低溫循環水供熱改造技術淺析

楊明月　朱志華

摘 要：凝汽機組惡化真空供熱（俗稱低溫循環水供熱），該方法在不新增電廠裝機容量和不增加當地污染物排放的情況下，可增大供熱面積，同時節約大量因為蒸發而損失的循環冷卻水；并且還有建設周期短，投資小的優點。因此這是一種極具吸引力的城市供熱新形式。

關鍵詞：低溫循環水供熱；熱電聯產；改造技術

1 引言

隨著城市規模及經濟的迅速發展，基礎設施的建設顯得越發的重要，作為節能、優化城市環境、提高供熱質量的熱電聯產集中供熱項目的建設對促進城市經濟發展，無疑會起到非常重要的作用。城市集中供熱的實現對改善城市環境質量，提高城市品位，增強城市競爭實力，具有很高的環保效益及深遠的社會效益，是一個城市基礎設施建設的重要組成部分，也是提升城市人民生活水平的重要標志。

2 低溫循環水利用現狀

目前我國大多數熱電聯產電廠屬抽凝式熱電聯產，抽凝式汽輪發電機組的生產交換過程中，通過循環水帶到冷卻塔排入大氣中的熱量約占總能量的70%左右，形成了冷源損失，造成了較嚴重的能源浪費。

在我國的北方地區有些供熱企業利用凝汽式汽輪機組低真空運行排汽凝結時放出的熱量向外供熱，該種供熱方式是將凝汽器中乏汽的壓力提高，也就是降低凝汽器的真空度，提高冷卻水溫，將凝汽器改為供熱系統的熱網加熱器，而冷卻水直接用作熱網的循環水，因此該種供熱方法稱為凝汽機組惡化真空供熱，俗稱低溫循環水供熱。該方法在不新增電廠裝機容量和不增加當地污染物排放的情況下，可增大供熱面積，同時節約大量因為蒸發而損失的循環冷卻水；并且還有建設周期短，投資小的優點。因此這是一種極具吸引力的城市供熱新形式。

3 低溫循環水供熱改造原理及案例分析

由于正常情況下循環水的溫度比較低（一般冬季20～35℃），達不到直接供熱的要求，要利用循環水供熱，必須想辦法適當提高其溫度。中小型凝汽式汽輪機可以通過降低排汽缸真空從而提高循環水溫度（60～80℃）的方法進行供熱，并且不需要對機組結構進行太大的改造。但傳統的低真空運行機組類似熱電廠中的背壓機組，其通過的蒸汽量決定余熱負荷的大小，所以發電功率受用戶熱負荷的制約，不能分別獨立進行調節，因而只適用于用戶熱負荷比較穩定的供熱系統。但有的供熱負荷初期需求量較小，隨著供熱小區的開發與擴大，用熱需求逐年增大，而低真空運行機組的乏汽量又是一定的，提供的熱量也是一定的，這就存在一個問題，供熱初期，機組提供的熱量大于供熱需要的熱量，而熱用戶對供熱的需求又十分迫切，如果實施供熱，會因熱用戶太少，循環水回水溫度過高，凝汽器真空度過小，對機組的正常運行造成影響，

山東某電廠廠內現有2×35t/h循環流化床垃圾焚燒爐，2×7.5MW凝汽式汽輪發電機組，機組總容量為15MW。根據目前垃圾處理量，一臺機運行，一臺備用，廠內汽機排汽循環冷卻系統共建有兩臺凝汽器，一座冷卻塔，每臺機組冷卻循環水量為1660t/h，凝汽器循環水入口溫度約25℃，出口溫度約33℃。為了提高電廠的經濟性，滿足衡德工業園區對集中供熱的需求，電廠擬通過供熱改造，欲滿足40萬平米供暖面積的采暖需求。

經過對熱源廠的分析，運行鍋爐的小時平均蒸發量為26.4t/h，凝汽器最大平均凝汽量約為25.86t/h，以排汽壓力0.027MPa計，排汽溫度為66.2℃，其能夠提供的熱量最高為59.38GJ/h，一個供暖期（以120天計）能夠提供的熱量最高為17.1×104GJ。

在計劃供熱面積40萬平米時，供熱熱量需求為14.8×104GJ，而一臺機改低真空運行后一個供暖期能夠提供的熱量最高為17.1×104GJ，考慮到系統散熱損失及負荷波動情況，取最大供熱量的80%，為13.7×104GJ，由此驗證，可滿足平均供熱負荷為13.2MW，最大計算供熱負荷18.5MW，最大供熱面積37萬平米。

但供熱初期（1～2年內）的采暖面積僅8～15萬平米，而一期機組改造后可供熱面積約為37萬平米，此種情況會導致回水溫度過高，對凝汽器的正常運行造成影響，為了保證凝汽器正常安全的運行，筆者考慮在回水母管上增設一套水水板式換熱器（詳見圖1），將熱網循環水回水中多余的熱量進行熱交換，保證進入凝汽器的回水水溫不超過45℃，板式換熱器的冷卻循環水進水由廠內的冷卻塔吸水井接來，出水接至廠內冷卻塔冷卻，通過調節冷卻循環水的水量來控制熱網循環水回水的溫度（小于等于45℃）。另汽輪機的空冷器和冷油器的循環冷卻水也可接至板式換熱器的冷卻循環水母管上，改造后，冬季冷卻塔系統的冷水池內的水可一直保持流動狀態，防止冷卻塔內水結冰，保證供熱期間整個系統的安全運行。

改造后在采暖面積不超過35萬平米的情況下，在冬天遇極寒天氣時可以通過減少板式換熱器冷卻循環水的水量，提高熱網循環水的供回水溫差（從12℃左右提高到15℃左右），解決冬天極寒天氣時用戶正常取暖的問題。

4 結束語

對于初期采暖面積小，但需求迫切的用戶來說，通過在循環水回水管上增設板式換熱器能夠較好的解決用戶短期內的供熱問題，但在熱用戶較少的情況下，經濟收益不是很理想，隨著熱用戶的逐年增長，經濟性也會相應的增加，相比將這部分熱量通過冷卻塔排入大氣當中，不僅節約了電廠自身水和電的成本，還有一定的收益，隨著熱用戶的不斷增加，收益也將越來越好，熱電聯產是國家鼓勵發展的通用節能技術，符合國家的節能減排政策，它能顯著提高能源綜合利用率和電廠的綜合效益。

參考文獻：

[1]姚善新.火力發電廠循環冷卻水作為預制敷設采暖系統熱源的可行性探討[J].區域供熱，2011（04）.

[2]朱奇，陳鵬帥.低真空循環水供熱機組改造相關問題探討[D].大機組供熱改造與優化運行技術，2012年會論文集.

作者簡介：楊明月，女，助理工程師，主要從事：熱工、外管專業設計工作。endprint