循环水热能利用技术的探讨

余热余压利用循环水热能利用技术的探讨上海青浦工业园区热电有限公司孙利军摘要:以上海青浦工业园区热电有限公司的节能项目为例,介绍了利用火力发电机鉏循环水热能的各种方案,最后以凝汽器分割区间的方式完成了该节能项目。文章研究了低品位热能利用的可行性,并提出如何用最简单的方法完成此类节能项目的新思路。关键字:节能,循环水,凝汽器,低品位热能,利用The Research of Heat Energy From Cycle Water's ApplicationSun Li JunAbstract: based on thermoelectric companys energy-saving project in qingpu industrialarea,the article introduces all kinds of accessible plans of heat energy from cycle water ofthermal generator set. Finally using condenser cell segmentation method to accomplishes theenergy-saving project. The article also studies the possibility of using low grade heat energyand suggest that there are some new perspectives to make use of the simplest method tonergy-saving proKeywords: energy-saving, cycle water, condenser, low grade heat energy, utilize前言水泵的年耗电量9257万kWh,冷却塔风机耗电火力发电厂凝汽器中循环水把过热蒸汽乏汽7128万kWh,合计16385万kWh,按供电煤耗的热能带走,这部分热能占到总能耗的20%左右。330gkWh计算,折标煤541t。总计每年在循环水本文探讨如何利用这部分热能。冷却系统上耗标煤19855t。由此可见,循环水系统部分消耗的能量非常大,也是火力发电机组节能工1循环水热能利用要求的提出作的重点对象。在凝汽器的水侧循环水系统将凝汽器的热能虽然循环水的节能潜力非常大,但是循环水的带出,在冷却塔内通过循环水的喷淋和蒸发在风温度非常低,仅28℃左右,属于低品位能源可利机的强制通风下,把乏汽的热能散发到大气中。用的场合很少又由于温差小,利用的难度比较大。以本项目的1MW抽凝机组为例,每年仅循对于热电联产的企业,供热机组的水处理系统环水带走的热量折合标煤达到19314t,加上循环需要用100m沿h的工业水来制作除盐水。因为水节能【作者简介】孙利军,1955年10月,男汉族副总工程师研究方向:发电机组的安全、环保和节上海节量18余热余压利用处理系统是反渗透装置,根据反渗透装置特性制循环水,直接在凝汽器内加热,是一个循环水热能水温度要求在25℃左右如果温度低,制水率将大利用的好方法。具体实施时首先要确定分割比例幅度下降。为此,在冬季水温较低时需要采用蒸汽以循环水流量1600mh,工业水流量160加热来提高工业水的温度,因此消耗了大量蒸汽。mh(考虑今后发展加60%余量)计算,凝汽器铜如果可以节约这部分热能将是一个有价值的节能管总数为3432根,分割出的总数应为10%左右。项目。由于要加热的工业水温度接近循环水温度,如图1所示,实际数为进水180根,出水182根因此首先考虑利用循环水的热能。总计362根基本达到设计要求。2循环水热能利用方案选择1)循环水直接作为水处理系统的工业水。分流一部分循环水作为工业水,直接送到水处理系统,是最简单有效的热能利用方案。但是,循环水与工业水相比,水质相差很大。以浓缩倍数2的循环水为例,其中的钙镁离子浓度增加了一倍,浊分高位示意图度增加了10倍,水处理系统要耗费更多的能量来去除这部分杂质,显然是不可取的。图1分割比例位置图2)安装一台换热器将循环水的热能传给工业水由于循环水与工业水的温差很小,必须要设计分割数量确定后,根据铜管的分布,以60°和高效的换热器,对换热器的材质换热面积提出了120角的自然缝隙,用铁板隔开。铁板的二侧与凝很高的要求,换热器的成本升高使节能项目变的很汽器的外壳焊接;顶部用盖板、橡皮和不锈钢螺栓不经济。密闭固定,可以在检修时打开;底部因靠近铜管不3)利用凝汽器一侧加热工业水可焊接,只能用环氧树脂密封。如图2所示:凝汽器本身也是一个换热器,左右二侧各有50%的容量如果利用凝汽器一侧作为加热工业水不性哥一的换热器,也可以达到加热工业水的目的。但问题是:循环水总流量为1600m/,一侧流量为800mh,而要加热的工业水流量为100mh,浪费了凝汽器44%的换热能力,发电效率也要相应下降,显然也是得不偿失。AA安较示意图4)分割部分凝汽器加热工业水。虽然第三个方案得不偿失,但是以凝汽器作为2隔板安装图换热器加热工业水的思路切实可行,主要解决水量在凝汽器的一端做一个进水小室和出水小室比例即可。于是就有了本文要讨论的“分割部分凝在凝汽器的另一端做一个连通小室。对应进水小室汽器加热工业水”方案。和出水小室各安装进、出水管安装进、出水阀和旁通阀。进、出水管上还安装了测温用的热电阻和测3循环水热能利用方案实施压用的变送器凝汽器的循环水进囗和工业水进口分割出部分凝汽器的换热面积用工业水替代都安装了流量计,所有测量信号传到DCS系统由SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 192009年罢5期余热余压利用电脑显示。管道连接如图3所示。工业水平均进水温度为1214℃平均出水温度2512C,平均温差为1298℃可以计算出年节能量=100×180×24×12987000=801(吨标煤)其中工业水加热年耗能量吨标煤工业水流量,100m3/h;d一加热天数,180天每天加热小时数24时Tc一工业水平均进出口温差,1298℃→去水处理Qd—标煤低位热值,7000 kcal/kg仅以工业水提升的温度计算每年的节能量折标煤801吨,其中还没有计算产生这些蒸汽应该图3管道连接图要消耗更多的煤(锅炉热效率92%)。4循环水热能利用节能效果工业水替代了部分循环水后理论上可以减少循改造后的循环水系统如图4所示,凝汽器被分环水量10%,而实际上只是通过凝汽器的流速增加割出1/10用于水处理系统的工业水加热,原来用于流量并未减少。原因是循环水泵未安装变频器无法蒸汽加热的板式换热器停止使用。每年11月到次年调节流量。如果安装了变频器按照减少10%循环水4月需要加热6个月实测温度数据见表1。量计算还可以减少循环水泵的耗电27%,一年可节裹1凝汽器的循环水和工业水加热后的实测温度(℃)电125万kWh。按供电煤耗3909Wh计算折标H12月1月2月3月4月平均温差煤41t总计该项目每年可节约标煤842循环水进口温度2086203918091642206020491948循环水9785存在问题及解决方案3180301627052539313529752925出口温度本项目最大的难点在于小室侧板的密封。由于业水15111041697732131319291214进口温度凝汽器铜管紧密分布,隔板插在缝中已经没有焊接工业水255025582566241253624502512位置,而且铜管是采用涨管形式密封,焊接的温度出口温度足以使铜管泄漏因此只能用环氧树脂密封。用隔板做成的小室是平面结构,承受的压力极其有限,举例来说,如果小室内外有01MPa的压差,将会产生310kg的推力。显然环氧树脂密封处会立即脱开发生泄漏,工业水与循环水相互串流。要保证小室内外极小的压差,可以采用压力平衡管的形式。在小室的出口管加装门型管,其高度等于冷却塔喷淋管的高度控制工业水流量的调节阀安装在加小室的进口管上,这样工业水系统的各点压力接近环水食于循环水的各点压力操作时保证全开工业水出口图4改造后工艺流程图(下转第32页)20 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION余热余压利用水点。热回收系统在制冷季节(4-11月)热回收制造余热回收,可以收到很好的经济效益系统运行热水同时向医院主体楼供冷。费用大幅降低,同时降低了环境的热污染是应该33经济性分析大力推广的节能技术。采用冷凝余热热回收系统后,门诊楼年增加耗电369万KWh,节约3-11月制生活热水天然气参考文献耗量201万Nm3,节约制冷系统天然气耗量65]程代京,刘银河。蒸气凝结水的回收及利万Nm3,以电价078元度天然气312元/Nm用,北京:化学工业出版社,2007计,年节约制热水费用600万元。传肺楼年增加闪2]丁崇功,工业锅炉设备,北京:机械工业出耗电666万KWh,节约3-11月制生活热水天然版社2009气耗量409万Nm,节约制冷系统天然气耗量3]王浩,宾馆冷水机组热回收技术应用研究17.0万Nm3,年节约制热水费用1286方元。硕士学位论文).西安:西安建筑科技大学,20054]乐照林.新型螺杆式热回收冷水机组的节4小结能应用:2002年全国暖通空调制冷学术年会论文通过对瑞金医院能源系统流向、建筑能耗分集,No258-261布、耗能设备状况的现场调查与研究分析,发现现5]侯博元,王荣新.浅析蒸汽凝结水的综合利有能源系统薄弱环节与节能改造重点。通过节能改用团,区域供热,2004(4):28叶+“+-+--+-+““+叶“十+“+十+十“+十“+“十”十++…(上接第20页)和20%二个小室,那么用户就可以获得10%20阀,即可保证小室内外极小的压差30%、……、100%十种不同容量的换热器,其中可以当然,如果凝汽器制造厂事先割出10%的小流通各种需要加热的水。在原有设备上进行改造时应室,或者牺牲41根铜管,将侧板直接焊接,那么上该注意:当隔绝要求不高同时小室内外压差很小时,面的问题也不存在了。可以采用本文所述的环氧树脂密封方案;当隔绝要求较高或者小室内外有一定的压差时,应采用焊接形6循环水热能利用前景式,必须牺牲一排铜管焊接时要注意不能使周边的由上述分析可知火力发电厂循环水系统可利铜管泄漏,侧板和盖板要进行承压计算。用的热能相当大,应用的范围有待于进一步发掘。与太阳能利用地热利用相比循环水的热能利如果是热电联产企业如本文所述,首先应考虑水用项目投资少效果好特别是可以一举两得在利用处理系统的工业水加热;其次,根据政府的节能规热能的同时减少了循环水泵和冷却塔风机的耗电。定,冬季空调的温度不高于20°℃,循环水的热能应低品位热能利用,技术形式多种多样,只要开该可以用于冬季取暖,以循环水系统做一个中央空拓思路,认真研究,一定能想出更多更好的节能新调,冬季可以不额外耗能还可以节省冷却塔风机方案,为企业社会节约更多的能源。的耗电;再次,室内游泳池的水温一般控制在26℃,利用循环水的热能正合适;其它如温室大棚,参考文献:养殖业鱼池等等需要低温热源地方,都可以考虑]薛兵,王瑞平,魏忠义等.工程热力学M,采用循环水的热能。西安:陕西科学技术出版社,2005.8循环水的热能利用技术实施简单投资低。如果2]钱颂文,换热器设计手册M],北京:化工工由凝汽器制造厂在凝汽器的左右二侧预先做好10%业出版社,2002832 SHANGHA!. ENERGY CONSERVATION09靠第5期