小议循环水供热系统的可行性分析与改造技术
2012-05-09 14:56:32 来源：
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电力18讯：
摘要：冬季采暖工程是全国各地大中小城市为了改善城区居住环境，提高人民生活水平，推动经济迅猛发展的社会性大工程。汽轮机降低真空运行，提高循环水温做为冬季供暖是一项社会效益和经济效益都十分显着的节能技术，本文对此进行了相关的论述。
0 引言
随着国家《能源法》的颁布实施和世界能源的日益短缺，企业的节能工作显得越来越重要了。一个热电厂，厂内的综合热效率仅为30%～40%，其它热量白白损失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源损失，约占总损失的60%。如何降低冷源损失，提高全厂热效率、达到节能挖潜的目的，是目前急待解决的问题。
1 循环水供热的实用性分析
目前很多工厂由于当时设计位置的原因，积水池和冷却面积偏小，冷却效果本身就达不到设计要求，并且所处的地区水质硬度非常大，又位于街道边上，运行不久塔内就会沉积大量的灰尘和泥垢，严重堵塞了填料的缝隙，致使水流不畅，必须用几台风机进行连续不断的强制通风，耗用大量的电能。尽管如此，通常循环水进出口温差也只有3～5℃。另外，由于积水池有限，塔内沉积的泥土、杂质等来不及沉淀就回到循环水中，这些泥垢在凝汽器铜管内壁附着，致使铜管结垢，换热效果差，排汽温度升高(严重时高达60℃以上)，形成换热的恶性循环。为了解决此问题，每年必须对凝汽器铜管和冷却塔填料进行清理，生产成本提高。如果使该机组利用循环水供热，一是可以解决冷却塔冷却效果不良的问题;二是循环水采用较为洁净的软化水，防止了在凝汽器铜管内壁结垢的问题;三是该机组本身的排汽温度高，利用循环水供热后排汽温度相对其它机组提高得较少，对机组的影响小。
2 经济效益分析
2.1 多发电方面的收入 采用汽轮机低真空运行，以6MW机组为例，比原来利用抽汽供暖每吨蒸汽可多发电124kW・h(因为抽汽温度311℃，而低真空运行排汽温度为70℃)，按现在每年我市冬季采暖面积为100万m2，采暖时间115天。每万平方米住宅面积在胶东地区每小时需1吨蒸汽，用电单价为0.50元/(kW・h)计算，每年冬季采暖期利用该技术可多发电收入为：W1=100×24×115×124×0.5元=1711.2万元。
2.2 节约冷凝水收入 利用该技术在冬季采暖期完全关停冷却塔，把汽轮机排汽温度完全加热到循环冷却水中，使热能全部利用。原抽汽供暖不能把供出的蒸汽冷凝水回收。这部分冷凝水按成本价20元/t计算，每年冬季收入为W2=100×115×24×20=552万元。
2.3 节约人力、设备及换热站的投资
利用该技术是把热电厂汽轮机加热的循环水直接供到千家万户，不需建设各区换热站，这样可以节约管理换热站的人力和换热站所有设备的投资及固定厂房、供电、供汽、供水系统等。
2.4 具有布局合理、安装方便的优点 该技术供水温度在70℃以下，管道膨胀比蒸汽管道小好几倍，可以直埋地下，避免了原来蒸汽管道在城区内架空安装，并设有许多过道弯和膨胀弯，影响市区美观。布局合理是指该供暖系统，可以按照市街道规划处所布局的生活居住的大小设计各街道的地下供水管道，形成整个市区的闭式供回水管网，减少了各城区内多处建设的蒸汽换热站，并减少了到换热站的蒸汽管道和换热后的供水管道。使管网布局最为合理。安装方便是指该供暖的供回水管网直接沿街道延伸到各住户楼接口。各住户楼可以直接接入使用，非常方便。不需要象原来到各分区换热站内接入供暖系统。
2.5 具有运行安全可靠、温度全天舒适的优点 该技术是由热电厂汽轮机冷却系统与各采暖用户构成的封闭循环，所以只要热电厂不发生重大事故，该采暖系统均可稳定运行，不受区域性停水停电的影响，故运行安全可靠。又因为属水暖系统，并且全天汽轮机是根据天气情况，以用户需要的温度来调整电负荷稳定运行，所以保证天天24小时室内温度舒适。
3 汽轮机循环水供热相关改造措施
由于机组提高排汽温度，降低凝汽器真空，改变了机组的设计运行参数，势必对机组造成一定的影响，为保障机组安全，解决了以下问题。
3.1 凝汽器承压问题 用户如处于平原地区，循环水所需压力不大，回水压力一般在0.2MPa。而凝汽器的承压能力为0.6MPa，是满足的，但是为了预防热网突然解列等特殊情况，还需要采取以下措施。
3.1.1 热水循环泵取2台，互为备用，互相联锁，保证热网正常循环。
3.1.2 在热用户回水管路上加装安全阀，保证回水压力不超过0.2MPa。
3.1.3 供热循环水回路上安装逆止阀。
3.2 铜管结垢问题 虽然排汽温度升高易引起铜管的结垢，但热网循环水采用化学处理过的软化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品质有很大提高。相对于以前该机的循环水状况来说，情况大大改善，结垢问题比以前减少。另外还定期用胶球清洗装置对凝汽器进行清洗。
3.3 供热循环水补充水问题 供热循环水采用软化水，需在交换站内安装一套软化水处理装置、1台凝结水箱和2台补水泵，专门用于循环水补水，补水泵采用变频控制，以便控制补水压力恒定。
3.4 采暖区域的选择及改造 选择工程改造比较简便，供热距离较短、压损小，运行管理也比较方便，并且还可以保留此热交换站做为紧急情况下的热源补充。
4 循环水供热系统故障的补救措施
采用凝汽机组的循环水供暖，需要机组稳定运行。如果机组由于种种原因造成停运，则循环水供热所需的排汽热源消失，循环水供热达不到采暖要求，因此必须有循环水供热系统故障时的补救措施。
4.1 机组启停过程中，为保证供热的稳定性，需要进行2个系统的切换。机组启动前，采用交换站供热系统进行供热;机组正常带负荷运行后，再逐渐切换到循环水供暖系统中。
4.2 机组在低负荷运行时循环水温升减小，不能保证供暖需求时，需要利用交换站内热交换设备对系统进行二次补充加热，以达到采暖水网的温度要求。
4.3 外界气温升高，回水温度升高，不能满足机组冷凝需要时，采用备用热用户切换的方法，将原换热站供暖的用户切换到循环水供热系统中来;气温下降后再将这部分用户切换回原换热站，以保证机组出力。同时保留原冷却塔系统，部分循环水还可以进入冷却塔循环回路进行冷却。
通过降低凝汽机组真空，提高排汽温度，利用循环水供热来降低冷源损失是非常成功的，改造比较简单，设备可以安全稳定运行，特别是节能效果显着，经济效益非常可观。利用汽轮机低真空运行，循环冷却水采暖技术，属于目前国内冬季采暖最先进的方法，具有诸多好处和显着的经济效益，并且符合国家规定的热电厂以热定电运行方式。
摘要：冬季采暖工程是全国各地大中小城市为了改善城区居住环境，提高人民生活水平，推动经济迅猛发展的社会性大工程。汽轮机降低真空运行，提高循环水温做为冬季供暖是一项社会效益和经济效益都十分显着的节能技术，本文对此进行了相关的论述。
0 引言
随着国家《能源法》的颁布实施和世界能源的日益短缺，企业的节能工作显得越来越重要了。一个热电厂，厂内的综合热效率仅为30%～40%，其它热量白白损失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源损失，约占总损失的60%。如何降低冷源损失，提高全厂热效率、达到节能挖潜的目的，是目前急待解决的问题。
1 循环水供热的实用性分析
目前很多工厂由于当时设计位置的原因，积水池和冷却面积偏小，冷却效果本身就达不到设计要求，并且所处的地区水质硬度非常大，又位于街道边上，运行不久塔内就会沉积大量的灰尘和泥垢，严重堵塞了填料的缝隙，致使水流不畅，必须用几台风机进行连续不断的强制通风，耗用大量的电能。尽管如此，通常循环水进出口温差也只有3～5℃。另外，由于积水池有限，塔内沉积的泥土、杂质等来不及沉淀就回到循环水中，这些泥垢在凝汽器铜管内壁附着，致使铜管结垢，换热效果差，排汽温度升高(严重时高达60℃以上)，形成换热的恶性循环。为了解决此问题，每年必须对凝汽器铜管和冷却塔填料进行清理，生产成本提高。如果使该机组利用循环水供热，一是可以解决冷却塔冷却效果不良的问题;二是循环水采用较为洁净的软化水，防止了在凝汽器铜管内壁结垢的问题;三是该机组本身的排汽温度高，利用循环水供热后排汽温度相对其它机组提高得较少，对机组的影响小。
2 经济效益分析
2.1 多发电方面的收入 采用汽轮机低真空运行，以6MW机组为例，比原来利用抽汽供暖每吨蒸汽可多发电124kW・h(因为抽汽温度311℃，而低真空运行排汽温度为70℃)，按现在每年我市冬季采暖面积为100万m2，采暖时间115天。每万平方米住宅面积在胶东地区每小时需1吨蒸汽，用电单价为0.50元/(kW・h)计算，每年冬季采暖期利用该技术可多发电收入为：W1=100×24×115×124×0.5元=1711.2万元。
2.2 节约冷凝水收入 利用该技术在冬季采暖期完全关停冷却塔，把汽轮机排汽温度完全加热到循环冷却水中，使热能全部利用。原抽汽供暖不能把供出的蒸汽冷凝水回收。这部分冷凝水按成本价20元/t计算，每年冬季收入为W2=100×115×24×20=552万元。
2.3 节约人力、设备及换热站的投资
利用该技术是把热电厂汽轮机加热的循环水直接供到千家万户，不需建设各区换热站，这样可以节约管理换热站的人力和换热站所有设备的投资及固定厂房、供电、供汽、供水系统等。
2.4 具有布局合理、安装方便的优点 该技术供水温度在70℃以下，管道膨胀比蒸汽管道小好几倍，可以直埋地下，避免了原来蒸汽管道在城区内架空安装，并设有许多过道弯和膨胀弯，影响市区美观。布局合理是指该供暖系统，可以按照市街道规划处所布局的生活居住的大小设计各街道的地下供水管道，形成整个市区的闭式供回水管网，减少了各城区内多处建设的蒸汽换热站，并减少了到换热站的蒸汽管道和换热后的供水管道。使管网布局最为合理。安装方便是指该供暖的供回水管网直接沿街道延伸到各住户楼接口。各住户楼可以直接接入使用，非常方便。不需要象原来到各分区换热站内接入供暖系统。
2.5 具有运行安全可靠、温度全天舒适的优点 该技术是由热电厂汽轮机冷却系统与各采暖用户构成的封闭循环，所以只要热电厂不发生重大事故，该采暖系统均可稳定运行，不受区域性停水停电的影响，故运行安全可靠。又因为属水暖系统，并且全天汽轮机是根据天气情况，以用户需要的温度来调整电负荷稳定运行，所以保证天天24小时室内温度舒适。
3 汽轮机循环水供热相关改造措施
由于机组提高排汽温度，降低凝汽器真空，改变了机组的设计运行参数，势必对机组造成一定的影响，为保障机组安全，解决了以下问题。
3.1 凝汽器承压问题 用户如处于平原地区，循环水所需压力不大，回水压力一般在0.2MPa。而凝汽器的承压能力为0.6MPa，是满足的，但是为了预防热网突然解列等特殊情况，还需要采取以下措施。
3.1.1 热水循环泵取2台，互为备用，互相联锁，保证热网正常循环。
3.1.2 在热用户回水管路上加装安全阀，保证回水压力不超过0.2MPa。
3.1.3 供热循环水回路上安装逆止阀。
3.2 铜管结垢问题 虽然排汽温度升高易引起铜管的结垢，但热网循环水采用化学处理过的软化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品质有很大提高。相对于以前该机的循环水状况来说，情况大大改善，结垢问题比以前减少。另外还定期用胶球清洗装置对凝汽器进行清洗。
3.3 供热循环水补充水问题 供热循环水采用软化水，需在交换站内安装一套软化水处理装置、1台凝结水箱和2台补水泵，专门用于循环水补水，补水泵采用变频控制，以便控制补水压力恒定。
3.4 采暖区域的选择及改造 选择工程改造比较简便，供热距离较短、压损小，运行管理也比较方便，并且还可以保留此热交换站做为紧急情况下的热源补充。
4 循环水供热系统故障的补救措施
采用凝汽机组的循环水供暖，需要机组稳定运行。如果机组由于种种原因造成停运，则循环水供热所需的排汽热源消失，循环水供热达不到采暖要求，因此必须有循环水供热系统故障时的补救措施。
4.1 机组启停过程中，为保证供热的稳定性，需要进行2个系统的切换。机组启动前，采用交换站供热系统进行供热;机组正常带负荷运行后，再逐渐切换到循环水供暖系统中。
4.2 机组在低负荷运行时循环水温升减小，不能保证供暖需求时，需要利用交换站内热交换设备对系统进行二次补充加热，以达到采暖水网的温度要求。
4.3 外界气温升高，回水温度升高，不能满足机组冷凝需要时，采用备用热用户切换的方法，将原换热站供暖的用户切换到循环水供热系统中来;气温下降后再将这部分用户切换回原换热站，以保证机组出力。同时保留原冷却塔系统，部分循环水还可以进入冷却塔循环回路进行冷却。
通过降低凝汽机组真空，提高排汽温度，利用循环水供热来降低冷源损失是非常成功的，改造比较简单，设备可以安全稳定运行，特别是节能效果显着，经济效益非常可观。利用汽轮机低真空运行，循环冷却水采暖技术，属于目前国内冬季采暖最先进的方法，具有诸多好处和显着的经济效益，并且符合国家规定的热电厂以热定电运行方式。
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