低溫?zé)嵫h(huán)水作為供暖熱源的探討

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

1 我公司目前冬季采暖現(xiàn)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(qū)，加之海拔較高，從而形成了本地區(qū)冬季寒冷漫長的特點。由于本地區(qū)具有的氣候特點，冬季采暖期從當(dāng)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(qū)域分為廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)及勞務(wù)隊生活區(qū)三個區(qū)域，其中生產(chǎn)區(qū)由各車間依據(jù)各車間熱源特點，選擇適合的供熱方式。廠前區(qū)及勞務(wù)隊生活區(qū)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(tǒng)一提供。

廠前區(qū)設(shè)計供暖熱源為70～95 ℃熱水，核算總熱量10 048.018 MJ/h；勞務(wù)隊生活區(qū)設(shè)計熱負(fù)荷457.2 MJ/h。熱水流量100 m3/h。

2 低溫?zé)嵫h(huán)水作為供暖熱源的可能性

循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)完成一次換熱后，經(jīng)過涼水塔其中潛熱釋放到大氣中，造成環(huán)境熱污染，而且也損失了大量的熱能，對低溫?zé)嵫h(huán)水的余熱利用是提高純堿生產(chǎn)企業(yè)對能源利用效率的一個途徑。通過核算，低溫?zé)嵫h(huán)水作為廠前區(qū)供熱的熱源具備基礎(chǔ)條件，系統(tǒng)建成后可以實現(xiàn)將不能利用的低溫?zé)崮茏兂捎杏玫臒崮?，提高熱能利用效率，從而?jié)約原煤。

按照《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)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(nèi)采暖計算溫度為18 ℃，起始采暖溫度5 ℃。

2.1 熱循環(huán)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(qū)和勞務(wù)隊生活區(qū)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(huán)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(shù)，W/m2·℃；

Fs——散熱器的散熱面積，m2；

tp——散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度，℃；

tn——散熱器所在室內(nèi)的空氣溫度，℃。

假設(shè)：要求散熱器的散熱量Qs、散熱器的傳熱系數(shù)Ks、散熱器所在室內(nèi)的空氣溫度tn保持不變(18 ℃)，散熱器內(nèi)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(xiàn)有室溫不低于18 ℃的要求。

3 低溫?zé)嵫h(huán)水供暖的難點

3.1 循環(huán)水的pH值影響

我公司循環(huán)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(huán)水的pH值低于這一范圍時，水的腐蝕性將增加，造成設(shè)備的腐蝕；循環(huán)水的pH值高于這一范圍時，則水的結(jié)垢傾向增大，容易引起換熱器的結(jié)垢。實際運行時需要考慮循環(huán)水PH值對換熱器的腐蝕影響，嚴(yán)格控制該指標(biāo)。

3.2 懸浮物影響

循環(huán)水由于其特殊性，水體中帶來系統(tǒng)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(xiàn)象，一般情況下，循環(huán)冷卻水的懸浮物濃度或濁度不應(yīng)大于20 mg/L，當(dāng)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(huán)水懸浮物對換熱器的堵塞影響，需增加澄清設(shè)施和排污設(shè)施，確保進入供暖系統(tǒng)的循環(huán)水不含懸浮物。

3.3 含鹽量影響

含鹽量也可通過電導(dǎo)率來間接表示，天然淡水的電導(dǎo)率通常在50～500 μS/cm；電導(dǎo)率與含鹽量大致成正比關(guān)系，其比值1 μS/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于0.55～0.90 mg/L的含鹽量；我公司循環(huán)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(huán)水含鹽量的影響，嚴(yán)格控制濃縮倍率不超過2.5倍。

4 低溫?zé)嵫h(huán)水二次利用對策及措施

綜合以上因素，經(jīng)對生產(chǎn)系統(tǒng)涉及低溫?zé)嵫h(huán)水的換熱設(shè)備進行梳理后，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，公司決定實施廠前區(qū)熱源改造項目。

4.1 廠前區(qū)供暖熱源改造

將煅燒車間輕灰工段爐氣冷凝塔循環(huán)水回水(42 ℃)作為廠前區(qū)和勞務(wù)隊生活區(qū)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(huán)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(shè)排污設(shè)施，排污水依靠重力返回循環(huán)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?zé)嵫h(huán)水接入廠前區(qū)及勞務(wù)隊生活區(qū)供暖系統(tǒng)，實現(xiàn)滿足廠前區(qū)和實施勞務(wù)隊生活區(qū)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(tǒng)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(jù)計算結(jié)果，本著經(jīng)濟性原則，選擇將項目建設(shè)期安裝的約350套散熱系數(shù)僅為130 W/m2·℃鑄鐵材質(zhì)的換熱器更換成高效的散熱系數(shù)高達487 W/m2·℃銅鋁材質(zhì)的散熱器。銅鋁復(fù)合散熱器與熱媒接觸的管路系統(tǒng)的材質(zhì)全部為銅，銅的防腐蝕效果優(yōu)異，因此可以延長換熱器的使用壽命長。

5 效果分析

1)低溫?zé)嵫h(huán)水二次利用系統(tǒng)經(jīng)兩個采暖期運行情況表明，廠前區(qū)辦公室溫度均達到設(shè)計指標(biāo)，保障了冬季采暖需要。

2)將低溫?zé)嵫h(huán)冷卻水的余熱充分回收，變廢為寶，節(jié)省了標(biāo)煤3 313.25 t，節(jié)省原水25 925.25 t，從而降低純堿生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益顯著。

3)低溫?zé)嵫h(huán)水二次利用系統(tǒng)的成功應(yīng)用，降低碳排放，具有較高的社會效益。