循环水热能利用技术的探讨

循环水热能利用技术的探讨马鹏强(黑龙江兴旺建筑安装工程有限公司黑龙江牡丹江157000摘要:随着社会的发展与进步,重视循环水热能利用技术对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍循环水热能利用技术的有关内容。关键词循环水;热能;技术;系统;冷却塔;中图分类号:P39文献标识码:A文章编号建筑节能在我国节能减排全局中占有重要地位,而北方城镇供热在我国建筑能耗中所占的比例最大(约占40%),因此供热节能是我国节能工作的重中之重火力发电厂凝汽器中,循环水把过热蒸汽乏汽的热能带走,这部分热能占到总能耗的20%左右。本文探讨如何利用这部分热能循环水热能利用的概述在凝汽器的水侧,循环水系统将凝汽器的热能带出,在冷却塔内通过循环水的喷淋和蒸发。在风杋的强制通风下,把乏汽的热能散发到大气中。以本项目的12w抽凝机组为例,每年仅循环水带走的热量折合标煤达到19314t,加上循环水泵的年耗电量92.57万kW,冷却塔风机耗电71.28万kW,合计16385万k阽h,按供电煤耗330g/k计算,折标煤541t。总计每年在循环水冷却系统上耗标煤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作的重点对象。虽然循环水的节能潜力非常大,但是循环水的温度非常低,仅28℃左右,属于低品位能源,可利用的场合很少,又由于温差小,利用的难度比较大。对于热电联产的企业,供热机组的水处理系统需要用100m3r/h的工业水来制作除盐水。因为水处理系统是反渗透装置,根据反渗透装置特性,制水温度要求在25℃左右,如果温度低,制水率将大幅度下降。为此,在冬季水温较低时,需要采用蒸汽加热来提高工业水的温度,因此消耗了大量蒸汽。如果可以节约这部分热能,将是一个有价值的节能项目。由于要加热的工业水温度接近循环水温度,因此首先考虑利用循环水的热能、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倍,浊度增加了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。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,必须要设计高效的换热器,对换热器的材质、换热而和捍屮了高的更求换热器的成本升高使节能项目变的很不经济中国煤化工CNMHG三、循环水热能利用方案实施分割出部分凝汽器的换热面积,用工业水替代循环水,直接在凝汽器内加热,是一个循环水热能利用的好方法。具体实施时首先要确定分割比例。以循环水流量1600m3/h,工业水流量160m3/h(考虑今后发展加60%余量)计算,凝汽器铜管总数为3432根,分割出的总数应为10%左右。如图1所示实际数为进水180根,出水182根,总计362根,基本达到设计要求分割隔板位青示意图进水管180根出水管18根图1分割比例位置图分割数量确定后,根据铜管的分布,以60°和120°角的自然缝隙,用铁板隔开。铁板的二侧与凝汽器的外壳焊接;顶部用盖板、橡皮和不锈钢螺栓密闭固定,可以在检修时打开;底部因靠近铜管不可焊接,只能用环氧树脂密封。如图2所示栓螺皮A-A安装示意图图2隔板安装图在凝汽器的一端做一个进水小室和出水小室。在凝汽器的另一端做一个连通小室。对应进水小室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,和测压用的变送器,凝汽器的循环水进ID和工业水进口都安装了流量计,所有测量信号传到DCS系统由电脑显示。管道连接如图3所示。中国煤化工CNMHG循环水出→去水处理工业水循环水进口图3管道连接图四、循环水热能利用节能效果改造后的循环水系统如图4所示,凝汽器被分割出1/10用于水处理系统的工业水加热,原来用于蒸汽加热的板式换热器停止使用。每年11月到次年4月需要加热6个月,实测温度数据见表1。表1凝汽器的循环水和工业水加热后的实测温度(℃)11月12月1月2月3月4月平均温差循环水进口温度2086203918091420049194978循环水318030.1627.052539313529.7529.25出口温度工业水进口温度15111016977321313192912141298工业水25502558256624.122536245025.12出口温度工业水平均进水温度为12.14℃,平均出水温度25.12℃,平均温差为1298℃,可以计算出年节能量Qs= mxdxhxTc/Qd=100x180x24x12.98/7000=801(吨标煤)其中:业水加热年耗能量,吨标煤工业水流量,100m0/h;d—加热天数,180天;h——每天加热小时数。24时:Tc——工业水平均进出口温差,12.98℃Qd-—标煤低位热值,700kcal/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要消耗更多的煤(锅炉热效率9中国煤化工CNMHG汽轮机35心45c水处瑶系私区厚来用系汽舞热2环水索敢剩用图4改造后工艺流程图工业水替代了部分循环水后,理论上可以减少循环水量10%,而实际上只是通过凝汽器的流速增加,流量并未减少。原因是循环水泵未安装变频器,无法调节流量。如果安装了变频器,按照减少10%循环水量计算,还可以减少循环水泵的耗电27%。一年可节电12.5万kWh。按供电煤耗330g/kW计算,折标煤41t,总计该项目每年可节约标煤842t。五、循环水热能利用前景由上述分析可知,火力发电厂循环水系统可利用的热能相当大,应用的范围有待于进一步发掘。如果是热电联产企业,如本文所述,首先应考虑水处理系统的工业水加热;其次,根据政府的节能规定,冬季空调的温度不高于20℃,循环水的热能应该可以用于冬季取暖,以循环水系统做一个中央空调,冬季可以不额外耗能,还可以节省冷却塔风机的耗电;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,养殖业鱼池等等,需要低温热源地方,都可以考虑采用循环水的热能循环水的热能利用技术实施简单,投资低。如果由凝汽器制造厂在凝汽器的左右二侧预先做好10%和20%二个小室,那么用户就可以获得10%,20%,30%、…∷、100%十种不同容量的换热器,其中可以流通各种需要加热的水。在原有设备上进行改造时应该注意:当隔绝要求不高,同时小室内外压差很小时,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,应采用焊接形式,必须牺牲一排铜管,焊接时要注意不能使周边的铜管泄漏,侧板和盖板要进行承压计算。结束语与太阳能利用、地热利用相比,循环水的热能利用项目投资少,效果好,特別是可以一举两得,在利用热能的同时减少了循环水泵和冷却塔风机的耗电。低品位热能利用,技术形式多种多样,只要开拓思路,认真研究,一定能想岀更多更好的节能新方案,为企业、社会节约更多的能源参考文献【1】薛兵,王瑞平,魏忠义等.工程热力学【M】,西安术虫断补.9005中国煤化工CNMHG【2】钱颂文.换热器设计手册【M】,北京:化工工业出版社.2002.8【3】清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2008[M.北京:中国建筑工业出版社,2008:12.[4]任世英,邵爱云.试谈中国小城镇规划发展中的特色[J城市规划,1999,23(2):66-6中国煤化工CNMHG