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摘要：本文针对300MW供热机组热网站常见的几种系统模式，分析了其初投资和运行方式，提出了合理的系统配置建议。
关键词：母管制；单元制；扩大单元制
中图分类号：U833 文献标识码：A
1前言
装机容量2x300MW的供热机组热网站系统，现在应用的有母管制、单元制、扩大单元制三种方案。本文试图从初投资和运行方面对三种方案进行分析，以供业主和设计人员参考。
母管制系统（图1）是指两台机组的热网加热蒸汽合并为一根母管，到热网站供给4～5台热网加热器，各加热器的疏水合并为一根母管，经过3台热网疏水泵，再使用调节阀将疏水分配给两台机组的除氧器。
单元制系统（图2）是指每台机组使用独立的热网加热蒸汽管道、2台热网加热器和3台热网疏水泵，整个运行过程从蒸汽到加热器疏水均为独立单元制。
扩大单元制系统（图3）采用4台热网加热器、3台热网疏水泵配置，在热网加热蒸汽管道和疏水泵前管道上装有阀门1～6，通过阀门1～6的开关实现单元制和母管制的切换。
图1 母管制热网系统（汽侧） 图2 单元制热网系统（汽侧）
2 初投资分析
比较母管制、单元制、扩大单元制三种方案，不考虑厂区管道，热网站的设备中，循环水泵、热网除氧器、排水泵、疏水箱等，三个方案的初投资没有区别，有差别的设备如表1所列。
图3 扩大单元制热网系统（汽侧）
通过表1可以看出，初投资上，母管制<扩大单元制<单元制。其中扩大单元制与母管制投资相当。单元制初投资最大，主要是因为单元制按照每台机组最大抽汽量600t/h来设计热网加热器和热网疏水泵，且其疏水泵采用六台配置，重复备用而产生的。
表1热网站各方案初投资比较
序号 项目 母管制 单元制 扩大单元制
1 热网加热器 960万（4台2000m2） 1120万（4台2400m2） 960万（4台2000m2）
2 热网疏水泵 105万（3台550t/h流量泵） 180万（6台330t/h流量泵） 105万（3台550t/h流量泵）
3 热网加热蒸汽管道 33万（166t） 44万（218t） 44万（218t）
4 阀门 基数 基数 30万
总费用 1098万 1344万 1139万
3 运行分析
3.1 正常运行，即两台机组均抽汽500t/h运行
母管制中的热网加热器和疏水泵均满负荷运行，一台疏水泵备用，通过每台机组热网加热蒸汽管道上的流量测量装置和热网疏水管道上的流量测量装置收集流量数据，通过热网疏水泵出口管道上的电动调节阀分配两台机组的疏水流量。
单元制由于要考虑单台机组供热时最大抽汽量600t/h的情况，所以整个系统从热网加热器到疏水泵及相关管道阀门均按600t/h抽汽量配置，正常运行时系统设备不能满负荷。两台机组的供汽和疏水互不影响，回到各自的除氧器中。
扩大单元制正常运行时阀门1～6关闭，系统为单元制系统，热网加热器与热网疏水泵满负荷运行，中间的2号热网疏水泵作为两台机组共用的备用泵，设备资源得到充分的利用。此时，两台机组的供汽和疏水互不影响，回到各自的除氧器中。
3.2 两台机组负荷不匹配运行
实际运行中，两台机组负荷不可能完全一致。这种情况下，各自供热抽汽的流量和压力都不相同。
对于母管制，需要将两台机组的抽汽压力调整到基本一致，这可以通过调整两台机组汽轮机中低压缸联络管上的电动调节蝶阀实现，但压力和流量不可能同时调整到满意。即实际流量分配复杂，对热网疏水的分配也很复杂。
单元制和扩大单元制由于均可单元制运行，无上述问题，系统操作简便。
3.3 低负荷运行
由于在整个采暖期中，供热负荷是一个“小-大-小”的曲线，一般通过两种调节来实现供热负荷的调节，一种为调整热网加热蒸汽量，一种为调整热网循环水量。实际运行中视情况采用这两种调节方式，或者二者同时使用。
热网循环水量的调整对三种方案调节方式基本相同。热网加热蒸汽量通过调整汽轮机中低压缸联络管上的电动调节蝶阀实现，母管制由于两台机组相互影响，调整比较困难。单元制和扩大单元制则更为简单可靠。
3.4 一台机组停运，另一台机组抽汽量为600t/h
一台机组事故停运时，另一台机组需保证60％的供热负荷，采用最大供热工况运行，抽汽量为600t/h。
母管制中，热网加热器可采用三台或者四台运行，疏水泵两台低负荷运行，关闭疏水至停运机组管道的阀门，疏水回到运行机组。
单元制中，由于热网加热器和疏水泵均按照600t/h抽汽设计，这种工况下运行机组所配的热网系统满负荷运行。
扩大单元制中，打开阀门1～6，系统改为母管制运行，可以使用三台或四台热网加热器、两台热网疏水泵同时运行，满足此种工况的要求。
3.5机组事故工况
一台机组事故工况，比如汽轮机甩负荷，其供热抽汽的压力突变为零，母管制由于两根供热热网加热蒸汽管道相连，会直接造成另一台机组负荷的波动，单元制和扩大单元制采用单元制运行，另一台机组不受其影响。
3.6热网疏水泵的事故和切换
三个方案热网疏水泵均有备用，一台运行中的热网疏水泵事故，母管制直接投入备用泵；单元制中备用泵也是按照单元制设置的，可直接投入；扩大单元制中备用泵是共用的，先打开图3中的阀门3+5或阀门4+6，再投入备用泵。
正常运行时，需要定期将备用泵与运行泵互换，以达到停泵检修和分配泵寿命的作用。母管制三台泵可灵活互换，单元制在单元内的三台泵也可灵活互换，扩大单元制中间的泵可与两边的泵互换，也可以达到上述目的。
3.7运行总结
从3.1-3.6分析了几种典型工况下热网系統的运行，可以得出：母管制系统由于两台机组的相互影响，整体运行操作复杂、性能较差；单元制和扩大单元制则运行性能较好，其中，采用纯粹的单元制，两台机组的热网是两个单独的系统，运行性能最好。
4 结论
系统初投资和运行性能是电厂考虑的最重要的问题。从以上分析中可以看出，母管制方案初投资最少、运行性能最差。单元制方案运行性能最好、初投资则最大，且六台热网疏水泵的设置复杂，占地大，运行维护费用高。扩大单元制方案通过系统的设置，充分利用了系统的资源，其初投资与母管制相当，运行可靠灵活，是应该优先选用的热网站系统配置方案。
参考文献：
[1] 王晓林 .热电联产电厂热网节能经济运行方式浅析[J].黑龙江电力, 2007，29(6):423-424.
[2] 洪蕾 .供热调节在热网首站中的应用[J].区域供热,2009(4):59-62.
District heating system selection in 300MW heat supply unit
Zhao Yaohua
(Shanxi Electric Power Exploration & Design Institute, Taiyuan, Shanxi, 030001)
Abstract: Aimed at several usual system modes of district heating system in 300MW heat supply unit, their early investment and operation mode are analyzed, and the reasonable proposal for system allocation are put forward.
Key Words: header system, unit system, enlarged unit system
作者简介：
赵耀华（1983- ），男，山西洪洞人，汉族，2004年毕业于清华大学热能工程系，工程师，主要从事火力发电厂热机专业设计工作
关键词：母管制；单元制；扩大单元制
中图分类号：U833 文献标识码：A
1前言
装机容量2x300MW的供热机组热网站系统，现在应用的有母管制、单元制、扩大单元制三种方案。本文试图从初投资和运行方面对三种方案进行分析，以供业主和设计人员参考。
母管制系统（图1）是指两台机组的热网加热蒸汽合并为一根母管，到热网站供给4～5台热网加热器，各加热器的疏水合并为一根母管，经过3台热网疏水泵，再使用调节阀将疏水分配给两台机组的除氧器。
单元制系统（图2）是指每台机组使用独立的热网加热蒸汽管道、2台热网加热器和3台热网疏水泵，整个运行过程从蒸汽到加热器疏水均为独立单元制。
扩大单元制系统（图3）采用4台热网加热器、3台热网疏水泵配置，在热网加热蒸汽管道和疏水泵前管道上装有阀门1～6，通过阀门1～6的开关实现单元制和母管制的切换。
图1 母管制热网系统（汽侧） 图2 单元制热网系统（汽侧）
2 初投资分析
比较母管制、单元制、扩大单元制三种方案，不考虑厂区管道，热网站的设备中，循环水泵、热网除氧器、排水泵、疏水箱等，三个方案的初投资没有区别，有差别的设备如表1所列。
图3 扩大单元制热网系统（汽侧）
通过表1可以看出，初投资上，母管制<扩大单元制<单元制。其中扩大单元制与母管制投资相当。单元制初投资最大，主要是因为单元制按照每台机组最大抽汽量600t/h来设计热网加热器和热网疏水泵，且其疏水泵采用六台配置，重复备用而产生的。
表1热网站各方案初投资比较
序号 项目 母管制 单元制 扩大单元制
1 热网加热器 960万（4台2000m2） 1120万（4台2400m2） 960万（4台2000m2）
2 热网疏水泵 105万（3台550t/h流量泵） 180万（6台330t/h流量泵） 105万（3台550t/h流量泵）
3 热网加热蒸汽管道 33万（166t） 44万（218t） 44万（218t）
4 阀门 基数 基数 30万
总费用 1098万 1344万 1139万
3 运行分析
3.1 正常运行，即两台机组均抽汽500t/h运行
母管制中的热网加热器和疏水泵均满负荷运行，一台疏水泵备用，通过每台机组热网加热蒸汽管道上的流量测量装置和热网疏水管道上的流量测量装置收集流量数据，通过热网疏水泵出口管道上的电动调节阀分配两台机组的疏水流量。
单元制由于要考虑单台机组供热时最大抽汽量600t/h的情况，所以整个系统从热网加热器到疏水泵及相关管道阀门均按600t/h抽汽量配置，正常运行时系统设备不能满负荷。两台机组的供汽和疏水互不影响，回到各自的除氧器中。
扩大单元制正常运行时阀门1～6关闭，系统为单元制系统，热网加热器与热网疏水泵满负荷运行，中间的2号热网疏水泵作为两台机组共用的备用泵，设备资源得到充分的利用。此时，两台机组的供汽和疏水互不影响，回到各自的除氧器中。
3.2 两台机组负荷不匹配运行
实际运行中，两台机组负荷不可能完全一致。这种情况下，各自供热抽汽的流量和压力都不相同。
对于母管制，需要将两台机组的抽汽压力调整到基本一致，这可以通过调整两台机组汽轮机中低压缸联络管上的电动调节蝶阀实现，但压力和流量不可能同时调整到满意。即实际流量分配复杂，对热网疏水的分配也很复杂。
单元制和扩大单元制由于均可单元制运行，无上述问题，系统操作简便。
3.3 低负荷运行
由于在整个采暖期中，供热负荷是一个“小-大-小”的曲线，一般通过两种调节来实现供热负荷的调节，一种为调整热网加热蒸汽量，一种为调整热网循环水量。实际运行中视情况采用这两种调节方式，或者二者同时使用。
热网循环水量的调整对三种方案调节方式基本相同。热网加热蒸汽量通过调整汽轮机中低压缸联络管上的电动调节蝶阀实现，母管制由于两台机组相互影响，调整比较困难。单元制和扩大单元制则更为简单可靠。
3.4 一台机组停运，另一台机组抽汽量为600t/h
一台机组事故停运时，另一台机组需保证60％的供热负荷，采用最大供热工况运行，抽汽量为600t/h。
母管制中，热网加热器可采用三台或者四台运行，疏水泵两台低负荷运行，关闭疏水至停运机组管道的阀门，疏水回到运行机组。
单元制中，由于热网加热器和疏水泵均按照600t/h抽汽设计，这种工况下运行机组所配的热网系统满负荷运行。
扩大单元制中，打开阀门1～6，系统改为母管制运行，可以使用三台或四台热网加热器、两台热网疏水泵同时运行，满足此种工况的要求。
3.5机组事故工况
一台机组事故工况，比如汽轮机甩负荷，其供热抽汽的压力突变为零，母管制由于两根供热热网加热蒸汽管道相连，会直接造成另一台机组负荷的波动，单元制和扩大单元制采用单元制运行，另一台机组不受其影响。
3.6热网疏水泵的事故和切换
三个方案热网疏水泵均有备用，一台运行中的热网疏水泵事故，母管制直接投入备用泵；单元制中备用泵也是按照单元制设置的，可直接投入；扩大单元制中备用泵是共用的，先打开图3中的阀门3+5或阀门4+6，再投入备用泵。
正常运行时，需要定期将备用泵与运行泵互换，以达到停泵检修和分配泵寿命的作用。母管制三台泵可灵活互换，单元制在单元内的三台泵也可灵活互换，扩大单元制中间的泵可与两边的泵互换，也可以达到上述目的。
3.7运行总结
从3.1-3.6分析了几种典型工况下热网系統的运行，可以得出：母管制系统由于两台机组的相互影响，整体运行操作复杂、性能较差；单元制和扩大单元制则运行性能较好，其中，采用纯粹的单元制，两台机组的热网是两个单独的系统，运行性能最好。
4 结论
系统初投资和运行性能是电厂考虑的最重要的问题。从以上分析中可以看出，母管制方案初投资最少、运行性能最差。单元制方案运行性能最好、初投资则最大，且六台热网疏水泵的设置复杂，占地大，运行维护费用高。扩大单元制方案通过系统的设置，充分利用了系统的资源，其初投资与母管制相当，运行可靠灵活，是应该优先选用的热网站系统配置方案。
参考文献：
[1] 王晓林 .热电联产电厂热网节能经济运行方式浅析[J].黑龙江电力, 2007，29(6):423-424.
[2] 洪蕾 .供热调节在热网首站中的应用[J].区域供热,2009(4):59-62.
District heating system selection in 300MW heat supply unit
Zhao Yaohua
(Shanxi Electric Power Exploration & Design Institute, Taiyuan, Shanxi, 030001)
Abstract: Aimed at several usual system modes of district heating system in 300MW heat supply unit, their early investment and operation mode are analyzed, and the reasonable proposal for system allocation are put forward.
Key Words: header system, unit system, enlarged unit system
作者简介：
赵耀华（1983- ），男，山西洪洞人，汉族，2004年毕业于清华大学热能工程系，工程师，主要从事火力发电厂热机专业设计工作