摘要：本文对山西京玉发电有限责任公司机组供热改造工程设计优化以及不足进行讨论分析，为其他类似工程在设计方面提供借鉴。
一、设计情况
1.1概况：
山西京玉发电有限责任公司装机容量为2×330MW亚临界、一次再热、单轴三缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮发电机组，配2×330MW等级循环流化床锅炉设备。三大主机情况：汽轮机和发电机为北京北重汽轮电机设备有限责任公司生产，锅炉为上海电气锅炉公司生产。山西京玉发电有限公司的供热改造工程主要服务于山西省朔州市右玉县城内居民住宅供热，为右玉县城的集中供热工程的主要部分。
1.2山西省朔州市右玉县概况
右玉县位于晋西北边陲，隶属于山西省朔州市,位于山西省北端，东临左云，南接平鲁，西为内蒙古清水河县，北部为内蒙古凉城县，其地理坐标为：东经112°6′33″～112°38′35″，北纬39°41′18″～40°17′54″之间。
1.2.1气象概况
右玉县属温带大陆性季风气候，冬季漫长，春夏相连，雨热同期，灾害频繁。年平均气温3.9℃，年降雨量443mm，太阳辐射强，光照时间长，昼夜温差较大，无霜期短，干燥多风是本县气候的主要特征。
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)，右玉气象采用如下参数：
年平均气温3.9℃
冬季采暖室外计算温度-20.8℃
采暖期室外平均温度-6.9℃(≤5℃)
采暖期天数182天(≤5℃)
采暖起止日期10.14～4.13
极端最高气温34.4℃
极端最低气温-40.4℃
冬季空调室外计算相对湿度61%
冬季室外大气压力868.6hPa
夏季室外大气压力860.7hPa
最大冻土深度169cm
冬季室外平均风速2.3m/s
冬季主导风向CNW
年最多风向CWNW
1.2.1右玉县城供热负荷情况
2012年右玉县城需要供热的建筑面积为287.5万m2，其中具备集中供热面积89万m2，至2020年，集中供热面才能达到400万m2。根据《右玉县县城热电联产集中供热工程可行性研究报告(代项目建议书)》，本工程供热规模按照400万m2考虑，设计热负荷232MW，年耗热量230.5万GJ/a。
二、设计思路
根据右玉县供热需求，按供热400万m2规模、热负荷232MW进行热源配置。
根据热力计算以及考察国内集中供热实际运行数据，热网供水温度普遍低于120℃。本工程从节能角度出发，在满足用户正常供热的基础上，充分发挥热泵的能力，适当降低供回水温度、增大温差，以节约投资、降低能耗及运行费用，确定供回水温度定为120/65℃。
根据国内供热方案以及山西京玉发电公司现场实际情况，有三种方案可供选择，分别是：一、抽汽供热+热泵提取小机循环水余热;二、抽汽供热+热泵提取主机乏汽余热;三、直接抽汽供热(汽水换热器供热)。
通过成本预算，在年供热面积400万平米时，方案二优于方案三。但上述结果是在年供热400万平米条件下计算的，如果按照200万平米(当前154万平米)计算，则供热成本分别变为2403、2305、2109万元。综合考虑，热网首站拟分期建设，一期为热网换热器，供热面积160万平米，二期根据实际供热面积增加热泵。
三、设计优缺点汇总
1、设计优点
首先，本工程根据右玉县城的供热负荷，选择蒸汽加热的传统方案设计，节省了建设单位的建设成本，取得良好的经济效益。并考虑到后期右玉县城供热面积增加，现有的换热机组不能满足，在工艺系统以及首站结构设计上预留了增加热泵新技术的可能性。增加热泵后，供热面积能够达到600㎡，可增加50%的供热面积;
第二、加热器的汽源系统按照每台机组带400万㎡的供热能力设计，两台机组能够完全互为备用，供热机组安全可靠性大大增加;
第三、换热器的疏水管道设计根据主机给水系统的特点，将疏水通过凝结水泵输入主机5号低压加热器的水侧入口，减少热量及机组冷端的损失，提高了整体的经济性。
2、设计的不足点
右玉县城2014年供热面积不足200万㎡，供热整个系统的设计为400万㎡，现在设备运行水平为设计的一半，但系统设计未考虑供热用户在50%、75%时设备的运行方式，以及在系统未满负荷时可能出现的情况。整体的设计过程中，只有系统设计工况下系统设备应处于的状况，并没对未达到设计运行时的情况做出遇见性的说明。导致在系统调试过程中，出现运行情况处理上反应迟钝，需通过征求设计院的意见，如换热器的投运比例说明、水泵情况说明、蒸汽系统达不到设计值时出现膨胀位移量的情况等。
设计院设计系统时只考虑设备按照设计或正常运行的状态，及系统初步投运时的蒸汽管道吹扫、管道打压放水、管道冲洗方案的实施，对后续的工作没有指导，完全依赖施工单位或业主编制的调试方案。最后调试方案必须经过设计单位的审核确认，重新考虑设计计算，非常不合理，使工程增加很多设计变更或变更设计。
在整个一次管网系统承压能力方面，设计院考虑也有欠缺，整个系统的设计压力为1.6MPa,但是首站及县城的海拔高度差80米左右，整个系统都按1.6Mpa设计，循环水泵出口压力在0.7MPa时，县城的部分二级换热器站的压力就达1.6Mpa设计压力，一次网循环水泵必须限制负荷运行，造成一次网循环泵负荷的浪费。
最后，混合建筑施的设计考虑非常不全面，山西京玉发电有限责任公司供热首站的上增加两层办公楼，但是系统投运后发现供热首站办公楼无法办公，因为内部噪音太大。主要的噪音为加热器运行时产生的噪音、蒸汽管道流动声音，还有转动设备运行时振动低频噪音。作为设计院应该能预见此类问题，应在设计初期咨询降噪公司的设计优化，但设计上没有任何的避噪考虑，导致现在供热首站办公区域闲置，还需要建设单位重新聘请降噪公司处理噪音，给建设单位带来非常大的经济损失。
四、应采取的措施以及建议：
现在国内大量的燃煤机组进行供热改造，新建项目也多以供热民生工程为依据。供热改造或新建供热机组，对系统设计优化方面在法律法规以及设计规范中还有许多的空白，设计为节约设计时间，尽快出图、尽快交工，在系统优化方面的考虑会非常的少。通过山西京玉发电有限责任公公司2*330WM机组供热项目，建议如下：
1、在初设阶段要有长远发展的目标，尽快注入新的技术理念，一定要为新的技术留有设计余地，如供热系统的地源热泵技术。
2、供热系统对发电系统来说很微小，但是它对整个发电系统的经济性会带来非常大的影响，应对系统的余热利用充分论证，不能只考虑方便，将余热白白浪费，甚至给主机系统带来不安全的隐患。
3、初设审查时要求设计院附带在系统不是满负荷运行时的设备运行方案，从经济性、安全性以及可能引起的不同状况进行分析，以备为后续系统运行状况的正确性作为参考。
4、设计图纸必须考虑系统冲洗、吹扫、系统故障时现场的应急系统，应急系统设计由建设单位决定是否施工。
5、在混合建筑设计时必须考虑噪音，消防等问题。
6、一次循环水系统设计压力必须考虑水泵出口与用户的地理位置差。
