左家庄供热厂蓄热罐工程

大型储罐式蓄热（冷）技术在集中供热系统中的应用RLSJ北京市热力工程设计有限责任公司，成立于1986年，隶属于北京市热力集团有限责任公司，注册资本7200万元，主要致力于城镇集中供热工程的规划、咨询和测绘，具有市政公用工程（燃气热力）咨询甲级、市政公用行业（热力）设计甲级、压力管道GB2、GC2(4)级设计资质和工程勘察专业类（工程测量）乙级资质，服务范围包括：规划咨询、编制项目建议书、编制项目可行性研究报告、项目申请报告、资金申请报告、城市集中供热工程的设计研究和工程测量等。《城镇供热管网暗挖技术规程》、《城镇供热管网施工验收规范》、《热交换站国家标准设计图集》、《热水管道直埋敷设图集》等十几项项国家标准、设计规范的主编或参编单位。2006年至2012年，五年共完成供热面积1亿余平方米的设计任务，其中热水管网最大管径DN1400，蒸汽管网最大管径DN700。公司在完成设计任务的同时，也注重新技术的研究和开发，如蓄热罐项目的研究和应用。左家庄供热厂蓄热罐项目（已投入运行）、上庄蓄热罐项目（正在设计）。蓄热罐在国外区域供热系统中的应用已经有几十年的历史，在背压式热电厂、抽汽式热电厂均有应用2座22000立方的立式压力蓄热罐，每台的蓄热量为4000GJ建设内容及规模：左家庄供热厂蓄热罐工程设计容量达8000立方米，为大型常压蓄热罐，罐体形状为圆柱体，罐体高22.3m，内径为23m，罐底直径为23.15m，罐体容积为8000m3。是全国首例应用于区域供热的大型蓄热罐承办企业：北京市热力集团有限责任公司设计单位：北京市热力工程设计公司设计时间：2004年5月至2005年2月建成投产时间：2005年12月16日项目总投资：3320万元RLSJ左家庄蓄热罐项目概况工作原理蓄热罐是根据水的分层原理设计和工作的，蓄热罐内部储存热水，水温不同，水的密度不同，热水在上，冷水在下，中间为过渡层。蓄热时，热水从上部水管进入，冷水从下部水管排出，过渡层下移；放热时，热水从上部水管排出，冷水从下部水管进入，过渡层上移。RLSJ当室外温度低于-0.35℃，采用间接方式连接；当室外温度高于-0.35℃时，采用直接方式连接。RLSJ经济运行节约能源削峰填谷平稳负荷取代尖峰热源保证供热系统安全运行RLSJ抽汽式热电厂•电价高的时段，停止供热生产，而由蓄热罐供热；•热电厂能够以热电的最佳比率进行生产；•在电价底的时段，如深夜，能够以低成本生产热力并把它们储存在蓄热罐中，然后，当电价高的时段，如早晨，用蓄热罐中的热来供应。背压式热电厂•在用户热负荷低的情况，蓄热罐的应用可以加大电厂电力生产直至蓄热罐蓄满热量。•在用户负荷高的情况，蓄热罐可以主热源联合供热，从而减少电厂最大设计能力集中供热以供热发电机组为主热源，燃气锅炉为调峰热源供热计量改革，改变用热观念，主动调节，造成负荷波动较大，热源须随热负荷进行实时的供热量调整，但受热电厂自控水平的限制以及热电厂增减负荷的复杂性，不可能严格地随用户热需求的变化而及时调整，致使供热系统存在较大的能源浪费问题。城市热网调节方式粗放造成能源的大量浪费按日平均气温调节，实际夜晚和白天两个时段的设计供暖负荷比为1：0.90，白天时段室内温度超过18℃或更高，甚至使用户开窗户。一天之内水力工况波动大早6:00～10:00和晚17:00～22:00时段生活热水负荷的急剧增加，造成了热网水力工况的恶化，其结果是影响到采暖系统的供热效果。RLSJ削峰填谷，平稳负荷蓄热器在低负荷时能将多余的热能吸收贮存，等负荷上升时再释放出来，使热源负荷平稳，保持在较高的效率下运行，提高经济性；可以满足供热系统高峰负荷，减少装机容量；降低因负荷变化所需的大幅度调节，提高经济性；提高供热系统的备用能力。RLSJ削峰填谷，减少尖峰热源的建设或投入北京市集中供热管网覆盖范围很广，目前已达千余公里。由于网络大，管道发生泄漏的几率就高，而电厂的“补水”能力又有限。如发生失水而得不到及时补充，将会对人民的正常生活产生很大影响，也会影响到供热企业的声誉。因此，供热系统有必要考虑软化水的储备。而蓄热器在储蓄热能的同时还具有“储水”的功能，当热网出现大的泄漏时，可提供紧急补水，可谓“一举两得”。1、蓄热容积的确定：采用不同时段内的平均热负荷计算，结合热源供热能力，热网允许的水力工况确定其罐体形状为圆柱体，罐体高22.3m，内径为23m，罐体容积为8000m3，最大蓄热量为910.67GJ2、蓄热设计水温为98℃；蓄热回水设计温度为65℃；3、蓄热速度为157GJ/h，蓄热时最大热流量为36MW；放热时最大热流量为81MWRLSJ1罐体设计：稳定性和抗震计算2抗腐蚀裕量：不同于储油罐3防腐处理方式：外内壁不同4保温层厚度计算：根据环境温度和热损失核算不超过5%5内部布水盘设计和安装固定方式：流体力学仿真模型、有限元分析计算6控制系统设计：不同负荷下的蓄放热速度的控制、与热源和外网工况的匹配7蓄热罐基础设计：采用钻孔灌注桩或深层搅拌桩等措施进行地基处理RLSJ罐体设计—腐蚀余量、稳定性计算、抗震验算系统控制—连锁保护措施、安全阀、呼吸阀罐体养护—满水养护、顶部充氮（蒸汽）RLSJ1、罐体设计：稳定性计算和抗震计算方法不同于石油储罐，国内没有工程先例，为国内首创2、蓄热罐容积和蓄放热速度的确定：为国内首创3、罐体承压问题：采用常压罐解决了与热网连接时的承压问题，但如何与热网连接保证罐体内常压4、罐体氧化问题：如何保证罐体上部充入饱和蒸汽微正压状态，防止罐体内部不被氧化5、内部布水盘设计：蓄热器就是根据水的分层原理设计和工作的，为防止蓄放热时冷热水紊流，布水盘设计至关重要，采用流体力学仿真模型6、自动化控制设计：蓄放热的联锁控制。蓄热罐环墙基础垫层蓄热罐环墙基础钢筋蓄热罐环墙基础蓄热罐罐体底板涂防腐漆罐体底板焊缝真空试验蓄热罐罐体顶板安装蓄热罐罐体顶圈壁板蓄热罐罐顶全貌蓄热罐壁板外焊接热力管道与蓄热罐的连接蓄热罐罐壁保温北京市优秀工程设计一等奖全国优秀勘察设计工程三等奖北京市第十七届优秀规划方案奖奥运工程优秀创新奖被列为北京市十二五期间重点推广的节能技术在热电厂建1座11000立方的蓄能罐（蓄能罐直径为24米，高25米）及其附属泵房，该水罐蓄热能力为1500GJ（98/60℃），蓄冷能力80575kWh（290.07GJ，4/11℃）。面积负荷蓄放能力供回水温度作用供热9095001500GJ16小时放热26MW98/60℃削减锅炉负荷5.2%减少1台29MW锅炉供冷111.410080575kWh（290.07GJ）8小时放冷10.1MW4/11℃削减机组负荷10.1%减少3000RT装机容量社会效果•对发展我国区域供热领域的蓄热技术是一次突破性的尝试，其设计填补了国内大型蓄热技术的空白，在技术和管理两方面进一步缩短和北欧部分区域供热发达国家的差距现实功能•增加北京城市热力管网整体调节手段•实现对热负荷的削峰填谷•保障热网安全运行•节能推广意义•其成功建设和管理给以后同类型项目提供了重要的借鉴意义RLSJ