小型电厂低真空循环水供热的节能分析

高彦兵

(北京华优建筑工程设计有限责任公司，北京　100038)



小型电厂低真空循环水供热的节能分析

高彦兵

(北京华优建筑工程设计有限责任公司，北京100038)

摘要:针对热电联产电厂内存在大量循环冷却水余热的现状，提出了以电厂低真空循环水供热的模式，并结合某低真空循环水改造项目，通过实际运行数据的计算，分析了其产生的节能效益，指出低真空循环水供热对小型电厂来说是一种投资小、见效快的方式。

关键词:低真空循环水，凝汽器，供热，节能

0　引言

电站的汽轮机热循环系统的损失形式多种多样，包括锅炉系统损失、汽轮机管道损失、汽轮机级内损失、辅机系统换热损失、冷端损失等等。而冷端损失是锅炉、汽轮机系统内对整个热循环效率影响最大的一项损失。从最早的纯发电式汽轮机到后来的增加了回热系统的汽轮机再到抽汽式汽轮机，所有的努力都是为了减少汽轮机的排汽量，进而减少汽轮机排汽的冷端损失。

汽轮机采用低真空循环水供热，其基本原理是对凝汽发电机组实施低真空运行，即适当提高汽轮机的排汽压力，降低凝汽器的真空度，增加排汽温度，提高循环水的供回水温度，用循环水直接供热。将原本由凝汽器内循环水带走的热量通过用循环水进行采暖加热的方式，进行有效的利用，从而将冷端损失基本消除了。显然，这对提高汽轮机循环热效率的影响是巨大的。

小型抽汽凝汽式汽轮机在城市周边的小型热电厂中普遍存在，在不增加新的供热机组的前提下，充分利用汽轮发电机组的冷源损失(即低真空供热)在原有机组的基础上通过适当改造，从而实现低真空循环水供热，不失为一种投资省、见效快的好方式。

1　项目建设概况

1．1项目实施单位基本情况

某热电厂，位于该市西南部，距市中心1．5 km，占地面积13万m2。企业始建于1992年8月，1994年9月机组相继投产; 2006年改制为全资民营企业，是该市唯一一家热电联产的能源型企业。

企业设有设备装机容量24 MW，四炉两机，即四台75 t/h高压循环流化床锅炉;一台12 MW双抽凝汽式供热发电机组和一台12 MW抽汽背压式供热发电机组。

1．2项目建设的必要性

企业承担市区内12家工业企业的供汽和21个换热站供暖。2010年—2011年度供暖入网面积为258．6万m2，缴费面积为215．5万m2，供暖能力已基本饱和;2011年新增供热入网面积为123．3万m2;2012年又将继续增加供热面积。

由于该电厂汽轮机冷端损失过大，往年供暖质量出现问题，并且供暖入网面积继续增加;为了确保供暖需求，拓展企业市场，于2012年11月电厂实施节能改造。

1．3项目建设的依据

2012年11月，该电厂的汽轮机厂家出具该型号的汽轮机低真空运行使用说明书，从技术角度分析，该项目循环水热能提取改造后，系统稳定安全可靠，技术可行。

抽凝机组采用低真空循环水供热时，汽轮机组无需大规模改造，只需将凝汽器循环水入口及出口管路接入供热系统。从汽轮机运行角度考虑，是一种变工况运行。是将凝汽器作为一级加热器，利用排气的汽化潜热加热循环水，用循环水代替热网水供暖，从而将排气汽化潜热加以利用;热网中的供热热用户就相当于循环冷却系统中的凉水塔，循环水在凝汽器中吸收热量送至热用户散热后，再回到凝汽器重新吸热循环。

为保证凝汽器低真空安全运行，正常情况下水侧压力一般不超过0．196 MPa，因此，只能在凝汽器出水管侧设置循环水泵，低真空运行的循环水由此泵供给热用户，确保凝汽器进水压力不要超过0．25 MPa，以保证其安全运行。且为了防止停泵时瞬间均压造成的破坏性后果，必须加固凝汽器使其承压达到0．6 MPa。

2　项目具体实施方案

该项目实施后，节约冷却塔蒸发掉的水资源，同时回凝汽器的热量用来加热供暖回水。该项目改造内容如下:

1)凝汽器改造。

改善凝汽器换热系统，将凝汽器内部旧铜管全部更新，并加厚铜管壁厚;

将凝气器循环水流程由双路双流程改为单路四流程，两套系统可由电动阀门切换，方便灵活，安全可靠;

考虑机组低真空循环水供热后，凝汽器承受压力升高，确保事故状态下，凝汽器的安全，对凝汽器端盖进行密封、加固;

2)供热管网系统改造。

安装卷焊钢管DN600，DN500，DN450，DN200等规格;安装DN600、涡轮DN500，DN450等阀门及管件;

3)汽轮机附属设备冷却水系统改造。

安装卷焊钢管DN350，DN300，DN250，DN200等规格;安装循环水泵、阀门等设备;

4)运行技术优化配置。

采用集中供热系统首站优化配置及运行技术，在一次供水管道之间安装连通管道，通过连通管道调节供水流量，以实现供水流量合理分配。

通过改造实现高效、节能、环保的要求。该项目建设将为客户节约大量能源及建设投资，创造客观的社会效益及经济效益。

3　项目数据分析

3．1节能计算方法

由于企业原运行模式为循环水自凝汽器流出后全部进入冷却水塔冷却，其中热能全部损失掉，也不存在回收，因此仅对企业进行低真空循环水供热改造后回收的热量进行测量即可得出节能量数据。

通过对测试时间内循环水通过凝汽器所回收到的热量、凝汽器进出侧循环水温度、流量、压力进行计量，综合评价设备的节能情况。

3．2节能效果实测

1)测试时间:2013．2．21—2013．2．24——汽轮机低真空循环水供热项目运行过程测试。

2)汽轮机低真空循环水供热项目运行过程测试数据如表1所示。

表1　汽轮机低真空循环水供热项目测试结果一览表

3)运行过程测试数据分析。由表1可以看出，凝汽器进出口循环水温度基本保持一致，温差稳定，循环水流量也基本一致，可以有效保证取暖效果。

回收热量计算。由表1可以看出，汽轮机低真空循环水供热项目回收的热量稳定连续，由此可以计算出整个取暖期的回收热量。

由连续3 d的监测记录可以得出，平均回收热量为52．84 GJ/h，由此可以计算一个完整取暖期的节能量，计算公式如下:

其中，G为取暖期节能量，GJ;g为单位时间平均节能量，GJ/h; h为每天运行时间，h/d;d为供暖期长度，d。

由式(1)得:

综上所述，在汽轮机低真空循环水供热项目投入运行后，每小时可回收热能52．84 GJ，折合标煤1．802 9 t，现该市取暖期为151 d，由此可以得出，一个供暖期可以回收热能191 492．2 GJ，可折合标准煤6 533．87 t。

4　结语

低真空循环水供热是为了满足节能和环保要求而发展起来的一项节能新技术，是热电企业节约能源、改善环境、深化热电联产的有效措施。这种供热方式可以使做功发电的蒸汽热能得到充分利用，减少汽轮机凝汽器中的冷源损失，节约大量的能源，同时也能带来一定的经济效益和环境效益。

1)供热机组低真空运行时，在保证供热热水60℃左右，回水温度50℃左右的情况下，低真空运行的安全可靠运行是可以实现的。在不增加新的供热机组的前提下，在原有机组的基础上通过低真空循环水供热不失为一种投资省、见效快的好方式。

2)低真空运行给汽轮机运行带来一系列事关安全性的重要问题。综合理论和实际运行情况，从汽轮机本体情况看，汽轮机排汽压力在30 kPa～40 kPa时，汽轮机本体叶片仍具有较高的安全性，不存在安全性问题。汽轮机凝汽器在不作改动或适当加强的情况下，可保安全运行。但毕竟提高了排汽温度，应在实际运行中密切关注，防止因管材与壳体膨胀不均造成的脱胀等意外情况出现。

参考文献:

［1］马晓红，安威霞．低真空循环水供热存在的问题及解决办法［J］．煤气与热力，2007，27(10):70-72．

Analysis on low vacuum circulating water
heating energy-saving on the small-scale power plant

Gao Yanbing
(Beijing Huayou Building Engineering Design Co．，Ltd，Beijing 100038，China)

Abstract:In light of large amount of cycling cooling water waste heat status of thermal-electric power manufacturer plant，the paper puts forward low vacuum circulating water heating mode．Combining with the low vacuum circulating water transformation project，through calculating actual operation data，it analyzes its energy saving efficiency，and finally points out that:low vacuum circulating water heating is a small-investment and fast-efficiency method for small-scale power plant．

Key words:low vacuum circulating water，condenser，heat supply，energy saving

作者简介:高彦兵(1980-)，男，工程师

收稿日期:2015-10-19

文章编号:1009-6825(2016)01-0200-03

中图分类号:TU201．5

文献标识码:A