小議循環水供熱系統的可行性分析與改造技術

小議循環水供熱系統的可行性分析與改造技術

摘要：冬季采暖工程是全國各地大中小城市為了改善城區居住環境，提高人民生活水平，推動經濟迅猛發展的社會性大工程。汽輪機降低真空運行，提高循環水溫做為冬季供暖是一項社會效益和經濟效益都十分顯著的節能技術，本文對此進行了相關的論述。
關鍵詞：汽輪機  循環水  供熱
        0 引言
        隨著國家《能源法》的頒布實施和世界能源的日益短缺，企業的節能工作顯得越來越重要了。一個熱電廠，廠內的綜合熱效率僅為30%～40%，其它熱量白白損失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源損失，約占總損失的60%。如何降低冷源損失，提高全廠熱效率、達到節能挖潛的目的，是目前急待解決的問題。
        1 循環水供熱的實用性分析
        目前很多工廠由于當時設計位置的原因，積水池和冷卻面積偏小，冷卻效果本身就達不到設計要求，并且所處的地區水質硬度非常大，又位于街道邊上，運行不久塔內就會沉積大量的灰塵和泥垢，嚴重堵塞了填料的縫隙，致使水流不暢，必須用幾臺風機進行連續不斷的強制通風，耗用大量的電能。盡管如此，通常循環水進出口溫差也只有3～5℃。另外，由于積水池有限，塔內沉積的泥土、雜質等來不及沉淀就回到循環水中，這些泥垢在凝汽器銅管內壁附著，致使銅管結垢，換熱效果差，排汽溫度升高（嚴重時高達60℃以上），形成換熱的惡性循環。為了解決此問題，每年必須對凝汽器銅管和冷卻塔填料進行清理，生產成本提高。如果使該機組利用循環水供熱，一是可以解決冷卻塔冷卻效果不良的問題；二是循環水采用較為潔凈的軟化水，防止了在凝汽器銅管內壁結垢的問題；三是該機組本身的排汽溫度高，利用循環水供熱后排汽溫度相對其它機組提高得較少，對機組的影響小。
        2 經濟效益分析
        2.1 多發電方面的收入 采用汽輪機低真空運行，以6MW機組為例，比原來利用抽汽供暖每噸蒸汽可多發電124kW·h(因為抽汽溫度311℃，而低真空運行排汽溫度為70℃)，按現在每年我市冬季采暖面積為100萬m2，采暖時間115天。每萬平方米住宅面積在膠東地區每小時需1噸蒸汽，用電單價為0.50元/(kW·h)計算，每年冬季采暖期利用該技術可多發電收入為：W1=100×24×115×124×0.5元=1711.2萬元。
        2.2 節約冷凝水收入 利用該技術在冬季采暖期完全關停冷卻塔，把汽輪機排汽溫度完全加熱到循環冷卻水中，使熱能全部利用。原抽汽供暖不能把供出的蒸汽冷凝水回收。這部分冷凝水按成本價20元/t計算，每年冬季收入為W2=100×115×24×20=552萬元。
        2.3 節約人力、設備及換熱站的投資
        利用該技術是把熱電廠汽輪機加熱的循環水直接供到千家萬戶，不需建設各區換熱站，這樣可以節約管理換熱站的人力和換熱站所有設備的投資及固定廠房、供電、供汽、供水系統等。
        2.4 具有布局合理、安裝方便的優點 該技術供水溫度在70℃以下，管道膨脹比蒸汽管道小好幾倍，可以直埋地下，避免了原來蒸汽管道在城區內架空安裝，并設有許多過道彎和膨脹彎，影響市區美觀。布局合理是指該供暖系統，可以按照市街道規劃處所布局的生活居住的大小設計各街道的地下供水管道，形成整個市區的閉式供回水管網，減少了各城區內多處建設的蒸汽換熱站，并減少了到換熱站的蒸汽管道和換熱后的供水管道。使管網布局最為合理。安裝方便是指該供暖的供回水管網直接沿街道延伸到各住戶樓接口。各住戶樓可以直接接入使用，非常方便。不需要象原來到各分區換熱站內接入供暖系統。
        2.5 具有運行安全可靠、溫度全天舒適的優點 該技術是由熱電廠汽輪機冷卻系統與各采暖用戶構成的封閉循環，所以只要熱電廠不發生重大事故，該采暖系統均可穩定運行，不受區域性停水停電的影響，故運行安全可靠。又因為屬水暖系統，并且全天汽輪機是根據天氣情況，以用戶需要的溫度來調整電負荷穩定運行，所以保證天天24小時室內溫度舒適。

      3 汽輪機循環水供熱相關改造措施 
        由于機組提高排汽溫度，降低凝汽器真空，改變了機組的設計運行參數，勢必對機組造成一定的影響，為保障機組安全，解決了以下問題。
        3.1 凝汽器承壓問題 用戶如處于平原地區，循環水所需壓力不大，回水壓力一般在0.2MPa。而凝汽器的承壓能力為0.6MPa，是滿足的，但是為了預防熱網突然解列等特殊情況，還需要采取以下措施。
        3.1.1 熱水循環泵取2臺，互為備用，互相聯鎖，保證熱網正常循環。
        3.1.2 在熱用戶回水管路上加裝安全閥，保證回水壓力不超過0.2MPa。
        3.1.3 供熱循環水回路上安裝逆止閥。
        3.2 銅管結垢問題 雖然排汽溫度升高易引起銅管的結垢，但熱網循環水采用化學處理過的軟化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品質有很大提高。相對于以前該機的循環水狀況來說，情況大大改善，結垢問題比以前減少。另外還定期用膠球清洗裝置對凝汽器進行清洗。
        3.3 供熱循環水補充水問題 供熱循環水采用軟化水，需在交換站內安裝一套軟化水處理裝置、1臺凝結水箱和2臺補水泵，專門用于循環水補水，補水泵采用變頻控制，以便控制補水壓力恒定。
        3.4 采暖區域的選擇及改造 選擇工程改造比較簡便，供熱距離較短、壓損小，運行管理也比較方便，并且還可以保留此熱交換站做為緊急情況下的熱源補充。
        4 循環水供熱系統故障的補救措施
        采用凝汽機組的循環水供暖，需要機組穩定運行。如果機組由于種種原因造成停運，則循環水供熱所需的排汽熱源消失，循環水供熱達不到采暖要求，因此必須有循環水供熱系統故障時的補救措施。
        4.1 機組啟停過程中，為保證供熱的穩定性，需要進行2個系統的切換。機組啟動前，采用交換站供熱系統進行供熱；機組正常帶負荷運行后，再逐漸切換到循環水供暖系統中。
        4.2 機組在低負荷運行時循環水溫升減小，不能保證供暖需求時，需要利用交換站內熱交換設備對系統進行二次補充加熱，以達到采暖水網的溫度要求。
        4.3 外界氣溫升高，回水溫度升高，不能滿足機組冷凝需要時，采用備用熱用戶切換的方法，將原換熱站供暖的用戶切換到循環水供熱系統中來；氣溫下降后再將這部分用戶切換回原換熱站，以保證機組出力。同時保留原冷卻塔系統，部分循環水還可以進入冷卻塔循環回路進行冷卻。
        通過降低凝汽機組真空，提高排汽溫度，利用循環水供熱來降低冷源損失是非常成功的，改造比較簡單，設備可以安全穩定運行，特別是節能效果顯著，經濟效益非�？捎^。利用汽輪機低真空運行，循環冷卻水采暖技術，屬于目前國內冬季采暖最先進的方法，具有諸多好處和顯著的經濟效益，并且符合國家規定的熱電廠以熱定電運行方式。

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