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(qiáng)(山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司能源動(dòng)力廠,山東萊蕪27126)【摘要】通過對(duì)循環(huán)水采暖系統(tǒng)的理論分析,結(jié)合對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的適應(yīng)性改造,滿足能源優(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(tǒng)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【中圖分類號(hào)】TK2641【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】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(qū)目前主要是采用蒸汽換熱采暖的方式,部分相對(duì)偏遠(yuǎn)的小區(qū)仍然采用熱水鍋爐采暖。隨著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(yīng)日趨緊張,目前的采暖方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足冬季采暖不斷增長(zhǎng)的需要。從能源充分利用的角度,應(yīng)從進(jìn)一步提高現(xiàn)有能源的利用效率著手,提高供暖質(zhì)量及滿足當(dāng)前供暖面積不斷增加的需要。采用汽輪機(jī)循環(huán)水采暖是解決這一問題的理想選擇。2汽輪機(jī)循環(huán)水采暖的工作原理及意義圖1裝有一級(jí)調(diào)節(jié)抽汽的機(jī)組2.1工作原理將汽輪發(fā)電機(jī)組的凝汽器及循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行適個(gè)汽輪機(jī)當(dāng)改造,提高機(jī)組的排汽壓力,即降低真空度運(yùn)行。使凝汽器汽側(cè)絕對(duì)壓力至0038MPa左右,排汽溫峰加熱器供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵發(fā)電機(jī)度達(dá)76℃,經(jīng)過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)水泵供熱用戶采暖,回水經(jīng)過過濾器再進(jìn)入凝汽器,進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)組的循環(huán)冷卻。抽汽機(jī)組與循環(huán)水供熱系統(tǒng)中國(guó)煤化工CNMHG的比較見圖1、圖2。圖2汽輪發(fā)電機(jī)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(jié)能原理及分析221充分利用汽輪機(jī)乏汽中的熱量,來滿足冬季5.1純凝機(jī)組系統(tǒng)與循環(huán)水余熱采暖系統(tǒng)的比較生活采暖的需要,同時(shí)提高了機(jī)組的循環(huán)熱效率。循圖3、圖4是某電廠熱電聯(lián)產(chǎn)與純凝發(fā)電系統(tǒng)環(huán)冷卻水吸收了乏汽的熱量,不通過冷水塔散向大的能流圖的比較。氣而全部供熱用戶,避免了巨大的冷源損失,大幅度提高了機(jī)組的絕對(duì)熱效率。輸電電網(wǎng)損失7222實(shí)現(xiàn)了用較低品味的熱能,來滿足低品位的發(fā)電冷源損失79采暖需求符合能源梯級(jí)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(tǒng)戶后凝結(jié)水無法回收的工質(zhì)損耗,節(jié)省的抽汽可用于增加發(fā)電負(fù)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(tǒng)能流圖面積,同時(shí)可以替代現(xiàn)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(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。225投資少,見效快。不需要大規(guī)模投資,只要對(duì)可用熱能50汽輪機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行局部的改造,滿足安全運(yùn)行的需要,即可實(shí)現(xiàn)發(fā)電供熱兩不誤的需要。能量總輸入熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)3實(shí)施方案可用電能3531提高汽輪機(jī)排氣壓力至0.038~0045MPa,使排氣溫度達(dá)到76-80℃,滿足加熱循環(huán)水的需要。圖4熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能流圖32對(duì)汽輪機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造,滿足汽由圖3、圖4兩種系統(tǒng)的能流圖可以看出,輸出輪機(jī)運(yùn)行工況改變后的安全運(yùn)行要求。相同的電能(均為35個(gè)單位),在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中,4改造后帶來的主要問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(jī)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(jī)組的發(fā)電能力減小,同系統(tǒng)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。著巨大的冷源損失,達(dá)65%之多,加上輸電電網(wǎng)損42由于機(jī)組偏離了設(shè)計(jì)工況,盡管調(diào)速汽門全失,總損失量高達(dá)86個(gè)單位,因此需要輸入燃料開,仍將無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)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(tǒng)的能源利用效率遠(yuǎn)大于純凝機(jī)組的能源軸向推力增大,動(dòng)靜間相對(duì)膨脹增大,機(jī)組振動(dòng)增利用效率大52熱電聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)44機(jī)組的末級(jí)葉片鼓風(fēng)損失將增大,機(jī)組相對(duì)內(nèi)分析情況見圖5效率降低。燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)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(duì)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(zhuǎn)換特點(diǎn)溫會(huì)迅速升高,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成軸瓦燒毀,或發(fā)電機(jī)超熱電聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn),不僅表現(xiàn)為調(diào)整了熱能、電能溫?fù)p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(xiàn)在48發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行受供熱系統(tǒng)的直接影響。電負(fù)由于熱能供中國(guó)煤化工量利用方面的荷的調(diào)整會(huì)對(duì)供熱溫度造成影響,同時(shí)供熱負(fù)荷的好處,做到CNMHG合理用能,能盡改變對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來反作用。其用。冶金動(dòng)力2015年第3期METALLURGICAL POWER5.3循環(huán)水余熱釆暖節(jié)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(jī)組中,根據(jù)熱力學(xué)第二定律,由用來對(duì)外供熱,完全沒有冷源損失,使系統(tǒng)熱耗率大于系統(tǒng)中不可避免地存在著大量的冷源損失,這部幅降低,提高了熱電廠的經(jīng)濟(jì)性。分熱能品位低,數(shù)量大,造成了純凝機(jī)組的熱效率較5,4循環(huán)水采暖節(jié)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(yīng)相等的原則,若通過鍋爐燃燒,直接把燃料高品位的能量大幅貶可計(jì)算熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)煤量,即為分產(chǎn)總標(biāo)準(zhǔn)煤值為低品位的能量使用,會(huì)造成能源的巨大浪費(fèi)利耗量Bd與聯(lián)產(chǎn)總標(biāo)準(zhǔn)煤耗量B之差。通過理論用效率大幅降低。推導(dǎo)可知,熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)煤條件為供熱機(jī)組的熱化發(fā)熱電聯(lián)產(chǎn)過程中,蒸汽先在汽輪機(jī)中做完功然電比ⅹ大于臨界熱化發(fā)電比X]才能實(shí)現(xiàn)節(jié)煤,即后供熱,將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為高參數(shù)、高品位的熱實(shí)際的熱負(fù)荷越大,熱電廠發(fā)電節(jié)煤越多。能用以發(fā)電,這與燃料在鍋爐中燃燒直接轉(zhuǎn)換為低通過以上分析可知,循環(huán)水采暖實(shí)現(xiàn)了熱力系參數(shù)、低品位的熱能相比,鍋爐中的換熱溫差ΔTb統(tǒng)的冷源損失全部進(jìn)行供熱,當(dāng)熱負(fù)荷高于臨界熱及相應(yīng)的火用損ΔEb減小,大大減小了能量轉(zhuǎn)換和負(fù)荷時(shí),才能保證熱電聯(lián)產(chǎn)(循環(huán)水供熱)系統(tǒng)有較利用過程中的不可逆性,降低了做功能力損失,燃料高的熱效率。實(shí)際工作中,當(dāng)熱負(fù)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使部分循環(huán)水進(jìn)入涼水塔系統(tǒng)進(jìn)行冷卻,才能保位的熱能對(duì)外供熱,避免了工質(zhì)的冷源損失,極大地證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)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(jié)約了能源,達(dá)到了“熱白白的對(duì)外放熱,增加了系統(tǒng)的熱量損失,造成系統(tǒng)盡其用”的目的。熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)約能源情況用圖6進(jìn)運(yùn)行的效率下降。行說明。6循環(huán)水采暖的主要缺點(diǎn)T通過以上分析可知,利用循環(huán)水作為熱源進(jìn)行h0采暖,除了有節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)之外,還存在以下缺點(diǎn)6.1當(dāng)熱負(fù)荷較低時(shí),循環(huán)水采暖系統(tǒng)運(yùn)行的總熱效率是降低的,是不經(jīng)濟(jì)的;只有熱負(fù)荷高于臨界熱hhA負(fù)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(jī)組的運(yùn)行將受到供熱系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行模式,這將對(duì)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(tǒng)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,由于供熱管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)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(tǒng)補(bǔ)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,同時(shí)由于管網(wǎng)系w=hoh =(ho-hha)-(hh-hh=wia-4qh(1)統(tǒng)長(zhǎng)、污物、雜質(zhì)較多容易造成凝汽器銅管堵塞對(duì)理想供熱循環(huán)對(duì)外供熱量:發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)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(duì)外供熱量71為了保證循環(huán)水系統(tǒng)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(bǔ)水裝置,確保汽輪機(jī)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(yùn)行需要對(duì)=(wia-gha/go=na=l冷油器及空冷中國(guó)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(tǒng)確保設(shè)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(duì)凝汽器系統(tǒng)進(jìn)行加固,(下轉(zhuǎn)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(jié)語(yǔ)處理后分別對(duì)3、89進(jìn)行了監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)如表該機(jī)組經(jīng)過簡(jiǎn)易處理后,3°軸承軸向振動(dòng)數(shù)據(jù)2所示。基本維持在10μm左右,通過處理避免了軸承長(zhǎng)時(shí)表2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)間振動(dòng)波動(dòng)造成的基礎(chǔ)松動(dòng)惡化,同時(shí)避免了長(zhǎng)時(shí)振動(dòng)速度(mm/s)振動(dòng)位移/m間停機(jī)檢修,不僅有效保證了公司的自有發(fā)電量,而測(cè)噗位置處理前處理后處理前處理后且節(jié)省了大量維修費(fèi)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(xiàn)從事設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作70.6(上接第30頁(yè))或更換為強(qiáng)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(dāng)前滿足排氣壓力升高、循環(huán)水壓力升高后的設(shè)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(qiáng)度要求。暖,是當(dāng)前推進(jìn)節(jié)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)水清潔無雜質(zhì),保持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)展空間。行[參考文獻(xiàn)]75凝汽器真空降低后,及時(shí)修改低真空熱力保護(hù)閆水保電站熱力系統(tǒng)節(jié)能原理與方法北京中國(guó)電力出版社定值,確保設(shè)備的信號(hào)保護(hù)系統(tǒng)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(guó)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(guó)電力出版目前整個(gè)萊鋼總的供暖面積接近400萬m2,今社,00年起將從西區(qū)換熱站開始逐步實(shí)施改造。在提高能4程上琬熱力學(xué)理論基礎(chǔ)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,王毅林等電廠汽輪機(jī)原理及系統(tǒng)北京中國(guó)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(qū)如運(yùn)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(jī)設(shè)備及運(yùn)行M北京中國(guó)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(qū)供熱,在增加熱負(fù)荷、提高循環(huán)水采暖效率的同作者簡(jiǎn)介:李強(qiáng)(1978-),男,大學(xué)本科學(xué)歷,現(xiàn)從事汽輪機(jī)運(yùn)行、汽時(shí),可以通過征收采暖費(fèi)的方式,給公司增加豐厚的輪機(jī)檢修和車間技術(shù)管理工作。經(jīng)濟(jì)效益,在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(hào)2061金全年訂價(jià)120元?dú)g迎在《冶金動(dòng)力》刊登廣告!業(yè)務(wù)郵箱ydl888@163.cmYH中國(guó)煤化工ssaCNMHG