串聯一體式熱網加熱器

崔建新，王君，劉美玉，榮連軍

（北京湘環時代科技有限公司，北京 102300）

目前，我國的能源消耗總量大，污染物排放量高?！肮澞軠p排”是“十四五”期間我國社會經濟發展的一個重要核心。提高能源利用率、加強余熱回收利用是節約能源、降低碳排放、保護環境的根本措施。落實節約資源和保護環境基本國策，以提高能源利用效率和改善生態環境質量為目標，以推進供給側結構性改革和實施創新驅動發展戰略為動力，堅持政府主導、企業主體、市場驅動、社會參與，加快建設資源節約型、環境友好型社會，確保完成“十三五”節能減排約束性目標，保障人民群眾健康和經濟社會可持續發展。

1 熱網加熱器概述

熱網加熱器是熱網系統的關鍵設備，是熱電廠的主要設備之一，其主要功能是利用汽輪機的抽汽或從鍋爐引來的蒸汽（加熱介質）來加熱熱水供應系統中的循環水以滿足供熱用戶要求，從而實現熱電聯產。熱網加熱器分基本熱網加熱器和高峰熱網加熱器兩種?；緹峋W加熱器是在整個供熱期間一直連續工作，承擔基本熱負荷即滿足絕大部分供熱期間用戶對熱水溫度的要求。在冬季最冷的時候，串聯在基本熱網加熱器后，提高供熱的熱水溫度以滿足用戶對更高水溫要求的熱網加熱器，稱為高峰熱網加熱器。

2 串聯一體式熱網加熱器利用分析

以采暖供熱為例，根據我國高溫水供熱系統的技術指標要求：供熱水溫度130℃,回水溫度70℃。目前，國內所有電廠所采用的高溫水產生方式都是0.5～0.8MPa（g）的過熱蒸汽通過汽水換熱器轉換為熱水后向外提供。在這種工作狀態下，大量過熱蒸汽進入熱網加熱器就存在很大的壓差能量浪費。因此，蒸汽分級加熱技術應運而生。

電廠供熱熱水從70℃加熱到130℃，加熱溫升為60℃。供熱機組的采暖抽汽抽出的過熱蒸汽一分為二，一部分經過功熱式背壓汽輪機做功后降至0.1MPa(a)，所產生的乏汽將回水從70℃加熱至90℃；另一部分采暖抽汽蒸汽將90℃的熱水加熱至130℃，實現了“蒸汽分級加熱”。目前，蒸汽分級加熱系統中包含一臺為基本熱網加熱器，一臺為高峰熱網加熱器，投資大、兩臺熱網加熱器之間熱網水存在熱損失。本技術中，將兩臺熱網加熱器合并成一臺串聯一體式熱網加熱器，加熱器分成低溫段和高溫段兩部分，熱網水先經過低溫段將水溫從70℃加熱到90℃，再經過高溫段將90℃的熱水加熱到130℃。加熱器低溫段加熱蒸汽采用功熱式背壓汽輪機的排汽，高溫段加熱蒸汽采用供熱機組的采暖抽汽。此項技術減少了分體式熱網加熱器之間較長的連接管道，降低了管道的熱損失。

3 運行方式

采暖期間，串聯一體式熱網加熱器投入運行，根據熱網水回水溫度調節功熱汽輪機的調節汽門來滿足熱網加熱器低溫段的進汽要求，將熱網回水溫度提高30～40℃，并配合調節主機的采暖抽汽抽汽量來保證熱網加熱器高溫段的進汽量。低負荷運行條件下，根據采暖的熱網循環水量及溫度，可以關閉熱網加熱器高溫段的進汽閥門，此時，僅投入功熱汽輪機，做功后的乏汽可以將熱網循環水加熱到滿足用戶需求的條件。熱網加熱器的疏水泵采用變頻調節的方式，以滿足低負荷及正常符合條件下熱網加熱器的疏水輸送。

4 串聯一體式熱網加熱器與分體式熱網加熱器的對比分析

串聯一體式熱網加熱器的體積要比正常分體式熱網加熱器的體積大，結構較分體式熱網加熱器復雜，投資高于單臺分體式熱網加熱器投資。

串聯一體式熱網加熱器的系統簡單，管道節省，熱網水管道熱損失小。節省了疏水泵的數量，采用串聯一體式熱網加熱器的熱網首站的整體占地面積要小于分體式熱網加熱器的占地面積，總的投資費用要降低。

5 案例分析

以某熱電廠為例，電廠裝機規模為2×350MW級機組。為了節能和地區采暖供熱的需要，利用汽輪機抽汽進行采暖供熱。目前，電廠汽輪機采用中壓缸導汽管排汽供熱，供汽汽壓力為0.5MPa(a)，抽汽溫度為338℃。兩臺機組最大抽汽量為700t/h，1號機組最大抽汽量為350t/h；2號機組最大抽汽量為350t/h。目前實際采暖面積為700萬平方米，采暖熱負荷為336MW，按照一次網熱網回水溫度70℃供水溫度為130℃供回水溫差為60℃。熱網循環水總量為4815t/h，對應于單臺機組的熱網循環水量為2408t/h?，F對熱網首站進行改造采用兩臺功熱背壓汽輪機加串聯一體式熱網加熱器。一部分經過功熱背壓汽輪機做功后，乏汽作為串聯一體式熱網加熱器低溫段的加熱汽源對熱網回水進行加熱，另一部分作為串聯一體式熱網加熱器高溫段的加熱汽源對熱網回水進行進一步加熱。兩臺功熱背壓汽輪機參數選擇為進汽壓力為0.5MPa(a)，進汽溫度為338℃，進汽焓為3143kJ/kg；排汽壓力為0.1MPa(a)，排汽溫度為210℃，排汽焓為2895kJ/kg；排汽壓力下飽和水焓為418kJ/kg；進汽流量為80t/h,發電功率為6000kW。低溫段蒸汽可以將2408t/h熱網水加熱的溫升為：Δt=80×(2895-418)/4.18×2408=19.6℃，將熱網水從89.6℃加熱到130℃需要的主機的蒸汽量為：Q=2408×4.18×40.4/(3143-640）=162.5t/h。

按照本技術，在低壓蒸汽能源梯級利用的系統中可以將兩臺的熱網加熱器做成串聯蒸汽加熱熱網加熱器。這樣可以大大節省投資和降低熱損失。

6 結語

節約資源是我國的基本國策。國家實施節約與開發并舉、把節約放在首位的能源發展戰略。國家鼓勵工業企業采用熱電聯產、余熱余壓利用等先進的用能監測和控制等技術。本技術體現了蒸汽串聯加熱及熱能梯級利用的節能技術思路，符合能源節約與資源綜合利用技術范疇，并且可以節省工程的投資費用。綜上所述，隨著國家對節能環保的大力提倡，本技術在電廠的節能領域會有很大的發展空間，能夠帶來更高的效益和對能源的綜合利用。