减温减压器和压力匹配器在供热系统中的热经济性分析

马家贵

摘 要：介绍了减温减压器和压力匹配器的基本工作原理，提出了使用压力匹配器能有效解决供热系统中供、需参数的不一致问题。通过实例比较了在供热系统中使用压力匹配器与减温减压器所产生的经济效益。

关键词：供热系统；减温减压器；压力匹配器；热经济性

中图分类号：TU995 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.119

1 减温减压器的工作原理和使用情况

减温减压器是将高参数蒸汽降为低参数蒸汽的专业设备，其工作原理是对热源（电站、工业锅炉和热电厂等）输送来的一次（新）蒸汽压力、温度进行减温、减压，使其二次蒸汽的压力、温度达到生产工艺要求。

现某供热工程共需要1.3 MPa、250 ℃的过热蒸汽约11 t/h，而现在已有汽源所提供的蒸汽参数只有2种：①3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽；②1.0 MPa、300 ℃的低压蒸汽。只有对中压蒸汽减温、减压，才能满足使用。由能量平衡原理得出：

Q1+Qs=Q2. （1）

Q1×h1+Qs×hs=Qn×hn. （2）

式（1）（2）中：Q1中压蒸汽流量，t/h；h1中压蒸汽焓值，kJ/kg；Q2低压蒸汽流量，t/h；h2低压蒸汽焓值，kJ/kg；Qs减温水流量，t/h；hs减温水焓值，kJ/kg；Qn新蒸汽流量，t/h；hn新蒸汽焓值，kJ/kg

式（1）（2）中未考虑汽水损失，且假定减温水全部转变为蒸汽。通过计算得出，新蒸汽约为10 t/h，减温水约为1 t/h，全年新蒸汽约需1.0×105 t。这部分蒸汽导致机组减少发电约1 000 kW·h，每年减少发电7.0×106 kW·h（设备年运行均以7 000 h计算）。通过以上分析可知，每小时近10 t的新蒸汽直接被减温、减压成较低等级的蒸汽，热能梯度没有得到利用，并不节能，长期投用后无法合理利用蒸汽的热能梯度，能源浪费严重，电站整体的热效率较低。

2 压力匹配器的工作原理和使用情况

压力匹配器是提高低压蒸汽压力的专用设备，其原理是利用高压蒸汽（驱动蒸汽），通过喷咀喷射产生的高速气流将低压蒸汽吸入，使其压力和温度提高，使高压蒸汽的压力和温度降低，从而使低压蒸汽的参数满足不同用户企业的要求，利用了以往无法利用的蒸汽，达到了节能的目的。压力匹配器中装有针型调节阀，能保证用汽蒸汽压力在流量30%～100%的范围内不变。

据统计，一般工况下，低压参数蒸汽都含有较大的余量。根据压力匹配器的原理和可使用汽源的压力情况不难看出，1.0 MPa、300℃的低压蒸汽可作为压力匹配器的低参数蒸汽使用，而3.7 MPa的中压蒸汽可作为压力匹配器喷射推动力蒸汽。因此，这两种蒸汽能满足压力匹配器的使用要求。

同样不考虑汽水损失，且假定减温水全部转变为蒸汽，某供热工程共需要1.3 MPa、250 ℃的过热蒸汽约11 t/h，设进入压力匹配器中的压蒸汽参数3.7 MPa、380 ℃为Q1，t/h，低压蒸汽1.0 MPa、300 ℃为Q2，t/h，由热量平衡原理得出：

Q1×103×hl+ Q2×103×h2=10×103×hn1. （3）

Q1+Q2=10. （4）

式（3）（4）中：Q1、Q2、h1、h2同上，hn1匹配后的蒸汽焓值，kJ/kg。

根据实际工作参数值，即可求得Q1=4.36 t/h和Q2=6.64 t/h。

由计算可知，使用3.7 MPa、380 ℃中压蒸汽4.36 t/h和1.0 MPa、300 ℃低压蒸汽6.64 t/h混合后，通过压力匹配器可产生10 t/h1.3 MPa、320 ℃蒸汽，再投入约1 t/h的减温水即可满足某工程外供所需的蒸汽参数要求。因此，使用压力匹配器实现蒸汽压力匹配是可行的。这部分被使用的中压蒸汽可使机组减少发电约400 kW·h，每年减少发电2.8×106 kW·h（设备年运行均以7 000 h计算），能有效地解决蒸汽压力匹配问题，可适用于供热系统中供、 需参数的不一致问题，避免使用减温减压器所产生的节流损失，从而提高热经济性，是一种高效的节能产品。

3 效益比较

根据以上减温减压器方案和压力匹配器方案需要使用的不同品质的参数的流量，压力匹配器方案更多地利用了低能级的蒸汽。使用减温减压器每年消耗中压蒸汽70 000 t，减温水7 000 t，使用压力匹配器每年消耗中压蒸汽3.05×106 t，低压蒸汽4.65×106 t，减温水7 000 t。但从能量转换的角度考虑，每吨3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽折算成标煤约108 kg/h，每吨1.0 MPa、300 ℃的中压蒸汽折算成标煤约104 kg/h。因此，使用压力匹配器每年节约能量折算成标煤约186 t/h（设备年运行均以7 000 h计算）。每吨标煤按照900元计算，每年直接节约费用约16.7万元。因此，在供热系统中，压力匹配器具有更高的经济效益，是挖潜增效的手段之一。

压力匹配器供热与减温减压器供热相比较，由于使用的中压蒸汽更少，所以，增加了汽轮机的热化发电量。以上计算结果说明了使用压力匹配器将少用6.64 t/h参数为3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽。由于低压蒸汽不能用于发电，如果这部分中压蒸汽用来发电，则每年会增加发电量7.2×106 kW·h（设备年运行均以7 000 h计算）。每度电量按照0.4元计算，每年直接节约费用约288万元。

由此可见，就以上供热系统运行工况而言，使用压力匹配器方案可以产生经济效益约304万元。因此，用高参数蒸汽提升低参数蒸汽达到中间参数蒸汽，可利用一部分已做功发电的低压蒸汽减少冷凝损失，增加热经济性，这是压力匹配器供热的主要优点。但目前压力匹配器的运行噪声较大，必须增设专用的隔音罩。此外，因多设置了1条进口低压管道，管道在厂房内的布置需要更多空间，同时，投资成本会相应增加。

4 结束语

综上所述，使用压力匹配器有效提高了供热系统的热经济性，从而节省减温水系统的投资。根据生产厂家提供的设备资料，同吨位的压力匹配器的价格与减温减压器相当，在较短的时间内就可收回投资，且在技术上较为成熟，设备结构简单，安全性和可靠性较高，安装、使用方便。因此，建议在建设热网时，在各方面条件具备的情况下安装压力匹配器，从而为电厂热电联产节能降耗作出更大的贡献。

〔编辑：张思楠〕