低溫熱循環水作為供暖熱源的探討

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 德令哈 817099)

1 我公司目前冬季采暖現狀

我公司地處青海省海西州德令哈市，屬高原大陸性氣候區，加之海拔較高，從而形成了本地區冬季寒冷漫長的特點。由于本地區具有的氣候特點，冬季采暖期從當年的10月至來年的4月，采暖期長達6個月。

我公司冬季采暖區域分為廠前區、生產區及勞務隊生活區三個區域，其中生產區由各車間依據各車間熱源特點，選擇適合的供熱方式。廠前區及勞務隊生活區的供熱由熱電車間利用0.35 MPa飽和低壓蒸汽為熱源與脫鹽水換熱后統一提供。

廠前區設計供暖熱源為70～95 ℃熱水，核算總熱量10 048.018 MJ/h；勞務隊生活區設計熱負荷457.2 MJ/h。熱水流量100 m3/h。

2 低溫熱循環水作為供暖熱源的可能性

循環水作為冷卻介質完成一次換熱后，經過涼水塔其中潛熱釋放到大氣中，造成環境熱污染，而且也損失了大量的熱能，對低溫熱循環水的余熱利用是提高純堿生產企業對能源利用效率的一個途徑。通過核算，低溫熱循環水作為廠前區供熱的熱源具備基礎條件，系統建成后可以實現將不能利用的低溫熱能變成有用的熱能，提高熱能利用效率，從而節約原煤。

按照《采暖通風與空氣調節設計規范》(GBJ19-87)2001版，德令哈冬季室外采暖計算溫度為-22 ℃，采暖期平均溫度-8.5 ℃，室內采暖計算溫度為18 ℃，起始采暖溫度5 ℃。

2.1 熱循環水可釋放熱量

供暖溫度42 ℃(176.41 MJ/t)，回水溫度30 ℃(126.28 MJ/t)

廠前區和勞務隊生活區采暖核算總熱量:

10 048.018+457.2=10 505.218 MJ/h

10 505.218÷(176.41-126.28)=209.56 t/h

輕灰工序冷凝塔循環水回水量達到210 m3/h，即可滿足需要。

2.2 散熱器面積選擇

散熱器的散熱量可用下式表示：

Qs=KsFs(tp-tn)

式中：Qs——散熱器的散熱量，W；

Ks——散熱器的傳熱系數，W/m2·℃；

Fs——散熱器的散熱面積，m2；

tp——散熱器內熱媒的平均溫度，℃；

tn——散熱器所在室內的空氣溫度，℃。

假設：要求散熱器的散熱量Qs、散熱器的傳熱系數Ks、散熱器所在室內的空氣溫度tn保持不變(18 ℃)，散熱器內熱媒的平均溫度Tp取熱媒進出水平均溫度則：

Qs1=KsFs1(tp1-tn1)

Qs2=KsFs2(tp2-tn1)

Qs1=Qs2

通過計算，需增加3.5倍的供暖面積，才能維持現有室溫不低于18 ℃的要求。

3 低溫熱循環水供暖的難點

3.1 循環水的pH值影響

我公司循環水pH=8.0～9.2，大體上屬于中性或微堿性的范圍；冷卻水的腐蝕性隨pH值的上升而下降，循環水的pH值低于這一范圍時，水的腐蝕性將增加，造成設備的腐蝕；循環水的pH值高于這一范圍時，則水的結垢傾向增大，容易引起換熱器的結垢。實際運行時需要考慮循環水PH值對換熱器的腐蝕影響，嚴格控制該指標。

3.2 懸浮物影響

循環水由于其特殊性，水體中帶來系統中生物軟泥較多且相對集中多，存在堵塞流速低的換熱器的現象，一般情況下，循環冷卻水的懸浮物濃度或濁度不應大于20 mg/L，當使用板式、翅片管式或螺旋板式換熱器時，懸浮物濃度或濁度不宜大于10 mg/L。實際運行時需要考慮循環水懸浮物對換熱器的堵塞影響，需增加澄清設施和排污設施，確保進入供暖系統的循環水不含懸浮物。

3.3 含鹽量影響

含鹽量也可通過電導率來間接表示，天然淡水的電導率通常在50～500 μS/cm；電導率與含鹽量大致成正比關系，其比值1 μS/cm的電導率相當于0.55～0.90 mg/L的含鹽量；我公司循環水含鹽量較高，達到2 000 mg/L左右，因而水的腐蝕性較強。實際運行時需要考慮循環水含鹽量的影響，嚴格控制濃縮倍率不超過2.5倍。

4 低溫熱循環水二次利用對策及措施

綜合以上因素，經對生產系統涉及低溫熱循環水的換熱設備進行梳理后，結合現場實際情況，公司決定實施廠前區熱源改造項目。

4.1 廠前區供暖熱源改造

將煅燒車間輕灰工段爐氣冷凝塔循環水回水(42 ℃)作為廠前區和勞務隊生活區冬季采暖的熱源，通過增加容積為20 m3的緩沖水箱和水泵，并對緩沖水箱進行保溫，考慮循環水懸浮物和生物泥的影響，緩沖水箱加裝4道折流板，每道折流板都增設排污設施，排污水依靠重力返回循環水池。增加兩臺套流量為210 m3/h、揚程為60 m熱水泵及配套電機，運行時，開一備一。配管將低溫熱循環水接入廠前區及勞務隊生活區供暖系統，實現滿足廠前區和實施勞務隊生活區冬季采暖供熱需要。考慮生物泥的問題，在熱水泵進口加裝前置過濾器，確保進入供暖系統的熱水不含懸浮物和生物泥考慮極端天氣，保留熱電車間換熱站的供熱能力。

4.2 供熱面積改造

依據計算結果，本著經濟性原則，選擇將項目建設期安裝的約350套散熱系數僅為130 W/m2·℃鑄鐵材質的換熱器更換成高效的散熱系數高達487 W/m2·℃銅鋁材質的散熱器。銅鋁復合散熱器與熱媒接觸的管路系統的材質全部為銅，銅的防腐蝕效果優異，因此可以延長換熱器的使用壽命長。

5 效果分析

1)低溫熱循環水二次利用系統經兩個采暖期運行情況表明，廠前區辦公室溫度均達到設計指標，保障了冬季采暖需要。

2)將低溫熱循環冷卻水的余熱充分回收，變廢為寶，節省了標煤3 313.25 t，節省原水25 925.25 t，從而降低純堿生產成本，經濟效益顯著。

3)低溫熱循環水二次利用系統的成功應用，降低碳排放，具有較高的社會效益。