换热站用加热蒸汽流量的统计,在计算供热管损率时将这两处用热量刨除;更换内漏疏水阀,关严疏水旁路阀。对厂内中压、低压管道上内漏的自动疏水阀进行了更换,正常运行时将厂内疏水阀旁路门关严,及时更换损坏的供热管道保温,减少热量流失,降低供热管损率。

        5 效果对比及结论

        经过上述方法的实施该热电厂的供热管损率有了明显下降,由投运初期的15.12%降至0.86%左右,降至了正常范围,保证了供热计量的准确、客观、公正性,减少了经济损失,提高了供热管理水平。并对售热流量计因参数设置不合理、小流量计量不到等问题而少计量的售热量对供热公司进行了追溯,从每条对外供热管道投运开始追溯,通过对供热计量监控系统历史数据的查询和分析,计算出其少计量的供热量,有理有据的要求供热公司追加相应的售热款,通过不懈努力最终为该厂挽回了450万元的经济损失。

        该热电厂投产初期由于缺乏供热计量管理经验,由供热公司人员对贸易结算流量计进行了参数设置,加之对供热流量计的准确性重视不够,导致供热管损率偏大,影响了供热的经济性。经过从机组侧流量计、贸易计量流量计、厂内供热管理三方面有针对性的分析问题、解决问题,通过多项整改措施的实施大大降低了供热管损率,挽回经济损失,保障了售热流量计的准确性和可靠性,提高了供热经济性和供热管理水平。

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