循环水采暖技术高效利用前景及展望

冶金动力015年第3METALLURGICAL POWER总第18公热电s感s循环水采暖技术高效利用前景及展望李强(山东钢铁集团莱芜分公司能源动力厂,山东莱芜27126)【摘要】通过对循环水采暖系统的理论分析,结合对汽轮发电机组的适应性改造,满足能源优质优用及冬季供暖的需要,并分析了循环水供热系统的优缺点,提出了改造措施建议【关键词】循环水采暖,凝汽器能源利用【中图分类号】TK2641【文献标识码】B【文章编号】006-6764(2015)03-0028-04Prospect of High-efficiency Utilization ofCirculating Water Heating Technology( The Power Plant of Laiwu Steel, Shandong Iron and Steel Group, Laiwu, Shandong 271126, China[Abstract] The circulating water heating system was theoretically analyzed. The steamturbine generating unit was modified to meet the demand of properly utilizing quality energyand the need of winter heating. Both the advantages and disadvantages of circulating waterheating system were analyzed and proposals on transformation measures were put forwardI Keywords circulating water; heating; condenser; energy utilization1前言莱钢生活供暖小区目前主要是采用蒸汽换热采暖的方式,部分相对偏远的小区仍然采用热水锅炉采暖。随着近几年采暖面积的增加及人们生活水平Dhb ho的不断提高,能源供应日趋紧张,目前的采暖方式远远不能满足冬季采暖不断增长的需要。从能源充分利用的角度,应从进一步提高现有能源的利用效率着手,提高供暖质量及满足当前供暖面积不断增加的需要。采用汽轮机循环水采暖是解决这一问题的理想选择。2汽轮机循环水采暖的工作原理及意义图1装有一级调节抽汽的机组2.1工作原理将汽轮发电机组的凝汽器及循环水系统进行适个汽轮机当改造,提高机组的排汽压力,即降低真空度运行。使凝汽器汽侧绝对压力至0038MPa左右,排汽温峰加热器供热系统循环水泵发电机度达76℃,经过换热后使凝汽器的循环冷却水出水温度可升高至70℃,经供热管网循环水泵供热用户采暖,回水经过过滤器再进入凝汽器,进行汽轮发电机组的循环冷却。抽汽机组与循环水供热系统中国煤化工CNMHG的比较见图1、图2。图2汽轮发电机循环水余热采暖示意图2015年第3期冶金动力总第181期METALLURGICAL POWER22意义5节能原理及分析221充分利用汽轮机乏汽中的热量,来满足冬季5.1纯凝机组系统与循环水余热采暖系统的比较生活采暖的需要,同时提高了机组的循环热效率。循图3、图4是某电厂热电联产与纯凝发电系统环冷却水吸收了乏汽的热量,不通过冷水塔散向大的能流图的比较。气而全部供热用户,避免了巨大的冷源损失,大幅度提高了机组的绝对热效率。输电电网损失7222实现了用较低品味的热能,来满足低品位的发电冷源损失79采暖需求符合能源梯级利用的要求提高了能源利用效率。循环水采暖替代了原来大量较高品位的0.8MPa、270℃的工业抽汽,减少了因抽汽供热用能量总输纯凝发电及输电系统户后凝结水无法回收的工质损耗,节省的抽汽可用于增加发电负荷,提高了能源的充分利用。可用电能3522.3在不增加热源的条件下,可以大幅增加采暖图3纯凝发电系统能流图面积,同时可以替代现有的采暖锅炉,减少燃煤造成的环境污染,有较好的环保效益及社会效益。损失15224提高了热电联产系统的经济效益。225投资少,见效快。不需要大规模投资,只要对可用热能50汽轮机循环水系统进行局部的改造,满足安全运行的需要,即可实现发电供热两不误的需要。能量总输入热电联产系统3实施方案可用电能3531提高汽轮机排气压力至0.038~0045MPa,使排气温度达到76-80℃,满足加热循环水的需要。图4热电联产系统能流图32对汽轮机循环水系统进行适应性改造,满足汽由图3、图4两种系统的能流图可以看出,输出轮机运行工况改变后的安全运行要求。相同的电能(均为35个单位),在热电联产系统中,4改造后带来的主要问题分析总的损失仅为15个单位,需要输入的燃料为100个41由于真空度的降低蒸汽在汽轮机叶片上的焓单位这样总的能源利用效率为85%。在纯凝发电降减少,做功能力降低,使机组的发电能力减小,同系统中输出同样多即35个单位的电能由于存在时汽耗率增大。着巨大的冷源损失,达65%之多,加上输电电网损42由于机组偏离了设计工况,尽管调速汽门全失,总损失量高达86个单位,因此需要输入燃料开,仍将无法实现发电机满负荷运行。121个单位,这样能源利用效率仅为289%。因此热43由于后汽缸温度升高,后汽封漏汽量将增大;电联产系统的能源利用效率远大于纯凝机组的能源轴向推力增大,动静间相对膨胀增大,机组振动增利用效率大52热电联产的特点44机组的末级叶片鼓风损失将增大,机组相对内分析情况见图5效率降低。燃料化学能转换转换高位热能电能较高质量)「贬值)L(低质量)(高质量)电用户45凝汽器承受的压力增大。4.6凝汽器外壳与铜管(或不锈钢管)的相对膨胀差增大,可能会造成铜管端部胀口松动,产生泄漏。低位热能}→热用户47冷油器、空冷器的冷却效果变差,出口油温、风图5热电联产能量转换特点温会迅速升高,严重时会造成轴瓦烧毁,或发电机超热电联产的特点,不仅表现为调整了热能、电能温损坏事故。之间的关系,使能量的质量得以合理利用,还体现在48发电机组的运行受供热系统的直接影响。电负由于热能供中国煤化工量利用方面的荷的调整会对供热温度造成影响,同时供热负荷的好处,做到CNMHG合理用能,能尽改变对机组的安全稳定运行带来反作用。其用。冶金动力2015年第3期METALLURGICAL POWER5.3循环水余热釆暖节能分析理想放热量q和蒸汽做功的不可逆热损失△q均在纯凝式发电机组中,根据热力学第二定律,由用来对外供热,完全没有冷源损失,使系统热耗率大于系统中不可避免地存在着大量的冷源损失,这部幅降低,提高了热电厂的经济性。分热能品位低,数量大,造成了纯凝机组的热效率较5,4循环水采暖节煤条件低。而在生活采暖中,恰恰需要大量低品位的热能按照热电联产及分产的能量供应相等的原则,若通过锅炉燃烧,直接把燃料高品位的能量大幅贬可计算热电联产系统的节煤量,即为分产总标准煤值为低品位的能量使用,会造成能源的巨大浪费利耗量Bd与联产总标准煤耗量B之差。通过理论用效率大幅降低。推导可知,热电联产节煤条件为供热机组的热化发热电联产过程中,蒸汽先在汽轮机中做完功然电比ⅹ大于临界热化发电比X]才能实现节煤,即后供热,将燃料的化学能转换为高参数、高品位的热实际的热负荷越大,热电厂发电节煤越多。能用以发电,这与燃料在锅炉中燃烧直接转换为低通过以上分析可知,循环水采暖实现了热力系参数、低品位的热能相比,锅炉中的换热温差ΔTb统的冷源损失全部进行供热,当热负荷高于临界热及相应的火用损ΔEb减小,大大减小了能量转换和负荷时,才能保证热电联产(循环水供热)系统有较利用过程中的不可逆性,降低了做功能力损失,燃料高的热效率。实际工作中,当热负荷较低时,只能通的化学能总量利用率提高。同时利用做功后的低品过使部分循环水进入凉水塔系统进行冷却,才能保位的热能对外供热,避免了工质的冷源损失,极大地证发电机组的正常运行,这样反而使高温的循环水提高了燃料的利用率,大大节约了能源,达到了“热白白的对外放热,增加了系统的热量损失,造成系统尽其用”的目的。热电联产的节约能源情况用图6进运行的效率下降。行说明。6循环水采暖的主要缺点T通过以上分析可知,利用循环水作为热源进行h0采暖,除了有节约能源等优点之外,还存在以下缺点6.1当热负荷较低时,循环水采暖系统运行的总热效率是降低的,是不经济的;只有热负荷高于临界热hhA负荷时,才能使整个循环有较高的热效率。卜hh62发电机组的运行将受到供热系统运行情况的gh△qh直接影响。冬季供暖工作中,为了保证供热质量需采取“以热定电“的运行模式,这将对发电量的提升造成一定影响。图6热电联产供热循环系统的T-S图6.3循环水采暖改造后,如果采用一次水直接供到联产汽流供热循环的吸热量、做功量和供热量热用户,由于供热管网系统复杂庞大传热介质的有如下关系:泄漏率将比改造前大大增加,系统补水率将大幅增吸热量:qc=ho-h,加实际供热循环做功量:64采用一次水直接供到热用户,同时由于管网系w=hoh =(ho-hha)-(hh-hh=wia-4qh(1)统长、污物、杂质较多容易造成凝汽器铜管堵塞对理想供热循环对外供热量:发电机组的安全运行造成影响。gha=gowa =(hohh)-(ho-hha=hha-hh(2)7循环水采暖改造的建议性措施实际供热循环对外供热量71为了保证循环水系统有足够的冷却流量,需要gh=go-w=(ho-hh)-(ho-h =hh-hh(3)在供热管网中加装定压补水装置,确保汽轮机凝汽因此有:实际供热循环的热效率器的正常冷却。T=(+q)qo=[(a-△q)+(△qn+qh)]yqo72为了保证冷油器、空冷器的正常运行需要对=(wia-gha/go=na=l冷油器及空冷中国煤化工循环水冷却即供热循环的理想供热循环的热效率m和实系统确保设省CNMHG际供热循环的热效率m均为1联产汽流供热循环73对凝汽器系统进行加固,(下转第33页)2015年第3期冶金动力总第181期METALLURGICAL POWER4处理效果5结语处理后分别对3、89进行了监测,数据如表该机组经过简易处理后,3°轴承轴向振动数据2所示。基本维持在10μm左右,通过处理避免了轴承长时表2监测数据间振动波动造成的基础松动恶化,同时避免了长时振动速度(mm/s)振动位移/m间停机检修,不仅有效保证了公司的自有发电量,而测噗位置处理前处理后处理前处理后且节省了大量维修费用214113.584收稿日期:2014-05-18作者简介:张剑(1973-)男,山东兖州人,2000年毕业于山东工业大学,大学本科学历首席技师现从事设备状态监测与故障诊断工作70.6(上接第30页)或更换为强度更高的承压钢板,以改善人们的生活质量具有较好的社会效益。在当前满足排气压力升高、循环水压力升高后的设备承压循环水采暖技术更加成熟的条件下,发展循环水采强度要求。暖,是当前推进节能减排、提高能源利用效率的重要74凝汽器循环水入口管道要加装除污器,确保进手段,同时也为冬季采暖拓展了更为广阔的新的发入凝汽器的循环水清洁无杂质,保持设备的稳定运展空间。行[参考文献]75凝汽器真空降低后,及时修改低真空热力保护闫水保电站热力系统节能原理与方法北京中国电力出版社定值,确保设备的信号保护系统有效、可靠。2007.5[2刘志真邱丽霞等热电联产M北京中国电力出版社,200618循环水采暖工程的实施及展望3孙奉仲,杨祥良等热电联产技术与管理M]北京中国电力出版目前整个莱钢总的供暖面积接近400万m2,今社,00年起将从西区换热站开始逐步实施改造。在提高能4程上琬热力学理论基础M北京水利电力出版社,1976源利用效率、不需要大量增加热源的条件下,可以大[5]靳智平,王毅林等电厂汽轮机原理及系统北京中国电力出版幅增加供热面积,改善供热质量。目前还有部分生活社,20069小区如运输部、永兴园等仍然使用锅炉直接供热,下[6李建刚,杨雪萍等汽轮机设备及运行M北京中国电力出版社,2006.7步可以逐步进行改造,甚至也可以给周边的居民收稿日期:2014-11-13小区供热,在增加热负荷、提高循环水采暖效率的同作者简介:李强(1978-),男,大学本科学历,现从事汽轮机运行、汽时,可以通过征收采暖费的方式,给公司增加丰厚的轮机检修和车间技术管理工作。经济效益,在实现经济效益、环保效益的同时,可以欢迎向《冶金动力》投稿!投稿邮箱yjdlbjb(@sina.com欢迎订阅《冶金动力》!邮发代号2061金全年订价120元欢迎在《冶金动力》刊登广告!业务邮箱ydl888@163.cmYH中国煤化工ssaCNMHG