循環(huán)水采暖技術(shù)高效利用前景及展望

冶金動(dòng)力015年第3METALLURGICAL POWER總第18公熱電s感s循環(huán)水采暖技術(shù)高效利用前景及展望李強(山東鋼鐵集團萊蕪分公司能源動(dòng)力廠(chǎng),山東萊蕪27126)【摘要】通過(guò)對循環(huán)水采暖系統的理論分析,結合對汽輪發(fā)電機組的適應性改造,滿(mǎn)足能源優(yōu)質(zhì)優(yōu)用及冬季供暖的需要,并分析了循環(huán)水供熱系統的優(yōu)缺點(diǎn),提出了改造措施建議【關(guān)鍵詞】循環(huán)水采暖,凝汽器能源利用【中圖分類(lèi)號】TK2641【文獻標識碼】B【文章編號】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前言萊鋼生活供暖小區目前主要是采用蒸汽換熱采暖的方式,部分相對偏遠的小區仍然采用熱水鍋爐采暖。隨著(zhù)近幾年采暖面積的增加及人們生活水平Dhb ho的不斷提高,能源供應日趨緊張,目前的采暖方式遠遠不能滿(mǎn)足冬季采暖不斷增長(cháng)的需要。從能源充分利用的角度,應從進(jìn)一步提高現有能源的利用效率著(zhù)手,提高供暖質(zhì)量及滿(mǎn)足當前供暖面積不斷增加的需要。采用汽輪機循環(huán)水采暖是解決這一問(wèn)題的理想選擇。2汽輪機循環(huán)水采暖的工作原理及意義圖1裝有一級調節抽汽的機組2.1工作原理將汽輪發(fā)電機組的凝汽器及循環(huán)水系統進(jìn)行適個(gè)汽輪機當改造,提高機組的排汽壓力,即降低真空度運行。使凝汽器汽側絕對壓力至0038MPa左右,排汽溫峰加熱器供熱系統循環(huán)水泵發(fā)電機度達76℃,經(jīng)過(guò)換熱后使凝汽器的循環(huán)冷卻水出水溫度可升高至70℃,經(jīng)供熱管網(wǎng)循環(huán)水泵供熱用戶(hù)采暖,回水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器再進(jìn)入凝汽器,進(jìn)行汽輪發(fā)電機組的循環(huán)冷卻。抽汽機組與循環(huán)水供熱系統中國煤化工CNMHG的比較見(jiàn)圖1、圖2。圖2汽輪發(fā)電機循環(huán)水余熱采暖示意圖2015年第3期冶金動(dòng)力總第181期METALLURGICAL POWER22意義5節能原理及分析221充分利用汽輪機乏汽中的熱量,來(lái)滿(mǎn)足冬季5.1純凝機組系統與循環(huán)水余熱采暖系統的比較生活采暖的需要,同時(shí)提高了機組的循環(huán)熱效率。循圖3、圖4是某電廠(chǎng)熱電聯(lián)產(chǎn)與純凝發(fā)電系統環(huán)冷卻水吸收了乏汽的熱量,不通過(guò)冷水塔散向大的能流圖的比較。氣而全部供熱用戶(hù),避免了巨大的冷源損失,大幅度提高了機組的絕對熱效率。輸電電網(wǎng)損失7222實(shí)現了用較低品味的熱能,來(lái)滿(mǎn)足低品位的發(fā)電冷源損失79采暖需求符合能源梯級利用的要求提高了能源利用效率。循環(huán)水采暖替代了原來(lái)大量較高品位的0.8MPa、270℃的工業(yè)抽汽,減少了因抽汽供熱用能量總輸純凝發(fā)電及輸電系統戶(hù)后凝結水無(wú)法回收的工質(zhì)損耗,節省的抽汽可用于增加發(fā)電負荷,提高了能源的充分利用?？捎秒娔?522.3在不增加熱源的條件下,可以大幅增加采暖圖3純凝發(fā)電系統能流圖面積,同時(shí)可以替代現有的采暖鍋爐,減少燃煤造成的環(huán)境污染,有較好的環(huán)保效益及社會(huì )效益。損失15224提高了熱電聯(lián)產(chǎn)系統的經(jīng)濟效益。225投資少,見(jiàn)效快。不需要大規模投資,只要對可用熱能50汽輪機循環(huán)水系統進(jìn)行局部的改造,滿(mǎn)足安全運行的需要,即可實(shí)現發(fā)電供熱兩不誤的需要。能量總輸入熱電聯(lián)產(chǎn)系統3實(shí)施方案可用電能3531提高汽輪機排氣壓力至0.038~0045MPa,使排氣溫度達到76-80℃,滿(mǎn)足加熱循環(huán)水的需要。圖4熱電聯(lián)產(chǎn)系統能流圖32對汽輪機循環(huán)水系統進(jìn)行適應性改造,滿(mǎn)足汽由圖3、圖4兩種系統的能流圖可以看出,輸出輪機運行工況改變后的安全運行要求。相同的電能(均為35個(gè)單位),在熱電聯(lián)產(chǎn)系統中,4改造后帶來(lái)的主要問(wèn)題分析總的損失僅為15個(gè)單位,需要輸入的燃料為100個(gè)41由于真空度的降低蒸汽在汽輪機葉片上的焓單位這樣總的能源利用效率為85%。在純凝發(fā)電降減少,做功能力降低,使機組的發(fā)電能力減小,同系統中輸出同樣多即35個(gè)單位的電能由于存在時(shí)汽耗率增大。著(zhù)巨大的冷源損失,達65%之多,加上輸電電網(wǎng)損42由于機組偏離了設計工況,盡管調速汽門(mén)全失,總損失量高達86個(gè)單位,因此需要輸入燃料開(kāi),仍將無(wú)法實(shí)現發(fā)電機滿(mǎn)負荷運行。121個(gè)單位,這樣能源利用效率僅為289%。因此熱43由于后汽缸溫度升高,后汽封漏汽量將增大;電聯(lián)產(chǎn)系統的能源利用效率遠大于純凝機組的能源軸向推力增大,動(dòng)靜間相對膨脹增大,機組振動(dòng)增利用效率大52熱電聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)44機組的末級葉片鼓風(fēng)損失將增大,機組相對內分析情況見(jiàn)圖5效率降低。燃料化學(xué)能轉換轉換高位熱能電能較高質(zhì)量)「貶值)L(低質(zhì)量)(高質(zhì)量)電用戶(hù)45凝汽器承受的壓力增大。4.6凝汽器外殼與銅管(或不銹鋼管)的相對膨脹差增大,可能會(huì )造成銅管端部脹口松動(dòng),產(chǎn)生泄漏。低位熱能}→熱用戶(hù)47冷油器、空冷器的冷卻效果變差,出口油溫、風(fēng)圖5熱電聯(lián)產(chǎn)能量轉換特點(diǎn)溫會(huì )迅速升高,嚴重時(shí)會(huì )造成軸瓦燒毀,或發(fā)電機超熱電聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn),不僅表現為調整了熱能、電能溫損壞事故。之間的關(guān)系,使能量的質(zhì)量得以合理利用,還體現在48發(fā)電機組的運行受供熱系統的直接影響。電負由于熱能供中國煤化工量利用方面的荷的調整會(huì )對供熱溫度造成影響,同時(shí)供熱負荷的好處,做到CNMHG合理用能,能盡改變對機組的安全穩定運行帶來(lái)反作用。其用。冶金動(dòng)力2015年第3期METALLURGICAL POWER5.3循環(huán)水余熱釆暖節能分析理想放熱量q和蒸汽做功的不可逆熱損失△q均在純凝式發(fā)電機組中,根據熱力學(xué)第二定律,由用來(lái)對外供熱,完全沒(méi)有冷源損失,使系統熱耗率大于系統中不可避免地存在著(zhù)大量的冷源損失,這部幅降低,提高了熱電廠(chǎng)的經(jīng)濟性。分熱能品位低,數量大,造成了純凝機組的熱效率較5,4循環(huán)水采暖節煤條件低。而在生活采暖中,恰恰需要大量低品位的熱能按照熱電聯(lián)產(chǎn)及分產(chǎn)的能量供應相等的原則,若通過(guò)鍋爐燃燒,直接把燃料高品位的能量大幅貶可計算熱電聯(lián)產(chǎn)系統的節煤量,即為分產(chǎn)總標準煤值為低品位的能量使用,會(huì )造成能源的巨大浪費利耗量Bd與聯(lián)產(chǎn)總標準煤耗量B之差。通過(guò)理論用效率大幅降低。推導可知,熱電聯(lián)產(chǎn)節煤條件為供熱機組的熱化發(fā)熱電聯(lián)產(chǎn)過(guò)程中,蒸汽先在汽輪機中做完功然電比ⅹ大于臨界熱化發(fā)電比X]才能實(shí)現節煤,即后供熱,將燃料的化學(xué)能轉換為高參數、高品位的熱實(shí)際的熱負荷越大,熱電廠(chǎng)發(fā)電節煤越多。能用以發(fā)電,這與燃料在鍋爐中燃燒直接轉換為低通過(guò)以上分析可知,循環(huán)水采暖實(shí)現了熱力系參數、低品位的熱能相比,鍋爐中的換熱溫差ΔTb統的冷源損失全部進(jìn)行供熱,當熱負荷高于臨界熱及相應的火用損ΔEb減小,大大減小了能量轉換和負荷時(shí),才能保證熱電聯(lián)產(chǎn)(循環(huán)水供熱)系統有較利用過(guò)程中的不可逆性,降低了做功能力損失,燃料高的熱效率。實(shí)際工作中,當熱負荷較低時(shí),只能通的化學(xué)能總量利用率提高。同時(shí)利用做功后的低品過(guò)使部分循環(huán)水進(jìn)入涼水塔系統進(jìn)行冷卻,才能保位的熱能對外供熱,避免了工質(zhì)的冷源損失,極大地證發(fā)電機組的正常運行,這樣反而使高溫的循環(huán)水提高了燃料的利用率,大大節約了能源,達到了“熱白白的對外放熱,增加了系統的熱量損失,造成系統盡其用”的目的。熱電聯(lián)產(chǎn)的節約能源情況用圖6進(jìn)運行的效率下降。行說(shuō)明。6循環(huán)水采暖的主要缺點(diǎn)T通過(guò)以上分析可知,利用循環(huán)水作為熱源進(jìn)行h0采暖,除了有節約能源等優(yōu)點(diǎn)之外,還存在以下缺點(diǎn)6.1當熱負荷較低時(shí),循環(huán)水采暖系統運行的總熱效率是降低的,是不經(jīng)濟的;只有熱負荷高于臨界熱hhA負荷時(shí),才能使整個(gè)循環(huán)有較高的熱效率。卜hh62發(fā)電機組的運行將受到供熱系統運行情況的gh△qh直接影響。冬季供暖工作中,為了保證供熱質(zhì)量需采取“以熱定電“的運行模式,這將對發(fā)電量的提升造成一定影響。圖6熱電聯(lián)產(chǎn)供熱循環(huán)系統的T-S圖6.3循環(huán)水采暖改造后,如果采用一次水直接供到聯(lián)產(chǎn)汽流供熱循環(huán)的吸熱量、做功量和供熱量熱用戶(hù),由于供熱管網(wǎng)系統復雜龐大傳熱介質(zhì)的有如下關(guān)系:泄漏率將比改造前大大增加,系統補水率將大幅增吸熱量:qc=ho-h,加實(shí)際供熱循環(huán)做功量:64采用一次水直接供到熱用戶(hù),同時(shí)由于管網(wǎng)系w=hoh =(ho-hha)-(hh-hh=wia-4qh(1)統長(cháng)、污物、雜質(zhì)較多容易造成凝汽器銅管堵塞對理想供熱循環(huán)對外供熱量:發(fā)電機組的安全運行造成影響。gha=gowa =(hohh)-(ho-hha=hha-hh(2)7循環(huán)水采暖改造的建議性措施實(shí)際供熱循環(huán)對外供熱量71為了保證循環(huán)水系統有足夠的冷卻流量,需要gh=go-w=(ho-hh)-(ho-h =hh-hh(3)在供熱管網(wǎng)中加裝定壓補水裝置,確保汽輪機凝汽因此有:實(shí)際供熱循環(huán)的熱效率器的正常冷卻。T=(+q)qo=[(a-△q)+(△qn+qh)]yqo72為了保證冷油器、空冷器的正常運行需要對=(wia-gha/go=na=l冷油器及空冷中國煤化工循環(huán)水冷卻即供熱循環(huán)的理想供熱循環(huán)的熱效率m和實(shí)系統確保設省CNMHG際供熱循環(huán)的熱效率m均為1聯(lián)產(chǎn)汽流供熱循環(huán)73對凝汽器系統進(jìn)行加固,(下轉第33頁(yè))2015年第3期冶金動(dòng)力總第181期METALLURGICAL POWER4處理效果5結語(yǔ)處理后分別對3、89進(jìn)行了監測,數據如表該機組經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易處理后,3°軸承軸向振動(dòng)數據2所示?；揪S持在10μm左右,通過(guò)處理避免了軸承長(cháng)時(shí)表2監測數據間振動(dòng)波動(dòng)造成的基礎松動(dòng)惡化,同時(shí)避免了長(cháng)時(shí)振動(dòng)速度(mm/s)振動(dòng)位移/m間停機檢修,不僅有效保證了公司的自有發(fā)電量,而測噗位置處理前處理后處理前處理后且節省了大量維修費用214113.584收稿日期:2014-05-18作者簡(jiǎn)介:張劍(1973-)男,山東兗州人,2000年畢業(yè)于山東工業(yè)大學(xué),大學(xué)本科學(xué)歷首席技師現從事設備狀態(tài)監測與故障診斷工作70.6(上接第30頁(yè))或更換為強度更高的承壓鋼板,以改善人們的生活質(zhì)量具有較好的社會(huì )效益。在當前滿(mǎn)足排氣壓力升高、循環(huán)水壓力升高后的設備承壓循環(huán)水采暖技術(shù)更加成熟的條件下,發(fā)展循環(huán)水采強度要求。暖,是當前推進(jìn)節能減排、提高能源利用效率的重要74凝汽器循環(huán)水入口管道要加裝除污器,確保進(jìn)手段,同時(shí)也為冬季采暖拓展了更為廣闊的新的發(fā)入凝汽器的循環(huán)水清潔無(wú)雜質(zhì),保持設備的穩定運展空間。行[參考文獻]75凝汽器真空降低后,及時(shí)修改低真空熱力保護閆水保電站熱力系統節能原理與方法北京中國電力出版社定值,確保設備的信號保護系統有效、可靠。2007.5[2劉志真邱麗霞等熱電聯(lián)產(chǎn)M北京中國電力出版社,200618循環(huán)水采暖工程的實(shí)施及展望3孫奉仲,楊祥良等熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)與管理M]北京中國電力出版目前整個(gè)萊鋼總的供暖面積接近400萬(wàn)m2,今社,00年起將從西區換熱站開(kāi)始逐步實(shí)施改造。在提高能4程上琬熱力學(xué)理論基礎M北京水利電力出版社,1976源利用效率、不需要大量增加熱源的條件下,可以大[5]靳智平,王毅林等電廠(chǎng)汽輪機原理及系統北京中國電力出版幅增加供熱面積,改善供熱質(zhì)量。目前還有部分生活社,20069小區如運輸部、永興園等仍然使用鍋爐直接供熱,下[6李建剛,楊雪萍等汽輪機設備及運行M北京中國電力出版社,2006.7步可以逐步進(jìn)行改造,甚至也可以給周邊的居民收稿日期:2014-11-13小區供熱,在增加熱負荷、提高循環(huán)水采暖效率的同作者簡(jiǎn)介:李強(1978-),男,大學(xué)本科學(xué)歷,現從事汽輪機運行、汽時(shí),可以通過(guò)征收采暖費的方式,給公司增加豐厚的輪機檢修和車(chē)間技術(shù)管理工作。經(jīng)濟效益,在實(shí)現經(jīng)濟效益、環(huán)保效益的同時(shí),可以歡迎向《冶金動(dòng)力》投稿!投稿郵箱yjdlbjb(@sina.com歡迎訂閱《冶金動(dòng)力》!郵發(fā)代號2061金全年訂價(jià)120元歡迎在《冶金動(dòng)力》刊登廣告!業(yè)務(wù)郵箱ydl888@163.cmYH中國煤化工ssaCNMHG