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复杂地形下长距离大高差供热热能输送工程技术

  太古长输供热项目(古交兴能电厂至太原供热主管线及中继能源站工程)是目前世界上投运规模最大、地形最复杂的大温差长输集中供热项目,项目回收古交电厂乏汽余热为热源,敷设4根直径1.4米供热管线,全长70公里,高差260米,实现供热面积7600万平方米,属重大民生工程,也是全面落实节能减排政策、推动清洁供热、实现“双碳”目标的重要工程。

  太古长输供热项目建立了以大温差和电厂余热回收为主要特征的长输供热系统关键技术体系。独创大温差长输供热新模式及关键技术体系,研发出多种大温差关键技术及设备,大幅提升热网输送能力;在太古长输供热工程所应用的吸收式换热设备的种类最全、型号最多、数量最多、供热面积最大,其中“补燃型吸收式换热机组”、“模块型吸收式换热机组”等新型吸收式换热设备在此工程中得到首次大规模应用。

  首次提出基于低热网回水温度的电厂汽轮机组多级串联梯级余热回收工艺,保证了长输供热的低能耗和经济可行;在太古长输供热项目中的热源工程——古交兴能电厂首次采用多级串联梯级余热回收工艺,大幅降低了电厂余热回收系统投资,相比传统各机组并联吸收式热泵余热回收方式,节约投资超过4亿元。电厂出口热价远低于传统热电联产抽汽供热方式。

  创新构建了长距离大高差热网循环水高效安全输送技术体系,形成长输供热管网安全保障和多级泵集群控制关键技术;在太古长输供热项目应用多级热网泵配置技术,构建了6级泵循环加压工艺,使太古项目仅用单级隔压、长输网压力等级2.5兆帕就满足了复杂水力条件下(全网高差260米、长输侧直连高差180米、长输侧管道阻力450米水柱)的热网循环水安全经济输送。新技术相比传统设计思路,减少了一座隔压换热站,减少一次隔压换热可避免回水温度升高5摄氏度和供水温度降低5摄氏度,大幅降低了电厂供热能耗,提高了电厂的经济性,解决了直连180米高差、37.8千米长输热网超压、汽化和水击难题。

  首次提出长输热网成套减热损技术,研发出了预装配绝热支座、钢板外护保温管、隔热膨胀节、预制保温固定节等成套减少热损的设备和技术,严格控制长输管道的散热损失,实现了37.8千米长输管网全程温降小于1摄氏度,热损失率仅为1%,散热损失比国内外供热行业现有水平降低50%以上。

  太古长输供热管线多次穿越汾河、铁路、高速公路、引黄管线,囊括了热力管线所有高难度敷设方式,项目组经过艰苦攻关,形成复杂地形下长输供热管网设计施工成套技术,提出复杂地形下长输供热管网系列敷设技术,建成目前世界上距离最长、难度最大的热力管道专用穿山隧道和跨河钢桁架桥;研发出大直径热力管道阵列式无应力配管等施工技术,建成国内单体规模最大的集中隔压换热场站。

  太古长输供热项目在单体供热规模之大、输送距离之远、高差之大、地形之复杂等方面开创了世界供热史先河,是供热领域的里程碑工程。项目投运后每年可节约标煤276万吨,节电5700万度,节水2964万吨,减少二氧化碳排放745万吨,改善了人民群众的生活环境和质量,为提高太原市冬季大气环境质量提供强有力的保障。




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