小型電廠低真空循環水供熱的節能分析

高彥兵

(北京華優建筑工程設計有限責任公司，北京　100038)

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小型電廠低真空循環水供熱的節能分析

高彥兵

(北京華優建筑工程設計有限責任公司，北京100038)

摘要:針對熱電聯產電廠內存在大量循環冷卻水余熱的現狀，提出了以電廠低真空循環水供熱的模式，并結合某低真空循環水改造項目，通過實際運行數據的計算，分析了其產生的節能效益，指出低真空循環水供熱對小型電廠來說是一種投資小、見效快的方式。

關鍵詞:低真空循環水，凝汽器，供熱，節能

0　引言

電站的汽輪機熱循環系統的損失形式多種多樣，包括鍋爐系統損失、汽輪機管道損失、汽輪機級內損失、輔機系統換熱損失、冷端損失等等。而冷端損失是鍋爐、汽輪機系統內對整個熱循環效率影響最大的一項損失。從最早的純發電式汽輪機到后來的增加了回熱系統的汽輪機再到抽汽式汽輪機，所有的努力都是為了減少汽輪機的排汽量，進而減少汽輪機排汽的冷端損失。

汽輪機采用低真空循環水供熱，其基本原理是對凝汽發電機組實施低真空運行，即適當提高汽輪機的排汽壓力，降低凝汽器的真空度，增加排汽溫度，提高循環水的供回水溫度，用循環水直接供熱。將原本由凝汽器內循環水帶走的熱量通過用循環水進行采暖加熱的方式，進行有效的利用，從而將冷端損失基本消除了。顯然，這對提高汽輪機循環熱效率的影響是巨大的。

小型抽汽凝汽式汽輪機在城市周邊的小型熱電廠中普遍存在，在不增加新的供熱機組的前提下，充分利用汽輪發電機組的冷源損失(即低真空供熱)在原有機組的基礎上通過適當改造，從而實現低真空循環水供熱，不失為一種投資省、見效快的好方式。

1　項目建設概況

1．1項目實施單位基本情況

某熱電廠，位于該市西南部，距市中心1．5 km，占地面積13萬m2。企業始建于1992年8月，1994年9月機組相繼投產; 2006年改制為全資民營企業，是該市唯一一家熱電聯產的能源型企業。

企業設有設備裝機容量24 MW，四爐兩機，即四臺75 t/h高壓循環流化床鍋爐;一臺12 MW雙抽凝汽式供熱發電機組和一臺12 MW抽汽背壓式供熱發電機組。

1．2項目建設的必要性

企業承擔市區內12家工業企業的供汽和21個換熱站供暖。2010年—2011年度供暖入網面積為258．6萬m2，繳費面積為215．5萬m2，供暖能力已基本飽和;2011年新增供熱入網面積為123．3萬m2;2012年又將繼續增加供熱面積。

由于該電廠汽輪機冷端損失過大，往年供暖質量出現問題，并且供暖入網面積繼續增加;為了確保供暖需求，拓展企業市場，于2012年11月電廠實施節能改造。

1．3項目建設的依據

2012年11月，該電廠的汽輪機廠家出具該型號的汽輪機低真空運行使用說明書，從技術角度分析，該項目循環水熱能提取改造后，系統穩定安全可靠，技術可行。

抽凝機組采用低真空循環水供熱時，汽輪機組無需大規模改造，只需將凝汽器循環水入口及出口管路接入供熱系統。從汽輪機運行角度考慮，是一種變工況運行。是將凝汽器作為一級加熱器，利用排氣的汽化潛熱加熱循環水，用循環水代替熱網水供暖，從而將排氣汽化潛熱加以利用;熱網中的供熱熱用戶就相當于循環冷卻系統中的涼水塔，循環水在凝汽器中吸收熱量送至熱用戶散熱后，再回到凝汽器重新吸熱循環。

為保證凝汽器低真空安全運行，正常情況下水側壓力一般不超過0．196 MPa，因此，只能在凝汽器出水管側設置循環水泵，低真空運行的循環水由此泵供給熱用戶，確保凝汽器進水壓力不要超過0．25 MPa，以保證其安全運行。且為了防止停泵時瞬間均壓造成的破壞性后果，必須加固凝汽器使其承壓達到0．6 MPa。

2　項目具體實施方案

該項目實施后，節約冷卻塔蒸發掉的水資源，同時回凝汽器的熱量用來加熱供暖回水。該項目改造內容如下:

1)凝汽器改造。

改善凝汽器換熱系統，將凝汽器內部舊銅管全部更新，并加厚銅管壁厚;

將凝氣器循環水流程由雙路雙流程改為單路四流程，兩套系統可由電動閥門切換，方便靈活，安全可靠;

考慮機組低真空循環水供熱后，凝汽器承受壓力升高，確保事故狀態下，凝汽器的安全，對凝汽器端蓋進行密封、加固;

2)供熱管網系統改造。

安裝卷焊鋼管DN600，DN500，DN450，DN200等規格;安裝DN600、渦輪DN500，DN450等閥門及管件;

3)汽輪機附屬設備冷卻水系統改造。

安裝卷焊鋼管DN350，DN300，DN250，DN200等規格;安裝循環水泵、閥門等設備;

4)運行技術優化配置。

采用集中供熱系統首站優化配置及運行技術，在一次供水管道之間安裝連通管道，通過連通管道調節供水流量，以實現供水流量合理分配。

通過改造實現高效、節能、環保的要求。該項目建設將為客戶節約大量能源及建設投資，創造客觀的社會效益及經濟效益。

3　項目數據分析

3．1節能計算方法

由于企業原運行模式為循環水自凝汽器流出后全部進入冷卻水塔冷卻，其中熱能全部損失掉，也不存在回收，因此僅對企業進行低真空循環水供熱改造后回收的熱量進行測量即可得出節能量數據。

通過對測試時間內循環水通過凝汽器所回收到的熱量、凝汽器進出側循環水溫度、流量、壓力進行計量，綜合評價設備的節能情況。

3．2節能效果實測

1)測試時間:2013．2．21—2013．2．24——汽輪機低真空循環水供熱項目運行過程測試。

2)汽輪機低真空循環水供熱項目運行過程測試數據如表1所示。

表1　汽輪機低真空循環水供熱項目測試結果一覽表

3)運行過程測試數據分析。由表1可以看出，凝汽器進出口循環水溫度基本保持一致，溫差穩定，循環水流量也基本一致，可以有效保證取暖效果。

回收熱量計算。由表1可以看出，汽輪機低真空循環水供熱項目回收的熱量穩定連續，由此可以計算出整個取暖期的回收熱量。

由連續3 d的監測記錄可以得出，平均回收熱量為52．84 GJ/h，由此可以計算一個完整取暖期的節能量，計算公式如下:

其中，G為取暖期節能量，GJ;g為單位時間平均節能量，GJ/h; h為每天運行時間，h/d;d為供暖期長度，d。

由式(1)得:

綜上所述，在汽輪機低真空循環水供熱項目投入運行后，每小時可回收熱能52．84 GJ，折合標煤1．802 9 t，現該市取暖期為151 d，由此可以得出，一個供暖期可以回收熱能191 492．2 GJ，可折合標準煤6 533．87 t。

4　結語

低真空循環水供熱是為了滿足節能和環保要求而發展起來的一項節能新技術，是熱電企業節約能源、改善環境、深化熱電聯產的有效措施。這種供熱方式可以使做功發電的蒸汽熱能得到充分利用，減少汽輪機凝汽器中的冷源損失，節約大量的能源，同時也能帶來一定的經濟效益和環境效益。

1)供熱機組低真空運行時，在保證供熱熱水60℃左右，回水溫度50℃左右的情況下，低真空運行的安全可靠運行是可以實現的。在不增加新的供熱機組的前提下，在原有機組的基礎上通過低真空循環水供熱不失為一種投資省、見效快的好方式。

2)低真空運行給汽輪機運行帶來一系列事關安全性的重要問題。綜合理論和實際運行情況，從汽輪機本體情況看，汽輪機排汽壓力在30 kPa～40 kPa時，汽輪機本體葉片仍具有較高的安全性，不存在安全性問題。汽輪機凝汽器在不作改動或適當加強的情況下，可保安全運行。但畢竟提高了排汽溫度，應在實際運行中密切關注，防止因管材與殼體膨脹不均造成的脫脹等意外情況出現。

參考文獻:

［1］馬曉紅，安威霞．低真空循環水供熱存在的問題及解決辦法［J］．煤氣與熱力，2007，27(10):70-72．

Analysis on low vacuum circulating water
heating energy-saving on the small-scale power plant

Gao Yanbing
(Beijing Huayou Building Engineering Design Co．，Ltd，Beijing 100038，China)

Abstract:In light of large amount of cycling cooling water waste heat status of thermal-electric power manufacturer plant，the paper puts forward low vacuum circulating water heating mode．Combining with the low vacuum circulating water transformation project，through calculating actual operation data，it analyzes its energy saving efficiency，and finally points out that:low vacuum circulating water heating is a small-investment and fast-efficiency method for small-scale power plant．

Key words:low vacuum circulating water，condenser，heat supply，energy saving

作者簡介:高彥兵(1980-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-19

文章編號:1009-6825(2016)01-0200-03

中圖分類號:TU201．5

文獻標識碼:A