串联一体式热网加热器

崔建新，王君，刘美玉，荣连军

（北京湘环时代科技有限公司，北京 102300）

目前，我国的能源消耗总量大，污染物排放量高。“节能减排”是“十四五”期间我国社会经济发展的一个重要核心。提高能源利用率、加强余热回收利用是节约能源、降低碳排放、保护环境的根本措施。落实节约资源和保护环境基本国策，以提高能源利用效率和改善生态环境质量为目标，以推进供给侧结构性改革和实施创新驱动发展战略为动力，坚持政府主导、企业主体、市场驱动、社会参与，加快建设资源节约型、环境友好型社会，确保完成“十三五”节能减排约束性目标，保障人民群众健康和经济社会可持续发展。

1 热网加热器概述

热网加热器是热网系统的关键设备，是热电厂的主要设备之一，其主要功能是利用汽轮机的抽汽或从锅炉引来的蒸汽（加热介质）来加热热水供应系统中的循环水以满足供热用户要求，从而实现热电联产。热网加热器分基本热网加热器和高峰热网加热器两种。基本热网加热器是在整个供热期间一直连续工作，承担基本热负荷即满足绝大部分供热期间用户对热水温度的要求。在冬季最冷的时候，串联在基本热网加热器后，提高供热的热水温度以满足用户对更高水温要求的热网加热器，称为高峰热网加热器。

2 串联一体式热网加热器利用分析

以采暖供热为例，根据我国高温水供热系统的技术指标要求：供热水温度130℃,回水温度70℃。目前，国内所有电厂所采用的高温水产生方式都是0.5～0.8MPa（g）的过热蒸汽通过汽水换热器转换为热水后向外提供。在这种工作状态下，大量过热蒸汽进入热网加热器就存在很大的压差能量浪费。因此，蒸汽分级加热技术应运而生。

电厂供热热水从70℃加热到130℃，加热温升为60℃。供热机组的采暖抽汽抽出的过热蒸汽一分为二，一部分经过功热式背压汽轮机做功后降至0.1MPa(a)，所产生的乏汽将回水从70℃加热至90℃；另一部分采暖抽汽蒸汽将90℃的热水加热至130℃，实现了“蒸汽分级加热”。目前，蒸汽分级加热系统中包含一台为基本热网加热器，一台为高峰热网加热器，投资大、两台热网加热器之间热网水存在热损失。本技术中，将两台热网加热器合并成一台串联一体式热网加热器，加热器分成低温段和高温段两部分，热网水先经过低温段将水温从70℃加热到90℃，再经过高温段将90℃的热水加热到130℃。加热器低温段加热蒸汽采用功热式背压汽轮机的排汽，高温段加热蒸汽采用供热机组的采暖抽汽。此项技术减少了分体式热网加热器之间较长的连接管道，降低了管道的热损失。

3 运行方式

采暖期间，串联一体式热网加热器投入运行，根据热网水回水温度调节功热汽轮机的调节汽门来满足热网加热器低温段的进汽要求，将热网回水温度提高30～40℃，并配合调节主机的采暖抽汽抽汽量来保证热网加热器高温段的进汽量。低负荷运行条件下，根据采暖的热网循环水量及温度，可以关闭热网加热器高温段的进汽阀门，此时，仅投入功热汽轮机，做功后的乏汽可以将热网循环水加热到满足用户需求的条件。热网加热器的疏水泵采用变频调节的方式，以满足低负荷及正常符合条件下热网加热器的疏水输送。

4 串联一体式热网加热器与分体式热网加热器的对比分析

串联一体式热网加热器的体积要比正常分体式热网加热器的体积大，结构较分体式热网加热器复杂，投资高于单台分体式热网加热器投资。

串联一体式热网加热器的系统简单，管道节省，热网水管道热损失小。节省了疏水泵的数量，采用串联一体式热网加热器的热网首站的整体占地面积要小于分体式热网加热器的占地面积，总的投资费用要降低。

5 案例分析

以某热电厂为例，电厂装机规模为2×350MW级机组。为了节能和地区采暖供热的需要，利用汽轮机抽汽进行采暖供热。目前，电厂汽轮机采用中压缸导汽管排汽供热，供汽汽压力为0.5MPa(a)，抽汽温度为338℃。两台机组最大抽汽量为700t/h，1号机组最大抽汽量为350t/h；2号机组最大抽汽量为350t/h。目前实际采暖面积为700万平方米，采暖热负荷为336MW，按照一次网热网回水温度70℃供水温度为130℃供回水温差为60℃。热网循环水总量为4815t/h，对应于单台机组的热网循环水量为2408t/h。现对热网首站进行改造采用两台功热背压汽轮机加串联一体式热网加热器。一部分经过功热背压汽轮机做功后，乏汽作为串联一体式热网加热器低温段的加热汽源对热网回水进行加热，另一部分作为串联一体式热网加热器高温段的加热汽源对热网回水进行进一步加热。两台功热背压汽轮机参数选择为进汽压力为0.5MPa(a)，进汽温度为338℃，进汽焓为3143kJ/kg；排汽压力为0.1MPa(a)，排汽温度为210℃，排汽焓为2895kJ/kg；排汽压力下饱和水焓为418kJ/kg；进汽流量为80t/h,发电功率为6000kW。低温段蒸汽可以将2408t/h热网水加热的温升为：Δt=80×(2895-418)/4.18×2408=19.6℃，将热网水从89.6℃加热到130℃需要的主机的蒸汽量为：Q=2408×4.18×40.4/(3143-640）=162.5t/h。

按照本技术，在低压蒸汽能源梯级利用的系统中可以将两台的热网加热器做成串联蒸汽加热热网加热器。这样可以大大节省投资和降低热损失。

6 结语

节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。国家鼓励工业企业采用热电联产、余热余压利用等先进的用能监测和控制等技术。本技术体现了蒸汽串联加热及热能梯级利用的节能技术思路，符合能源节约与资源综合利用技术范畴，并且可以节省工程的投资费用。综上所述，随着国家对节能环保的大力提倡，本技术在电厂的节能领域会有很大的发展空间，能够带来更高的效益和对能源的综合利用。