關(guān)于分布式能源站冷/熱水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式的探究

摘 要：文章圍繞某分布式能源站（以下簡稱能源站）熱負(fù)荷波動引起冷/熱系統(tǒng)熱平衡改變這個難題開展研究，提出優(yōu)化方案。試驗(yàn)表明：當(dāng)熱負(fù)荷高峰期，停運(yùn)溴化鋰機(jī)能夠增加有效熱負(fù)荷供給；當(dāng)熱負(fù)荷低谷期，通過在熱水管路加裝換熱器將高溫汽水進(jìn)行冷卻，既保障管路安全，又提高了溴化鋰機(jī)有效利用小時數(shù)，增加冷負(fù)荷供應(yīng)。同時，對能源站幾個空調(diào)區(qū)域的冷源進(jìn)行改造，極大地提高能源站冷/熱負(fù)荷綜合利用效益。

關(guān)鍵詞：能源站；冷/熱水系統(tǒng)；運(yùn)行優(yōu)化

1 項(xiàng)目簡介

某分布式能源站供熱系統(tǒng)介質(zhì)主要為熱水，來源于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱水鍋爐，一部分流向大學(xué)城熱水制備站（以下簡稱熱水制備站），通過水-水換熱器將熱量交換給生活熱水輸往大學(xué)城；另一部分流向廠區(qū)溴化鋰機(jī)組加熱溴化鋰濃溶液維持制冷循環(huán)產(chǎn)生冷凍水，這兩部分熱水經(jīng)放熱后重新流往熱水鍋爐繼續(xù)加熱，進(jìn)入下一次循環(huán)。

2 存在的問題

由于大學(xué)城師生作息時間較為集中的特點(diǎn)，熱水制備站熱負(fù)荷波動特別明顯，數(shù)據(jù)顯示熱水流量最大達(dá)到10萬噸/天，最小不足1萬噸/天，寒暑假期間甚至無負(fù)荷。溴化鋰機(jī)和熱水制備站的熱源共同出自熱水鍋爐供水母管，熱水制備站負(fù)荷波動引起進(jìn)入溴化鋰機(jī)的熱負(fù)荷也隨之波動，在熱水鍋爐產(chǎn)水量相對穩(wěn)定的情況，此種現(xiàn)象愈加明顯，導(dǎo)致能源站在實(shí)際運(yùn)營中制冷和供熱系統(tǒng)存在以下幾個問題。

（1）熱水制備站熱水負(fù)荷較低時，溴化鋰機(jī)亦無法吸收多余熱量，大量余熱在熱水鍋爐中聚集，引起熱水汽化，嚴(yán)重時熱水鍋爐管屏發(fā)生振動，威脅設(shè)備安全。

（2）熱水制備站熱負(fù)荷高峰期，供熱系統(tǒng)難以滿足需求，需要通過將原本用于發(fā)電的蒸汽減溫減壓后補(bǔ)充熱水供應(yīng)，經(jīng)濟(jì)性大打折扣。另外，若蒸汽用冷過大，實(shí)時電負(fù)荷背離電網(wǎng)電負(fù)荷曲線，會有被電網(wǎng)公司考核的風(fēng)險。

（3）寒暑假期間，溴化鋰機(jī)冷凍水供回水溫差偏小，冷量浪費(fèi)嚴(yán)重，當(dāng)溴化鋰出水溫度達(dá)到3℃后引起低溫保護(hù)動作，伴隨溴化鋰機(jī)不制冷的現(xiàn)象。

3 原因分析解決

考慮到熱水制備站和溴化鋰制冷機(jī)熱水供應(yīng)共同并聯(lián)于熱水鍋爐出口母管，能源站供熱和制冷系統(tǒng)之間存在著內(nèi)在聯(lián)系，把它們作為一個整體進(jìn)行分析。

大學(xué)城熱水負(fù)荷季度性波動較大，在設(shè)計時就使用了變頻熱水輸送泵通過改變頻率大小從而改變熱水流量加以解決。然而實(shí)際運(yùn)行中，余熱鍋爐尾部煙氣釋放的熱量基本維持穩(wěn)定，當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷較大時，提高變頻泵頻率維持大流量放熱，導(dǎo)致熱水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度整體降低，溴化鋰制冷效果差；當(dāng)熱水制備站低負(fù)荷時，只有少量熱水進(jìn)入熱水制備站換熱，絕大部分的熱水經(jīng)由溴化鋰機(jī)后進(jìn)入熱水鍋爐繼續(xù)加熱。溴化鋰機(jī)所能消耗的熱量小于熱水鍋爐產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致進(jìn)入熱水鍋爐熱水溫度偏高（出口可達(dá)到125℃）直至汽化，在此過程伴隨產(chǎn)生熱水鍋爐管屏振動現(xiàn)象。高溫汽水混合物觸發(fā)溴化鋰機(jī)熱水進(jìn)口溫度高保護(hù)探頭動作（溴化鋰機(jī)正常熱水進(jìn)/出口溫度要求為70/90℃），溴化鋰機(jī)自動關(guān)閉熱水進(jìn)口閥門，溴化鋰機(jī)不制冷。

為了解決以上問題，分別針對熱水制備站熱負(fù)荷高峰期和低谷期進(jìn)行闡述。

（1）當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷低谷期，對供熱/制冷系統(tǒng)我們可以分別采取以下方法：a.通過媒介把熱水鍋爐中多余熱量帶走。在熱水鍋爐和溴化鋰機(jī)之間增加一套水-水板式換熱器，引一路循環(huán)冷卻水，在熱水系統(tǒng)還沒汽化前把熱水中的熱量帶走降低溴化鋰熱水入口溫度，保證不發(fā)生溫度高保護(hù)動作，增加溴化鋰機(jī)利用小時數(shù)；b.適當(dāng)增加冷負(fù)荷，保持制冷系統(tǒng)5～7℃的供回水溫差，維持溴化鋰機(jī)持續(xù)大量吸收熱水系統(tǒng)熱量，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷到冷負(fù)荷的轉(zhuǎn)變，促使能源利用最大化。

（2）考慮到目前廠區(qū)鍋爐輔助間和燃機(jī)控制室采用的是獨(dú)立柜式空調(diào)。這幾處地方溫度由于電子設(shè)備較多，均設(shè)置在20℃左右，空調(diào)常年運(yùn)行，能耗很大，對這些地方進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)改造，采用溴化鋰機(jī)集中供冷。

（3）當(dāng)熱水制備站熱負(fù)荷高峰期，尤其是春冬季，絕大部分的熱水進(jìn)入熱水制備站換熱，溴化鋰機(jī)熱水分壓力明顯降低，溴化鋰制冷效果差。此時廣州地區(qū)室外空氣干燥、溫度一般在20℃以下，經(jīng)過試驗(yàn)表明，停止溴化鋰機(jī)運(yùn)行，打開室外通風(fēng)可以維持電子設(shè)備間區(qū)域溫度在25℃之間，此時熱水系統(tǒng)進(jìn)出口溫度整體會有一定程度上升（大概上升3～5℃）。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)停用溴化鋰空調(diào)，通過加強(qiáng)室內(nèi)外空氣對流可滿足溫度要求。

4 技術(shù)方案

（1）對鍋爐輔助間和燃機(jī)控制室進(jìn)行空調(diào)改造，從溴化鋰?yán)鋬鏊隹诮右恢贩謩e接入兩套鍋爐輔助間和兩臺燃機(jī)控制室，利用風(fēng)機(jī)盤管制冷。考慮到燃機(jī)控制室長期有人員活動，針對燃機(jī)制冷系統(tǒng)增設(shè)風(fēng)量調(diào)節(jié)百葉，通過設(shè)置在燃機(jī)控制室里的溫控器實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)維持適宜溫度，更加人性化。

（2）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，在熱水鍋爐與溴化鋰機(jī)之間增加一套水-水板式換熱器（如圖1所示）。熱水制備站低谷期，利用開式循環(huán)水系統(tǒng)把熱水鍋爐多余的熱量帶走，控制熱水系統(tǒng)不超溫、溴化鋰機(jī)保護(hù)不動作，維持能源站冷/熱系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行。

5 本次優(yōu)化的意義

通過對能源站冷/熱系統(tǒng)供給方式的優(yōu)化改造、運(yùn)行方式調(diào)整，直接創(chuàng)效92.55萬元，比歷史同期多生產(chǎn)高品位熱水6.3萬噸。熱水鍋爐運(yùn)行時出口溫度常年能夠維持在正常范圍（95±5℃），消除了熱水鍋爐熱量集聚引起的汽化、管屏振動現(xiàn)象，減緩高溫化學(xué)腐蝕，延長設(shè)備使用壽命。經(jīng)過換熱器后溴化鋰機(jī)熱水進(jìn)口溫度降低，減少高溫保護(hù)動作次數(shù)，通過多種手段增加冷負(fù)荷輸出、加大供回水溫差，避免溴化鋰機(jī)低溫保護(hù)動作，大幅度提高了設(shè)備有效利用時長，給能源站供冷/熱系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力保障。

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