天然氣處理廠供熱系統(tǒng)優(yōu)化改造及效果評(píng)價(jià)

馬連偉，張曉飛，李 丹，強(qiáng)少剛，賴 燕，馬 騫，錢(qián)偉彬，徐 東

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

米脂處理廠于2006年10月建成倒班點(diǎn)換熱機(jī)組裝置，2007年1月投運(yùn)，至今已近五年。米脂倒班點(diǎn)供熱系統(tǒng)分為采暖及生活熱水，熱源來(lái)自生產(chǎn)區(qū)供熱站，供熱方式為蒸汽-水換熱，換熱站位于倒班點(diǎn)食堂及活動(dòng)中心一樓北側(cè)，內(nèi)設(shè)兩套管套式換熱機(jī)組，一套主供倒班點(diǎn)5 棟建筑的采暖，一套供2 棟公寓樓生活洗浴熱水。與裝置配套使用的是三臺(tái)6 t/h 燃?xì)庹羝仩t（型號(hào)WNS6-1.25-Q），供裝置區(qū)生產(chǎn)用蒸汽、裝置區(qū)和倒班點(diǎn)采暖以及生活用熱。鍋爐運(yùn)行壓力0.6 MPa，采暖季節(jié)運(yùn)行2 臺(tái)備用1 臺(tái)，非采暖季節(jié)運(yùn)行1 臺(tái)。

1 供熱現(xiàn)狀

1.1 全廠熱負(fù)荷分配

米脂處理廠供熱共分三個(gè)區(qū)塊：裝置區(qū)生產(chǎn)用熱、裝置區(qū)采暖用熱、倒班點(diǎn)生活用熱。經(jīng)過(guò)計(jì)算得知鍋爐房采暖季最大計(jì)算熱負(fù)荷5245 kW（相當(dāng)于蒸汽量7.49 t/h，啟用兩臺(tái)6 t/h 鍋爐），最小計(jì)算熱負(fù)荷2590 kW（相當(dāng)于蒸汽量3.70 t/h，啟用一臺(tái)6 t/h 鍋爐）；鍋爐房非采暖季最大計(jì)算熱負(fù)荷3038 kW（相當(dāng)于蒸汽量4.34 t/h，啟用一臺(tái)6 t/h 鍋爐），最小計(jì)算熱負(fù)荷558 kW（相當(dāng)于蒸汽量0.8 t/h，啟用一臺(tái)6 t/h 鍋爐）。全廠熱負(fù)荷（見(jiàn)表1）。

表1 米脂處理廠全廠熱負(fù)荷分配

1.2 采暖熱負(fù)荷

參照全國(guó)主要城市及陜北地區(qū)采暖期耗熱量指標(biāo)和采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)，米脂地區(qū)全年采暖期為195天（10月15日～4月25日），全年最低溫度-25℃；因米脂倒班點(diǎn)所有建筑為非節(jié)能建筑，因此，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)選取70 W/m2，采暖面積按照最低13500 m2，最大為14850 m2（考慮熱損失，設(shè)計(jì)裕量為10%）。采暖所需總熱負(fù)荷為：945 kW（最低）；1040 kW（最高）。

1.3 生活熱水熱負(fù)荷

生活熱水供三棟公寓樓及消防樓，每棟樓共計(jì)56間房，總常駐人口為330 人考慮。生活熱水所需總熱負(fù)荷為500 kW（最大），倒班點(diǎn)采暖+生活熱水共需熱量1390 kW。

2 供熱系統(tǒng)存在問(wèn)題及原因分析

米脂處理廠供熱系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，由于諸多客觀因素的制約瓶頸，給正常生產(chǎn)、生活帶來(lái)了極大的不便及安全隱患，也給裝置長(zhǎng)周期的運(yùn)行造成一定壓力，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面（見(jiàn)表2）。

3 改造方案及方案優(yōu)選

3.1 方案論證

通過(guò)前述對(duì)存在問(wèn)題的分析可知，首要問(wèn)題是單臺(tái)鍋爐容量太大，所以必須調(diào)整，或者更換1 臺(tái)原有鍋爐，或者另建鍋爐房（見(jiàn)表3）。

3.2 方案實(shí)施

3.2.1 熱水系統(tǒng) 新建鍋爐房?jī)?nèi)放置一臺(tái)功率為605 kW天然氣熱水鍋爐，一臺(tái)容積為2.5 m3即熱式半容積式換熱器。天然氣熱水鍋爐采用90/70℃熱水通過(guò)兩臺(tái)鍋爐循環(huán)泵與即熱式半容積式換熱器循環(huán)。即熱式半容積式換熱器生活熱水側(cè)進(jìn)水來(lái)自生活區(qū)冷水供水管，冷水被加熱為不超過(guò)60℃的熱水，利用冷水供水壓力將熱水供給生活區(qū)各宿舍樓，熱水管網(wǎng)的循環(huán)水通過(guò)兩臺(tái)熱水循環(huán)泵循環(huán)，保證熱水管網(wǎng)內(nèi)熱水維持一定溫度。本系統(tǒng)保證24 h 熱水供應(yīng)，并且將原來(lái)的焊接鋼管改為鋼塑復(fù)合管道，避免了水銹存在。

3.2.2 熱力系統(tǒng) 在廠區(qū)鍋爐房?jī)?nèi)設(shè)置一套汽水板式換熱器，熱源為廠區(qū)蒸汽鍋爐，專供倒班點(diǎn)采暖，室外供熱管網(wǎng)由原來(lái)的枝狀布置的異程式系統(tǒng)改為同程式系統(tǒng)，有利于整個(gè)熱網(wǎng)的水力平衡及供熱均勻，并且將原來(lái)的直埋敷設(shè)改為半通行管溝敷設(shè)，有利于日常維護(hù)檢修。

4 節(jié)能效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

將現(xiàn)有的汽-水換熱方式改為熱水鍋爐直接供熱，應(yīng)用商用燃?xì)鉄崴仩t技術(shù)，其熱效率為95%左右，鍋爐輸出熱量與實(shí)際熱需求相匹配，從而保證了系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，節(jié)省能源。經(jīng)計(jì)算得知原蒸汽鍋爐和現(xiàn)商用鍋爐耗天然氣分別為8568 m3/d、1379 m3/d。（其中：1 kW·h=3.6 MJ；1 m3天然氣熱值：36 MJ/m3；蒸汽鍋爐熱效率為85%）。

表2

表3

（1）采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣：經(jīng)計(jì)算得知采暖季生活熱水用氣24.504×104m3（采暖季節(jié)裝置停運(yùn)130天，運(yùn)行65天）。

（2）非采暖季蒸汽鍋爐熱水用氣:經(jīng)計(jì)算得知采暖季生活熱水用氣109.242×104m3，蒸汽鍋爐供熱水全年用氣133.746 ×104m3（非采暖季節(jié)裝置運(yùn)行50天，停運(yùn)120天）。

（3）商用燃?xì)鉄崴仩t全年用氣：經(jīng)計(jì)算得知50.3481×104m3。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

經(jīng)過(guò)對(duì)原用蒸汽鍋爐和現(xiàn)用熱水鍋爐合計(jì)計(jì)算，按照年正常采暖及用熱水，設(shè)備日損耗天然氣平均可降低2284 m3，每立方米天然氣按照0.75 元測(cè)算，年節(jié)約成本約62.5245萬(wàn)元，項(xiàng)目投資回收期為2.7年。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)米脂倒班點(diǎn)鍋爐供熱站改建工程搬遷改造，可以將目前鍋爐供熱水用氣從日損耗3664 m3降至1379 m3，充分達(dá)到節(jié)約能耗，節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)，提高裝置運(yùn)行的安全系數(shù)及員工生活質(zhì)量的多重目的，項(xiàng)目可行性較強(qiáng)。

［1］齊學(xué)峰.熱力管道設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.橡塑技術(shù)與裝備，2003,（12）：46-48.

［2］黃文，管昌生.城市集中供熱研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.國(guó)外建材科技，2004，（5）：78-80.