热网的安全运行与预防措施探讨

摘要：中国独特的能源结构决定了燃煤发电机组仍将是未来很长一段时间的主要发电方式。为推进资源节约型、环境友好型企业建设，兰金循环热能利用效率明显提高的高参数燃煤机组、热电联产机组、新型热力循环机组等机组稳步发展。纯凝汽式机组供热改造是提高机组循环效率的有效途径之一。对于改造后的供热汽轮机组来说，保证热网的安全运行不言而喻。

关键词：热网；加热器；安全运行；预防措施；

新时期背景下，人们生活质量与水平不断优化，也逐渐提高了对生活质量的要求。其中，集中供热系统的重要性也随之突显出来，而在集中供热快速发展的环境中，管网泄露经常发生，影响了人们日常生活与生命安全，因此必须强化供热系统管理效果。

一、 集中供热安全管理的基本功能

1.采集功能。由于集中供热要长期被铺设在地下管道亦或是高空管道，且管道出口与入口要选择使用不同类型的阀门控件。在长时间的使用过程中，管道与设备就会被损坏。而集中供热安全管理可以将传感器安装于管道设备中，进而对管道设备运行的信息与实际情况进行收集，借助无线网络，向数据服务器传送。

2.传输功能。利用传感器节点对管道设备的运行状况信息进行收集以后，即可通过无线网络，向会聚节点发射，使得安全监测机制可以在后台服务器当中对环境状况节点信息进行收集。而传输信息的过程具体表现在：无线传感器节点对网络信息搜集，借助4G通讯网络，向会聚节点传输。

二、可调整抽汽的安全运行及主要保护

1.最小流量保护。某厂单机330MW纯凝机组2008年改造为供热机组，在中低缸连通管上打孔对外提供热网加热器汽源，这种在连通管上打孔并加装蝶阀的方式是目前普遍公认的300MW级机组最佳改造方式。该纯凝机组改为供热机组不改动汽轮机本体设备核心通流部分，但机组对外供热时，会形成新的蒸汽流程，改变了原纯凝机组的运行条件，从汽机安全运行的角度来讲，一个很重要的原则就是要求抽汽压力尽量维持或者接近原来的纯凝机组运行工况，这样才可以保证机组的安全运行，而供热流量又随着热用户需求而变化，进而影响抽汽压力或者不得不偏离原纯凝工况，这是一对矛盾相互影响。由汽轮机组固有的变工况特性：中缸排汽压力与主蒸汽流量成正比；在主蒸汽流量不变时，从连通管上多抽汽则中缸的排汽压力必将下降，这样必将造成中缸末几级叶片的焓降增加，对机组的安全运行造成威胁（主要考虑的是轴向推力的变化），同时，如果进入低缸的冷却蒸汽流量不足，部分级（叶片）鼓风摩擦，为防止低压部件和动叶片过热现象，低缸设置了150T/H蒸汽的最小流量保护，这样，无论是电网调度要求改变发电负荷还是热用户改变供热压力和流量参数，都要保证机组安全运行和热用户的双重要求。

2.供热机组的超速保护。该改造后的供热汽轮机组在抽汽管道上设置电动阀和快关阀，同时设置安全阀，当供热机组甩负荷后，会立即失去对热网的供热能力，蒸汽容积很大的供热管道中的残留余汽会进入汽机引起超速，此时要求调节阀、快关阀供热蝶阀同时在0.15S内快速关闭，保证汽机设备的安全。

三、加热器泄漏原因分析

加热器的泄漏是日常运行维护中碰到的棘手问题，大型热电联产机组热网汽源换热后的疏水通过热网疏水泵回收至给水、凝水、除氧器等主系统来维持工质平衡，如果热网系统的加热器发生泄漏使得疏水水质恶化则不允许回收至主系统而只能排至室外，由此造成巨大的工质和热量损失，严重影响机组运行的安全性和经济性，保证加热器的安全运行至关重要。我厂新改造的加热器投运后曾频繁发生泄漏现象，采取了补焊维修措施，维修后又发生钢管堵塞不良结果，经最终确实为1号加热器堵管31根，3号加热器堵管29根，4号加热器堵管55根，使加热器的换热效率大为降低，严重影响经济性运行，如何保证加热器安全运行是摆在我们面前一个很重要的课题，笔者就结合实际运行概况对加热器发生泄漏的部位、参数变化、引起的振动等原因进行分析、总结如下：

1.加热器水侧积聚空气的影响。我厂供热首站整体设计中，考虑到设备布置空间、疏水回收等原因，使热网加热器布置在供热首站的最高处（在首站循环系统中位于最高点）。由于集中供热一次管网输送距离可达几公里，甚至更长，管网庞大，所以，在供热前期对一次管网注水时，很难将管网中的空气全部排出。在热网加热器在投入运行时，对管网进行补水，当回水压力建立后，启动热网循环泵建立冷水循环，将加热器水侧空气排尽后，全开加热器循环水出入口门，开启汽侧对循环水进行加热。由于水的特性，在水中溶入一定的气体，所以，管网中的残余气体会随着水的流动进入供热首站。绝大部分气体会在循环泵的入口前聚集，从空气门被排掉，但仍有一部分会通过泵体、管道、进入热网加热器，并逐渐在加热器水侧顶部聚集，聚集的气体在压力水的作用下，会沿着加热器水侧内壁呈弧形形聚集。量少时，只有改变加热器热负荷时，才会发生振动，此时，振动微小，故不易察觉。当内部聚集量大时，就会发生强烈震动，产生较强烈的热应力，导致加热器管束破裂，而热网加热器管束破裂，也会呈半圆弧形发生。此特征也符合我厂加热器漏泄的实际状况。

2.加热器汽侧分门节流调节因素的影响。热网加热器投运时采用汽侧分门逐渐开启暖加热器的控制方式，即采用节流调节控制加热器的进汽量，由于供热初期，供热温度要求不是很高，所需加热供汽量很小，所以加热器进汽分门开度很小，并且供热初期，回水温度也较低，蒸汽放热后凝结，使加热器汽侧基本是微负压，导致加热器进汽分门前后压差较大（门前为供热母管压力0.25MPa），节流后蒸汽流速明显增大，高速流动的蒸汽对管束的冲击很大，也是造成加热器管束的振动和泄漏原因之一。

3.加热器出口温度变化速度的影响。由于我厂4台新热网加热器的进汽分门未更换，延用原来的旧阀门，均存在不同程度的内漏，所以在加热器投运时，在进汽分门全关的状态下，微开热网加热器进汽总门，加热器出口水温就骤然上升，有时会一分钟内上升10℃。温升速度快，会造成加热器管束及管板的膨胀速度不一致，极易导致加热器管束漏泄，漏泄部位多发生在管板胀口处。

四、加热器泄漏预防措施

1.供水流量调整。加热器水侧通水时，要适当增大供水流量。如两台热网加热器运行时，流量保持在3000t/h左右，投运第三、四台加热器时，再启动一台热网循环泵，备用热网循环泵启动过后，随着备用热网循环泵出口门开度的增大，逐渐减小变频热网循环泵的变频开度，保证供水流量不产生大的波动。备用加热器通水时，要随着加热器水门的开大逐渐增大变频热网循环泵的变频指令，4台加热器运行时，要保持供水流量至少在4000t/h以上。这样既可以保证加热器水侧的充满程度，防止涡空气，同时水侧流量增大以缓解进汽门初开时加热器出口水温的上升趋势。

2.进汽门开度合理控制。加热器汽源供汽时，热网加热器汽的进汽门开度要控制在较小范围内，加热器出口温度上升较快时，可以利用变频热网循环泵的富裕流量适当增大供水流量，来缓解加热器出口水温上升趋势。开启热网加热器进汽分门时，采用就地手动逐渐开启的操作方式进行调整。

3.水侧温度控制。加热器水侧的温度较以往要高，所以可能出现汽化现象。为保证水侧不发生汽化，加热器水侧压力应在通过试验确定后保持在水侧出口温度的饱和压力以上避免汽化现象的发生。

总之，热网的安全运行涉及到诸多方面，就最主要和经常碰到的上级汽机供汽链接的安全、热网加热器的泄漏两大方面进行总结，在经过一段时间的调整、分析，制定相应控制措施下，目前热网及其1-4号加热器运行稳定，未发生漏泄现象，目前运行情况良好，证明方法切实可行，保证了机组热网的安全经济运行。

参考文献：

[1] 刘雁.热网的安全运行与预防措施研究.2022.

[2]杨浩宇，200MW、300MW纯凝机组改供热机组的分析研究.2019.