隨著國家《能源法》的頒布實施和世界能源的日益短缺，企業(yè)的節(jié)能工作顯得越來越重要了。一個熱電廠，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、達到節(jié)能挖潛的目的，是目前急待解決的問題。某熱電廠是一個熱電聯(lián)產(chǎn)，供熱為主的小型熱電廠，機組小、熱效率較低，2001年，采用汽輪機低真空循環(huán)水供熱的方法取得了良好的效益和較為成功的經(jīng)驗，以下是詳細的情況介紹。
1循環(huán)水供熱的可行性分析
某熱電廠的機組配置為9爐6機，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，需在抽凝機組中進行。該廠共有3臺抽凝機組，其中一臺6 MW抽凝機組采用3臺玻璃鋼冷卻塔進行冷卻，由于當(dāng)時設(shè)計位置的原因，積水池和冷卻面積偏小，冷卻效果本身就達不到設(shè)計要求，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，運行不久塔內(nèi)就會沉積大量的灰塵和泥垢，嚴重堵塞了填料的縫隙，致使水流不暢，必須用3臺風(fēng)機進行連續(xù)不斷的強制通風(fēng)，耗用大量的電能。盡管如此，通常循環(huán)水進出口溫差也只有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（嚴重時高達60 ℃以上），形成換熱的惡性循環(huán)。為了解決此問題，該廠每年必須對凝汽器銅管和冷卻塔填料進行清理，生產(chǎn)成本提高。如果使該機組利用循環(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)垢的問題；三是該機組本身的排汽溫度高，利用循環(huán)水供熱后排汽溫度相對其它機組提高得較少，對機組的影響小。因此，在該6 MW抽凝機組上實施改造是必要的。
1.16 MW抽凝機組的技術(shù)參數(shù)
型號：CN 635/9 型
生產(chǎn)廠家：杭州汽輪發(fā)電機廠
設(shè)計排汽溫度：36 ℃
設(shè)計排汽壓力：0.005 9 MPa
設(shè)計真空值：－0.094 MPa
循環(huán)水流量：1 400 t/h
熱網(wǎng)供水溫度：tg60 ℃供水焓值：hg=251.5kJ/kg
熱網(wǎng)回水溫度：th50 ℃回水焓值：hh=209.3kJ/kg
循環(huán)泵電機：37 kW 3臺
冷卻塔風(fēng)機：30 kW 3臺
1.2計算數(shù)據(jù)
降低凝汽器真空，提高循環(huán)水溫度后的計算數(shù)據(jù)見表1。
可以看出，如果將機組排汽溫度提高到70 ℃，機組的發(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m2。
根據(jù)理論計算，此方案是可行的。
2機組及管網(wǎng)的安全性分析
由于機組提高排汽溫度，降低凝汽器真空，改變了機組的設(shè)計運行參數(shù)，勢必對機組造成一定的影響，為保障機組安全，解決了以下問題。
2.1凝汽器承壓問題
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，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。相對于以前該機的循環(huán)水狀況來說，情況大大改善，結(jié)垢問題比以前減少。另外還定期用膠球清洗裝置對凝汽器進行清洗。
2.3供熱循環(huán)水補充水問題
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臺凝結(jié)水箱和2臺補水泵，專門用于循環(huán)水補水，補水泵采用變頻控制，以便控制補水壓力恒定。
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m2；廠西南角375熱交換站，采暖面積為8萬m2；廠西側(cè)的卓達生活小區(qū)，距離1 500 m，采暖面積為10 萬m2。
375換熱站為該廠所屬，工程改造比較簡便，供熱距離較短、壓損小，運行管理也比較方便，熱網(wǎng)切換可由該廠人員直接負責(zé)，并且還可以保留此熱交換站做為緊急情況下的熱源補充。
綜上所述，此次循環(huán)水供熱區(qū)域應(yīng)選擇以上3個區(qū)域，采暖面積達到25 萬m2。
4循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障的補救措施
采用凝汽機組的循環(huán)水供暖，需要機組穩(wěn)定運行。如果機組由于種種原因造成停運，則循環(huán)水供熱所需的排汽熱源消失，循環(huán)水供熱達不到采暖要求，因此必須有循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障時的補救措施。
a. 將375交換站供熱設(shè)備擴建為有30 萬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，揚程提高到50 m。
b. 機組啟停過程中，為保證供熱的穩(wěn)定性，需要進行2個系統(tǒng)的切換。機組啟動前，采用交換站供熱系統(tǒng)進行供熱；機組正常帶負荷運行后，再逐漸切換到循環(huán)水供暖系統(tǒng)中。
c. 機組在低負荷運行時循環(huán)水溫升減小，不能保證供暖需求時，需要利用交換站內(nèi)熱交換設(shè)備對系統(tǒng)進行二次補充加熱，以達到采暖水網(wǎng)的溫度要求。
d. 外界氣溫升高，回水溫度升高，不能滿足機組冷凝需要時，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；氣溫下降后再將這部分用戶切換回原換熱站，以保證機組出力。同時保留原冷卻塔系統(tǒng)，部分循環(huán)水還可以進入冷卻塔循環(huán)回路進行冷卻。
5經(jīng)濟效益測算
5．1每年可多收熱費
3.3 元/(m2月)4 月/a25 萬m2=330萬元/a。
5．2由于采用循環(huán)水供熱每年對電量產(chǎn)生的影響
a. 每個采暖期少發(fā)電量為0.6 萬kWh8.024120=138.24 萬kWh。
b. 停用原3臺循環(huán)水泵及3臺冷卻塔風(fēng)機少消耗電量為（303+373）24120=57.9 萬kWh。
c. 停用原熱交換站供熱水泵，少消耗電量為3724120=10.7 萬kWh。
d. 新增循環(huán)泵電機多消耗電量為25024120=72 萬kWh。
合計每年共損失電量=138.24-57.9-10.7+72=141.64 萬kWh,每kWh電按0.365元計算，折合人民幣141.640.365=51.7 萬元。
5．3汽機循環(huán)水補水量的差別
原系統(tǒng)補水量1 4004%=56 t/h，新系統(tǒng)補水量為8 t/h，每h節(jié)水48 t，每個采暖期運行120 d，水價按1 元/t計算，每年可節(jié)約資金48241201=13.8 萬元。
5．4綜合各項因素每年可多增加效益
330-51.7+13.8=292.1 萬元。
5．5此改造工程概算投資560 萬元。
5．6此改造工程的回收期2a。
6總結(jié)
該廠通過降低凝汽機組真空，提高排汽溫度，利用循環(huán)水供熱來降低冷源損失是非常成功的，改造比較簡單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運行，特別是節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟效益非?？捎^。
1循環(huán)水供熱的可行性分析
某熱電廠的機組配置為9爐6機，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，需在抽凝機組中進行。該廠共有3臺抽凝機組，其中一臺6 MW抽凝機組采用3臺玻璃鋼冷卻塔進行冷卻，由于當(dāng)時設(shè)計位置的原因，積水池和冷卻面積偏小，冷卻效果本身就達不到設(shè)計要求，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，運行不久塔內(nèi)就會沉積大量的灰塵和泥垢，嚴重堵塞了填料的縫隙，致使水流不暢，必須用3臺風(fēng)機進行連續(xù)不斷的強制通風(fēng)，耗用大量的電能。盡管如此，通常循環(huán)水進出口溫差也只有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（嚴重時高達60 ℃以上），形成換熱的惡性循環(huán)。為了解決此問題，該廠每年必須對凝汽器銅管和冷卻塔填料進行清理，生產(chǎn)成本提高。如果使該機組利用循環(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)垢的問題；三是該機組本身的排汽溫度高，利用循環(huán)水供熱后排汽溫度相對其它機組提高得較少，對機組的影響小。因此，在該6 MW抽凝機組上實施改造是必要的。
1.16 MW抽凝機組的技術(shù)參數(shù)
型號：CN 635/9 型
生產(chǎn)廠家：杭州汽輪發(fā)電機廠
設(shè)計排汽溫度：36 ℃
設(shè)計排汽壓力：0.005 9 MPa
設(shè)計真空值：－0.094 MPa
循環(huán)水流量：1 400 t/h
熱網(wǎng)供水溫度：tg60 ℃供水焓值：hg=251.5kJ/kg
熱網(wǎng)回水溫度：th50 ℃回水焓值：hh=209.3kJ/kg
循環(huán)泵電機：37 kW 3臺
冷卻塔風(fēng)機：30 kW 3臺
1.2計算數(shù)據(jù)
降低凝汽器真空，提高循環(huán)水溫度后的計算數(shù)據(jù)見表1。
可以看出，如果將機組排汽溫度提高到70 ℃，機組的發(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m2。
根據(jù)理論計算，此方案是可行的。
2機組及管網(wǎng)的安全性分析
由于機組提高排汽溫度，降低凝汽器真空，改變了機組的設(shè)計運行參數(shù)，勢必對機組造成一定的影響，為保障機組安全，解決了以下問題。
2.1凝汽器承壓問題
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，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。相對于以前該機的循環(huán)水狀況來說，情況大大改善，結(jié)垢問題比以前減少。另外還定期用膠球清洗裝置對凝汽器進行清洗。
2.3供熱循環(huán)水補充水問題
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臺凝結(jié)水箱和2臺補水泵，專門用于循環(huán)水補水，補水泵采用變頻控制，以便控制補水壓力恒定。
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m2；廠西南角375熱交換站，采暖面積為8萬m2；廠西側(cè)的卓達生活小區(qū)，距離1 500 m，采暖面積為10 萬m2。
375換熱站為該廠所屬，工程改造比較簡便，供熱距離較短、壓損小，運行管理也比較方便，熱網(wǎng)切換可由該廠人員直接負責(zé)，并且還可以保留此熱交換站做為緊急情況下的熱源補充。
綜上所述，此次循環(huán)水供熱區(qū)域應(yīng)選擇以上3個區(qū)域，采暖面積達到25 萬m2。
4循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障的補救措施
采用凝汽機組的循環(huán)水供暖，需要機組穩(wěn)定運行。如果機組由于種種原因造成停運，則循環(huán)水供熱所需的排汽熱源消失，循環(huán)水供熱達不到采暖要求，因此必須有循環(huán)水供熱系統(tǒng)故障時的補救措施。
a. 將375交換站供熱設(shè)備擴建為有30 萬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，揚程提高到50 m。
b. 機組啟停過程中，為保證供熱的穩(wěn)定性，需要進行2個系統(tǒng)的切換。機組啟動前，采用交換站供熱系統(tǒng)進行供熱；機組正常帶負荷運行后，再逐漸切換到循環(huán)水供暖系統(tǒng)中。
c. 機組在低負荷運行時循環(huán)水溫升減小，不能保證供暖需求時，需要利用交換站內(nèi)熱交換設(shè)備對系統(tǒng)進行二次補充加熱，以達到采暖水網(wǎng)的溫度要求。
d. 外界氣溫升高，回水溫度升高，不能滿足機組冷凝需要時，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；氣溫下降后再將這部分用戶切換回原換熱站，以保證機組出力。同時保留原冷卻塔系統(tǒng)，部分循環(huán)水還可以進入冷卻塔循環(huán)回路進行冷卻。
5經(jīng)濟效益測算
5．1每年可多收熱費
3.3 元/(m2月)4 月/a25 萬m2=330萬元/a。
5．2由于采用循環(huán)水供熱每年對電量產(chǎn)生的影響
a. 每個采暖期少發(fā)電量為0.6 萬kWh8.024120=138.24 萬kWh。
b. 停用原3臺循環(huán)水泵及3臺冷卻塔風(fēng)機少消耗電量為（303+373）24120=57.9 萬kWh。
c. 停用原熱交換站供熱水泵，少消耗電量為3724120=10.7 萬kWh。
d. 新增循環(huán)泵電機多消耗電量為25024120=72 萬kWh。
合計每年共損失電量=138.24-57.9-10.7+72=141.64 萬kWh,每kWh電按0.365元計算，折合人民幣141.640.365=51.7 萬元。
5．3汽機循環(huán)水補水量的差別
原系統(tǒng)補水量1 4004%=56 t/h，新系統(tǒng)補水量為8 t/h，每h節(jié)水48 t，每個采暖期運行120 d，水價按1 元/t計算，每年可節(jié)約資金48241201=13.8 萬元。
5．4綜合各項因素每年可多增加效益
330-51.7+13.8=292.1 萬元。
5．5此改造工程概算投資560 萬元。
5．6此改造工程的回收期2a。
6總結(jié)
該廠通過降低凝汽機組真空，提高排汽溫度，利用循環(huán)水供熱來降低冷源損失是非常成功的，改造比較簡單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運行，特別是節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟效益非?？捎^。
