寒冷地區火力發電廠主廠房采暖方式淺談

【摘 要】本文針對火力發電廠主廠房采暖兩種熱媒介質方式的分析，對比正常運行時，兩種采暖系統的利弊，確定了適合火力發電廠主廠房的采暖方案。

【關鍵詞】火力發電廠；主廠房；蒸汽采暖系統；熱水采暖系統；經濟技術比較

1. 概述

眾所周知，主廠房是整個火力發電廠的核心部分，其內設備運行的好壞直接關系到整個火電廠的安全運行。其建筑結構與其它普通建筑有著很大差別。對采暖系統設計，在采暖建筑熱負荷計算、采暖方式、系統布置和采暖設備選擇上都有著獨特之處，與普通建筑的采暖系統設計有著很大的區別。

2. 主廠房采暖系統熱源兩種方式的經濟技術宏觀比較

主廠房作為火力發電廠最大的采暖用戶，不僅要消耗大量的熱量，而且采暖系統也非常復雜。選擇合適的采暖熱媒，不僅可以簡化采暖系統，而且還可以降低運行費用。

2.1 蒸汽采暖系統。主廠房在火電廠建筑中屬于高大車間，圍護結構中窗戶面積較大，使得采暖熱負荷大，從而蒸汽耗量多。長期以來，主廠房一直采用汽輪機抽汽直接作為采暖熱媒。主要是利用蒸汽熱媒介質在散熱器內凝結放熱，其溫度不變。因此，散熱器表面溫度的平均溫度基本上等于進入的蒸汽溫度。為維持主廠房采暖室內溫度起到了一定的作用。但是，近十幾年來廣泛建設的大容量高溫高壓發電機組，鍋爐對水質要求極為嚴格，汽輪機抽汽直接作為采暖熱源，其蒸汽凝結水均由于水質不合格而排放，致使鍋爐不得不補入大量的除鹽水，由此造成鍋爐熱效率下降和化學水處理系統運行費用增加，影響電廠的經濟運行。采用蒸汽作為采暖熱媒最主要存在以下幾個問題：

2.1.1 蒸汽采暖系統為季節性運行，管道保養困難（停運季節里需將管道內充滿水進行濕式保養），維護工作量大。

2.1.2 最突出的問題也就是凝結水回收問題，這也是目前所有采用蒸汽采暖系統的電廠都不同程度的共性問題。如蒸汽直接進入采暖系統，管網中的鐵銹混入凝結水中，致使凝結水因含鐵量過高而無法回收。導致所需要的補充水質成本較高。

2.1.3 由于蒸汽采暖管路系統設計不合理，凝結水疏水不暢造成堵汽現象，影響采暖效果。

2.1.4 疏水器性能不好（失靈），尤其是長期運行后，蒸汽通過疏水器大量進入凝結水管道，最后返回熱源凝結水箱，由放空管排入大氣，從而形成泄漏熱量損失嚴重。

2.1.5 當飽和凝結水通過疏水器和凝結水管道進入熱源凝結水箱時，沿途壓力不斷下降，使凝結水產生二次蒸發（包括疏水器漏汽），形成了所謂二次蒸發熱損失，其值可達10～18%左右。

2.1.6 當凝結水管道內漏入蒸汽后，使管道的壓降增加，背壓提高，因而遠端（末端）采暖系統汽壓低，凝結水排出不暢，影響了采暖系統的整體效果。有時為了采暖效果，臨時采用膠管直接排向室外或下水道，同時還排放了大量的蒸汽，致使熱損失大大增加。

2.1.7 跑、冒、漏問題比較大，直接對火電廠的生產造成負面影響，如由于產品質量和施工質量等原因，從閥門、管道接頭及散熱器等處漏汽；蒸汽采暖系統管道腐蝕嚴重，從管道穿孔處泄漏出蒸汽等。

2.2 熱水采暖系統。針對主廠房采暖系統直接采用汽輪機抽汽直接作為采暖熱媒存在的問題，所以提出了“采暖熱媒宜采用熱水，不宜采用汽輪機抽汽直接作為較大采暖系統的熱源。”的思路。這是由于鍋爐給水水質要求高，為減小汽水損失，確保鍋爐安全經濟運行，以汽輪機抽汽直接供采暖使用是不合適的。目前采暖地區的集中采暖系統，已由小型、分散、低溫的狀況，向大型、集中、高溫的方向發展。高溫水采暖系統比蒸汽采暖系統具有使用年限長且便于調節和維護管理的特點。采用熱水作為采暖熱媒最主要有以下優點：

2.2.1 熱水采暖的熱效率較高，它比蒸汽采暖可節省燃料20～40%。

（1）這主要是因為熱水采暖系統是一個完全封閉的循環系統，未曾用去的熱量基本都能全部返回加熱站。熱水采暖的供水溫度可隨室外溫度的升高，也即采暖熱負荷的減少而進行集中的調節，使之降低。

（2）熱水采暖系統能比蒸汽采暖系統節省大量的處理過得軟化水，如蒸汽的泄漏損失、二次蒸發損失、凝結水不能全部返回。這些熱量的損失是一切蒸汽采暖系統在或大或小的程度上所固有的，而在熱水采暖系統中卻是沒有或者比較小。

（3）熱水采暖系統管道的散熱損失比蒸汽采暖系統小，這主要是一方面由于管徑比較小，因而散熱面積也較小；另一方面，由于熱水采暖系統的供水溫度可隨室外溫度的升高而調節降低，因而減小了散熱的溫差。

2.2.2 熱水采暖系統的維修費用比蒸汽采暖系統低多。這主要有下列二個方面的因素：

（1）在蒸汽采暖系統中，要求對疏水器、減壓閥、凝結水回收裝置等設備及部件進行大量的維護管理和維修工作，而在熱水采暖系統中卻只限于對循環水泵的維護。

（2）由于腐蝕和結垢，蒸汽采暖系統中的凝結水管使用壽命很短，而在熱水采暖系統中則沒有這一弊端。只要保持系統中水的一定含堿度，便可不致引起腐蝕。

實踐證明，熱水采暖系統的維修費用一般只為蒸汽采暖系統的1/3左右，維修人員相應減少一半左右。

2.2.3 蒸汽采暖只能采用間歇調節，室溫變化比較劇烈，而熱水采暖系統可按室外溫度的變化進行調節，即節約熱量，又能較好地滿足衛生要求。

2.2.4 熱水采暖系統的熱容量比蒸汽采暖系統大幾十倍，其熱負荷的變化對加熱設備的影響較小，因溫度變化不劇烈，加熱設備和采暖設備產品地質量較易保證，調節也比較容易。

2.2.5 在蒸汽采暖系統中，系統末端往往得不到均勻的熱量分配，而在熱水采暖系統中，熱水采暖的供熱半徑可遠至幾十公里，即使散熱器前不裝流量控制閥，也能大致保證均勻的熱量分配。

2.2.6 在發生管道破裂事故地情況下，熱水采暖系統要比蒸汽采暖系統安全得多。這主要有下列四個方面的理由：

（1）根據用噴嘴所作的噴流試驗結果表明，采暖熱水從孔口噴出時，最初噴射出的水溫度比較低。這樣，在發生事故時，便提供了片刻的時間，使人員能夠來得及避讓。

（2）當發生故障時，在相同的時間內從孔口噴射出的采暖熱水中傳輸到周圍空氣中的熱量，要比因蒸汽的逸出所散出的熱量小的多。這主要是因為采暖飽和水（110℃）所具有的熱焓要比相同壓力和溫度下的飽和蒸汽低的多。

（3）當管道破裂從孔口噴出時，熱水的出口流速和動能與蒸汽的出口流速和動能相比較，前者為后者的五分之一，因而，當發生事故時，在熱水采暖系統中由此引起的反作用力也相應小得多。

（4）對于找不到蒸汽管段所發生的破裂，工作人員往往在很長時間內都無法察覺到。但是，對于熱水采暖系統，熱水的逸出卻很容易被加熱站所立刻發現。

所以，對主廠房采暖熱媒介質設計采用熱水，供暖熱水來自全廠采暖熱網加熱站內的汽水換熱器。這就不僅可以克服上述蒸汽采暖系統存在的問題，而且由于采暖熱網汽水換熱器的凝結水可以回收利用，從而減小了汽水損失，對保證火電廠的經濟運行具有比較重要的作用，尤其是對于高溫高壓和超高壓火電廠，此問題顯得更為突出。

3. 結論

綜上所述，主廠房采暖系統設計上在汽機房和鍋爐房運轉層及以下采用熱水采暖為最佳的采暖方式。

參考文獻

［1］ 《實用供熱空調設計手冊》陸耀慶，中國建筑工業出版社.

［2］ 《火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊》李善化，康慧，孫相軍，中國電力出版社.

［3］ 《實用集中供熱手冊》 李善化，康慧，中國電力出版社.