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小議循環(huán)水供熱系統(tǒng)的可行性分析與改造技術(shù)
摘要：冬季采暖工程是全國各地大中小城市為了改善城區(qū)居住環(huán)境，提高人民生活水平，推動經(jīng)濟迅猛發(fā)展的社會性大工程。汽輪機降低真空運行，提高循環(huán)水溫做為冬季供暖是一項社會效益和經(jīng)濟效益都十分顯著的節(jié)能技術(shù)，本文對此進行了相關(guān)的論述。
關(guān)鍵詞：汽輪機 循環(huán)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(yè)的節(jié)能工作顯得越來越重要了。一個熱電廠，廠內(nèi)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(jié)能挖潛的目的，是目前急待解決的問題。
1 循環(huán)水供熱的實用性分析
目前很多工廠由于當(dāng)時設(shè)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(shè)計要求，并且所處的地區(qū)水質(zhì)硬度非常大，又位于街道邊上，運行不久塔內(nèi)就會沉積大量的灰塵和泥垢，嚴(yán)重堵塞了填料的縫隙，致使水流不暢，必須用幾臺風(fēng)機進行連續(xù)不斷的強制通風(fēng)，耗用大量的電能。盡管如此，通常循環(huán)水進出口溫差也只有3～5℃。另外，由于積水池有限，塔內(nèi)沉積的泥土、雜質(zhì)等來不及沉淀就回到循環(huán)水中，這些泥垢在凝汽器銅管內(nèi)壁附著，致使銅管結(jié)垢，換熱效果差，排汽溫度升高（嚴(yán)重時高達60℃以上），形成換熱的惡性循環(huán)。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(chǎn)成本提高。如果使該機組利用循環(huán)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(huán)水采用較為潔凈的軟化水，防止了在凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢的問題；三是該機組本身的排汽溫度高，利用循環(huán)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(jīng)濟效益分析
2.1 多發(fā)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(fā)電124kW·h(因為抽汽溫度311℃，而低真空運行排汽溫度為70℃)，按現(xiàn)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(qū)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(shù)可多發(fā)電收入為：W1=100×24×115×124×0.5元=1711.2萬元。
2.2 節(jié)約冷凝水收入 利用該技術(shù)在冬季采暖期完全關(guān)停冷卻塔，把汽輪機排汽溫度完全加熱到循環(huán)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(jié)約人力、設(shè)備及換熱站的投資
利用該技術(shù)是把熱電廠汽輪機加熱的循環(huán)水直接供到千家萬戶，不需建設(shè)各區(qū)換熱站，這樣可以節(jié)約管理換熱站的人力和換熱站所有設(shè)備的投資及固定廠房、供電、供汽、供水系統(tǒng)等。
2.4 具有布局合理、安裝方便的優(yōu)點 該技術(shù)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(qū)內(nèi)架空安裝，并設(shè)有許多過道彎和膨脹彎，影響市區(qū)美觀。布局合理是指該供暖系統(tǒng)，可以按照市街道規(guī)劃處所布局的生活居住的大小設(shè)計各街道的地下供水管道，形成整個市區(qū)的閉式供回水管網(wǎng)，減少了各城區(qū)內(nèi)多處建設(shè)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(wǎng)布局最為合理。安裝方便是指該供暖的供回水管網(wǎng)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(qū)換熱站內(nèi)接入供暖系統(tǒng)。
2.5 具有運行安全可靠、溫度全天舒適的優(yōu)點 該技術(shù)是由熱電廠汽輪機冷卻系統(tǒng)與各采暖用戶構(gòu)成的封閉循環(huán)，所以只要熱電廠不發(fā)生重大事故，該采暖系統(tǒng)均可穩(wěn)定運行，不受區(qū)域性停水停電的影響，故運行安全可靠。又因為屬水暖系統(tǒng)，并且全天汽輪機是根據(jù)天氣情況，以用戶需要的溫度來調(diào)整電負荷穩(wěn)定運行，所以保證天天24小時室內(nèi)溫度舒適。
3 汽輪機循環(huán)水供熱相關(guān)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(shè)計運行參數(shù)，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(qū)，循環(huán)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(yù)防熱網(wǎng)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(huán)泵取2臺，互為備用，互相聯(lián)鎖，保證熱網(wǎng)正常循環(huán)。
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(huán)水回路上安裝逆止閥。
3.2 銅管結(jié)垢問題 雖然排汽溫度升高易引起銅管的結(jié)垢，但熱網(wǎng)循環(huán)水采用化學(xué)處理過的軟化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品質(zhì)有很大提高。相對于以前該機的循環(huán)水狀況來說，情況大大改善，結(jié)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(huán)水補充水問題 供熱循環(huán)水采用軟化水，需在交換站內(nèi)安裝一套軟化水處理裝置、1臺凝結(jié)水箱和2臺補水泵，專門用于循環(huán)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(qū)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(huán)水供熱系統(tǒng)故障的補救措施
采用凝汽機組的循環(huán)水供暖，需要機組穩(wěn)定運行。如果機組由于種種原因造成停運，則循環(huán)水供熱所需的排汽熱源消失，循環(huán)水供熱達不到采暖要求，因此必須有循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障時的補救措施。
4.1 機組啟停過程中，為保證供熱的穩(wěn)定性，需要進行2個系統(tǒng)的切換。機組啟動前，采用交換站供熱系統(tǒng)進行供熱；機組正常帶負荷運行后，再逐漸切換到循環(huán)水供暖系統(tǒng)中。
4.2 機組在低負荷運行時循環(huán)水溫升減小，不能保證供暖需求時，需要利用交換站內(nèi)熱交換設(shè)備對系統(tǒng)進行二次補充加熱，以達到采暖水網(wǎng)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(huán)水供熱系統(tǒng)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(tǒng)，部分循環(huán)水還可以進入冷卻塔循環(huán)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(huán)水供熱來降低冷源損失是非常成功的，改造比較簡單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運行，特別是節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟效益非�？捎^。利用汽輪機低真空運行，循環(huán)冷卻水采暖技術(shù)，屬于目前國內(nèi)冬季采暖最先進的方法，具有諸多好處和顯著的經(jīng)濟效益，并且符合國家規(guī)定的熱電廠以熱定電運行方式。
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