【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī),循環(huán)水供熱,節(jié)能
    【論文摘要】汽輪機(jī)降低真空運(yùn)行，提高循環(huán)水溫做為冬季供暖是一項(xiàng)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著的節(jié)能技術(shù)，石家莊東方熱電股份有限公司熱電一廠做為一個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)、供熱為主的小型熱電廠，通過(guò)冬季循環(huán)水供熱取得了良好的效益，文章對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的論述。

    隨著國(guó)家《能源法》的頒布實(shí)施和世界能源的日益短缺，企業(yè)的節(jié)能工作顯得越來(lái)越重要了。一個(gè)熱電廠，廠內(nèi)的綜合熱效率僅為30%～40%，其它熱量白白損失掉了，而其中最大的就是凝汽器的冷源損失，約占總損失的60%。如何降低冷源損失，提高全廠熱效率、達(dá)到節(jié)能挖潛的目的，是目前急待解決的問(wèn)題。某熱電廠是一個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)，供熱為主的小型熱電廠，機(jī)組小、熱效率較低，2001年，采用汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱的方法取得了良好的效益和較為成功的經(jīng)驗(yàn)，以下是詳細(xì)的情況介紹。?

1循環(huán)水供熱的可行性分析
    某熱電廠的機(jī)組配置為9爐6機(jī)，總產(chǎn)汽能力為530 t/h，發(fā)電能力為36 MW。利用循環(huán)水供熱，需在抽凝機(jī)組中進(jìn)行。該廠共有3臺(tái)抽凝機(jī)組，其中一臺(tái)6 MW抽凝機(jī)組采用3臺(tái)玻璃鋼冷卻塔進(jìn)行冷卻，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)位置的原因，積水池和冷卻面積偏小，冷卻效果本身就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，并且該廠所處的地區(qū)水質(zhì)硬度非常大，又位于街道邊上，運(yùn)行不久塔內(nèi)就會(huì)沉積大量的灰塵和泥垢，嚴(yán)重堵塞了填料的縫隙，致使水流不暢，必須用3臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)不斷的強(qiáng)制通風(fēng)，耗用大量的電能。盡管如此，通常循環(huán)水進(jìn)出口溫差也只有3～5 ℃。另外，由于積水池有限，塔內(nèi)沉積的泥土、雜質(zhì)等來(lái)不及沉淀就回到循環(huán)水中，這些泥垢在凝汽器銅管內(nèi)壁附著，致使銅管結(jié)垢，換熱效果差，排汽溫度升高（嚴(yán)重時(shí)高達(dá)60 ℃以上），形成換熱的惡性循環(huán)。為了解決此問(wèn)題，該廠每年必須對(duì)凝汽器銅管和冷卻塔填料進(jìn)行清理，生產(chǎn)成本提高。如果使該機(jī)組利用循環(huán)水供熱，一是可以解決冷卻塔冷卻效果不良的問(wèn)題；二是循環(huán)水采用較為潔凈的軟化水，防止了在凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢的問(wèn)題；三是該機(jī)組本身的排汽溫度高，利用循環(huán)水供熱后排汽溫度相對(duì)其它機(jī)組提高得較少，對(duì)機(jī)組的影響小。因此，在該6 MW抽凝機(jī)組上實(shí)施改造是必要的。

1.16  MW抽凝機(jī)組的技術(shù)參數(shù)
    型號(hào)：CN 6—35/9 型
    生產(chǎn)廠家：杭州汽輪發(fā)電機(jī)廠
    設(shè)計(jì)排汽溫度：36 ℃
    設(shè)計(jì)排汽壓力：0.005 9 MPa 
    設(shè)計(jì)真空值：－0.094 MPa
    循環(huán)水流量：1 400  t/h
    熱網(wǎng)供水溫度：tg≈60 ℃?供水焓值：hg=251.5kJ/kg
    熱網(wǎng)回水溫度：th≈50 ℃?回水焓值：hh=209.3kJ/kg
    循環(huán)泵電機(jī)：37 kW  3臺(tái)
    冷卻塔風(fēng)機(jī)：30 kW  3臺(tái)
1.2計(jì)算數(shù)據(jù)
     降低凝汽器真空，提高循環(huán)水溫度后的計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。?

    可以看出，如果將機(jī)組排汽溫度提高到70 ℃，機(jī)組的發(fā)電功率下降8.0%，就可將循環(huán)水溫加熱到60 ℃以上，盡管供水溫度不高，但采用低溫度大流量的方法，可滿足冬季采暖的需求。

1.3循環(huán)水供熱可帶采暖面積計(jì)算
    石家莊市單位采暖面積所需熱量為0.064 kW/m2；循環(huán)水放出熱量為16 411kW；可供采暖面積為25.6 萬(wàn)m2。
    根據(jù)理論計(jì)算，此方案是可行的。

2機(jī)組及管網(wǎng)的安全性分析
    由于機(jī)組提高排汽溫度，降低凝汽器真空，改變了機(jī)組的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，勢(shì)必對(duì)機(jī)組造成一定的影響，為保障機(jī)組安全，解決了以下問(wèn)題。
2.1凝汽器承壓?jiǎn)栴}
    該廠所帶熱用戶處于平原地區(qū)，循環(huán)水所需壓力不大，回水壓力一般在0.2 MPa。而凝汽器的承壓能力為0.6 MPa，是滿足的，但是為了預(yù)防熱網(wǎng)突然解列等特殊情況，還采取了以下措施。
    a． 熱水循環(huán)泵取2臺(tái)，互為備用，互相聯(lián)鎖，保證熱網(wǎng)正常循環(huán)。
    b． 在熱用戶回水管路上加裝安全閥，保證回水壓力不超過(guò)0.2 MPa。
    c． 供熱循環(huán)水回路上安裝逆止閥。?
2.2銅管結(jié)垢問(wèn)題
    雖然排汽溫度升高易引起銅管的結(jié)垢，但熱網(wǎng)循環(huán)水采用化學(xué)處理過(guò)的軟化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品質(zhì)有很大提高。相對(duì)于以前該機(jī)的循環(huán)水狀況來(lái)說(shuō)，情況大大改善，結(jié)垢問(wèn)題比以前減少。另外還定期用膠球清洗裝置對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗。
2.3供熱循環(huán)水補(bǔ)充水問(wèn)題
    供熱循環(huán)水采用軟化水，需在交換站內(nèi)安裝一套軟化水處理裝置、1臺(tái)凝結(jié)水箱和2臺(tái)補(bǔ)水泵，專(zhuān)門(mén)用于循環(huán)水補(bǔ)水，補(bǔ)水泵采用變頻控制，以便控制補(bǔ)水壓力恒定。

3采暖區(qū)域的選擇及改造
    目前該廠所帶供熱區(qū)域主要在石家莊市西南區(qū)域，距離廠區(qū)較近，主要用于采暖且比較集中的有如下區(qū)域：廠西側(cè)河北省第二監(jiān)獄，距離1 000 m，采暖面積為7萬(wàn)m2；廠西南角375熱交換站，采暖面積為8萬(wàn)m2；廠西側(cè)的卓達(dá)生活小區(qū)，距離1 500 m，采暖面積為10 萬(wàn)m2。
    375換熱站為該廠所屬，工程改造比較簡(jiǎn)便，供熱距離較短、壓損小，運(yùn)行管理也比較方便，熱網(wǎng)切換可由該廠人員直接負(fù)責(zé)，并且還可以保留此熱交換站做為緊急情況下的熱源補(bǔ)充。
    綜上所述，此次循環(huán)水供熱區(qū)域應(yīng)選擇以上3個(gè)區(qū)域，采暖面積達(dá)到25 萬(wàn)m2。?

4循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障的補(bǔ)救措施
    采用凝汽機(jī)組的循環(huán)水供暖，需要機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。如果機(jī)組由于種種原因造成停運(yùn)，則循環(huán)水供熱所需的排汽熱源消失，循環(huán)水供熱達(dá)不到采暖要求，因此必須有循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障時(shí)的補(bǔ)救措施。
    a. 將375交換站供熱設(shè)備擴(kuò)建為有30 萬(wàn)m2供熱能力的大站，循環(huán)水供熱與交換站供熱設(shè)備并聯(lián)，可互為備用，互相切換；將循環(huán)水泵流量加大，功率由37 kW增大到250 kW，揚(yáng)程提高到50 m。
    b. 機(jī)組啟停過(guò)程中，為保證供熱的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行2個(gè)系統(tǒng)的切換。機(jī)組啟動(dòng)前，采用交換站供熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱；機(jī)組正常帶負(fù)荷運(yùn)行后，再逐漸切換到循環(huán)水供暖系統(tǒng)中。
    c. 機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)循環(huán)水溫升減小，不能保證供暖需求時(shí)，需要利用交換站內(nèi)熱交換設(shè)備對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次補(bǔ)充加熱，以達(dá)到采暖水網(wǎng)的溫度要求。
    d. 外界氣溫升高，回水溫度升高，不能滿足機(jī)組冷凝需要時(shí)，采用備用熱用戶切換的方法，將原換熱站供暖的用戶切換到循環(huán)水供熱系統(tǒng)中來(lái)；氣溫下降后再將這部分用戶切換回原換熱站，以保證機(jī)組出力。同時(shí)保留原冷卻塔系統(tǒng)，部分循環(huán)水還可以進(jìn)入冷卻塔循環(huán)回路進(jìn)行冷卻。

5經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算
5．1每年可多收熱費(fèi)
    3.3 元/(m2·月)×4 月/a×25 萬(wàn)m2=330萬(wàn)元/a?。
5．2由于采用循環(huán)水供熱每年對(duì)電量產(chǎn)生的影響
    a. 每個(gè)采暖期少發(fā)電量為0.6 萬(wàn)kW·h×8.0?×24×120=138.24 萬(wàn)kW·h。
    b. 停用原3臺(tái)循環(huán)水泵及3臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)少消耗電量為（30×3+37×3）×24×120=57.9 萬(wàn)kW·h。
    c. 停用原熱交換站供熱水泵，少消耗電量為37×24×120=10.7 萬(wàn)kW·h。
    d. 新增循環(huán)泵電機(jī)多消耗電量為250×24×120=72 萬(wàn)kW·h。
    合計(jì)每年共損失電量=138.24-57.9-10.7+72=141.64 萬(wàn)kW·h,每kW·h電按0.365元計(jì)算，折合人民幣141.64×0.365=51.7 萬(wàn)元。
5．3汽機(jī)循環(huán)水補(bǔ)水量的差別
    原系統(tǒng)補(bǔ)水量1 400×4%=56 t/h，新系統(tǒng)補(bǔ)水量為8 t/h，每h節(jié)水48 t，每個(gè)采暖期運(yùn)行120 d，水價(jià)按1 元/t計(jì)算，每年可節(jié)約資金48×24×120×1=13.8 萬(wàn)元。?
5．4綜合各項(xiàng)因素每年可多增加效益
    330-51.7+13.8=292.1 萬(wàn)元。
5．5此改造工程概算投資560 萬(wàn)元。
5．6此改造工程的回收期2a。

6總結(jié)
    該廠通過(guò)降低凝汽機(jī)組真空，提高排汽溫度，利用循環(huán)水供熱來(lái)降低冷源損失是非常成功的，改造比較簡(jiǎn)單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，特別是節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。