大型火電廠水暖系統(tǒng)補(bǔ)水節(jié)能改造研究及應(yīng)用

梁永

【摘要】本論文詳細(xì)論述了托克托發(fā)電有限公司水暖補(bǔ)水系統(tǒng)優(yōu)化改造的技術(shù)措施和取得的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合寒冷地區(qū)火電廠冬季取暖的實(shí)際情況，推廣大型火電機(jī)組水暖補(bǔ)水系統(tǒng)節(jié)能降耗改造方法。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能管理;技術(shù)改造;運(yùn)行優(yōu)化;水暖補(bǔ)水

【Summary】This paper discusses the technical measures and successful experience of the optimization transform of making-up water in water heating system in Tuoketuo Power Co. Ltd.， according to the practical situation of thermal power plant heating in cold regions in winter，generalizes the method of making-up water energy-saving transformation in water heating system for large-scale thermal power units.

【Keyword】energy management; technological innovation; operation optimization; making-up water In water heating

0引言

為建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)大力加強(qiáng)節(jié)能減排工作，明確了“十三五”節(jié)能減排規(guī)劃約束性目標(biāo)。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的貫徹落實(shí)，各行業(yè)企業(yè)都制定了相應(yīng)的措施。節(jié)能低碳行動(dòng)實(shí)施方案等政策的相繼出臺(tái)，火電廠節(jié)能降耗、能源管理面臨巨大的壓力。節(jié)能降耗是促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。目前，我國(guó)寒冷地區(qū)火電廠冬季取暖使用水暖系統(tǒng)。本文詳細(xì)論述了托克托發(fā)電有限公司水暖補(bǔ)水系統(tǒng)優(yōu)化改造的技術(shù)措施和取得的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)推廣大型供熱火電廠采暖系統(tǒng)改造以及提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)性起到良好的促進(jìn)作用。

1 水暖補(bǔ)水系統(tǒng)改造的背景

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱我廠）現(xiàn)有8臺(tái)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)300MV汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組;其中一、二期工程四臺(tái)機(jī)組為600MW亞臨界參數(shù)水冷燃煤機(jī)組，三、四期工程四臺(tái)機(jī)組為國(guó)產(chǎn)600MW亞臨界參數(shù)直接空冷燃煤機(jī)組，五期兩臺(tái)機(jī)組為國(guó)產(chǎn)660MW超超臨界參數(shù)直接空冷燃煤機(jī)組，呼熱電兩臺(tái)機(jī)組為300MW亞臨界參數(shù)水冷燃煤機(jī)組。

我廠所處地區(qū)冬季寒冷，采暖周期長(zhǎng)。我廠主要生產(chǎn)區(qū)域采用汽暖系統(tǒng)供暖，汽暖系統(tǒng)使用各機(jī)組輔汽作為汽源;生活區(qū)域以及部分生產(chǎn)區(qū)域采用水暖供暖，隨著生活區(qū)域的擴(kuò)建，水暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行更是尤為重要。改造前，汽暖疏水直接進(jìn)入排汽裝置或凝汽器，造成一定的能量損失;水暖系統(tǒng)采用除鹽水作為補(bǔ)水。針對(duì)汽暖系統(tǒng)疏水量大，水暖系統(tǒng)補(bǔ)水量大，系統(tǒng)區(qū)域大維護(hù)量大，積極組織汽機(jī)點(diǎn)檢、汽機(jī)運(yùn)行方面的專家成立課題攻關(guān)組。通過(guò)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析探討，制定了汽暖疏水系統(tǒng)改造的措施、方案。

2 水暖補(bǔ)水系統(tǒng)能耗損失分析

我廠各臺(tái)機(jī)組汽暖疏水直接進(jìn)入排汽裝置或凝汽器，水暖系統(tǒng)利用除鹽水作為補(bǔ)水且除鹽水壓力波動(dòng)頻繁，除鹽水補(bǔ)水管道無(wú)壓力控制閥，如圖1所示。

在此過(guò)程中，將發(fā)生以下能量損失和消耗：

2.1 .汽暖系統(tǒng)的高溫疏水直接進(jìn)入凝汽器，高溫疏水溫度最終降至排汽裝置里面的凝結(jié)水溫度，高溫疏水放熱將損失大量的熱量;

2.2 水暖系統(tǒng)補(bǔ)充的除鹽水加熱到水暖的供暖溫度將消耗熱能;

2.3 水暖系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定造成跑冒滴漏等缺陷頻發(fā)，除鹽水泵頻繁啟停，除鹽水補(bǔ)水量大，采暖期水暖系統(tǒng)消缺量大，增大檢修人員工作量及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

3 系統(tǒng)優(yōu)化改造

3.1改造方案的論證：

通過(guò)攻關(guān)組對(duì)上述問(wèn)題的分析，將汽暖疏水作為水暖系統(tǒng)補(bǔ)水，以減少能量損耗，降低除鹽水補(bǔ)水量，使汽暖疏水充分回收利用。同時(shí)，采用汽暖疏水作為水暖系統(tǒng)補(bǔ)水有以下兩個(gè)必要條件：

3.1.1汽暖系統(tǒng)疏水壓力高于水暖系統(tǒng)熱網(wǎng)循環(huán)泵入口壓力，可以實(shí)現(xiàn)汽暖疏水對(duì)水暖系統(tǒng)補(bǔ)水。

3.1.2汽暖系統(tǒng)疏水溫度近似等于水暖系統(tǒng)供水溫度，汽暖疏水對(duì)水暖系統(tǒng)補(bǔ)水可以減少熱量損失。

3.2改造方案的實(shí)施：

在汽暖凝結(jié)水回收器至熱網(wǎng)循環(huán)泵入口管路上加裝閘閥、逆止閥，在汽暖疏水至排汽裝置加裝壓力控制電磁閥控制補(bǔ)水量;在水暖系統(tǒng)補(bǔ)水泵（除鹽水）入口加裝壓力控制電磁閥，如圖2所示。

加裝汽暖疏水到水暖補(bǔ)水裝置后：

3.2.1 當(dāng)水暖供水壓力P≤0.4MPa時(shí)，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥關(guān)閉，除鹽水至水暖系統(tǒng)電磁閥開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)汽暖疏水和除鹽水同時(shí)對(duì)水暖系統(tǒng)補(bǔ)水;

3.2.2 當(dāng)水暖供水壓力0.4≤P≤0.6 MPa時(shí)，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥關(guān)閉，除鹽水至水暖系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)汽暖疏水對(duì)水暖系統(tǒng)補(bǔ)水;

3.2.3當(dāng)水暖供水壓力P>0.6 MPa時(shí)，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥開(kāi)啟，除鹽水至水暖系統(tǒng)電磁閥關(guān)閉，汽暖疏水進(jìn)入排汽裝置或凝汽器，停止向水暖系統(tǒng)補(bǔ)水。這樣，始終使水暖供水壓力保持在0.4≤P≤0.6 MPa之間。實(shí)現(xiàn)了水暖供水壓力自動(dòng)化控制，將汽暖疏水投入到水暖補(bǔ)水，有效地減少除鹽水補(bǔ)水量，降低熱耗， 提高汽暖回水利用率，減少外排促進(jìn)節(jié)約能源。

4 水暖系統(tǒng)補(bǔ)水改造的效果及效益分析

加裝水暖補(bǔ)水壓力控制電磁閥后，實(shí)現(xiàn)汽暖疏水對(duì)水暖系統(tǒng)補(bǔ)水，減少除鹽水補(bǔ)水量;有效地控制水暖供水管道壓力，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水控制自動(dòng)化;原先由于水暖系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定造成供水管道經(jīng)常發(fā)生跑冒滴漏等缺陷，加裝補(bǔ)水裝置后，此類缺陷得到了有效控制，減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用和人工維護(hù)量;汽暖投入初期，由于汽暖系統(tǒng)管道存在雜質(zhì)導(dǎo)致汽暖回水水質(zhì)不能滿足機(jī)組熱力系統(tǒng)供水水質(zhì)要求，由于水暖系統(tǒng)水質(zhì)要求不高此時(shí)該疏水可以作為水暖系統(tǒng)補(bǔ)水使用，不再進(jìn)入排汽裝置或凝汽器，減少疏水外排造成汽水及熱量損失;除鹽水作為水暖補(bǔ)水，由于除鹽水溫度低加熱到所需溫度消耗熱量大，而汽暖疏水水溫在80至100℃之間，通過(guò)汽暖對(duì)水暖補(bǔ)水，可以降低輔汽使用量，減少熱能損失;汽暖疏水進(jìn)入水暖，減少汽暖進(jìn)入機(jī)組排汽裝置或凝汽器的水量，汽暖進(jìn)入水暖的補(bǔ)水量可以直接由除鹽水給凝汽器補(bǔ)水作為補(bǔ)償，極大的優(yōu)化了以上存在的問(wèn)題，降低了機(jī)組熱耗，減少了水暖及汽暖系統(tǒng)外排量，提高了汽暖的回收利用率，促進(jìn)了節(jié)約能源。

具體效益分析如下：

4. 1改造前加熱除鹽水達(dá)到水暖溫度所消耗熱能的相關(guān)計(jì)算：根據(jù)《水和水蒸汽熱力性質(zhì)圖表》查的相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示：

我廠各機(jī)組進(jìn)入采暖期水暖總補(bǔ)水量每天平均為：580t/d。使用除鹽水作為水暖補(bǔ)水每小時(shí)所消耗熱能為：

Q水=（H水暖 -H除）*補(bǔ)水量≈1.9*108kJ/ d

我廠進(jìn)入冬季投入暖氣時(shí)間為期5個(gè)月（第一年10月15日至次年3月15日），即約為150天;除鹽水作為補(bǔ)水，我廠機(jī)組一個(gè)采暖期所消耗熱量：Q補(bǔ)水= 2.9*1010 kJ

改造后，使用汽暖疏水作為水暖補(bǔ)水，汽暖疏水與水暖供水焓值近似相等，沒(méi)有熱量損耗，則為我廠每個(gè)采暖期所節(jié)約2.9*1010 kJ熱量

4.2.2 汽暖系統(tǒng)疏水溫度降至凝結(jié)水溫度所損失的熱能：

改造后，使用汽暖疏水代替除鹽水作為水暖補(bǔ)水，我廠各機(jī)組在采暖期中將每天平均減少進(jìn)入凝汽器的汽暖疏水為：580 t/d。即每天我廠各機(jī)組將減少熱量損失為：

Q汽=（H汽暖 –H凝）*補(bǔ)水量≈1.14* 108kJ/ d

我廠進(jìn)入冬季投入暖氣時(shí)間為150天，我廠各機(jī)組將減少熱量損失為：Q汽暖=1.7*1010 kJ

4.2.3綜上分析，一個(gè)采暖期將為我廠節(jié)約能量損耗：

除鹽水消耗熱能+汽暖疏水損失熱量 = Q補(bǔ)水+ Q汽暖=4.6*1010 kJ

若將節(jié)約的總熱量等值換算為標(biāo)煤（標(biāo)準(zhǔn)煤能量：29307.6 kJ/kg），在這里只作為標(biāo)煤量的初步估算，不計(jì)算鍋爐效率和管道損失效率。那么，一個(gè)采暖期將至少節(jié)約標(biāo)煤：

4.6*1010 kJ /29307.6 kJ/kg= 1.57*106 kg=1570噸。

5 結(jié)束語(yǔ)

我廠使用汽暖疏水代替除鹽水作為水暖補(bǔ)水減少各機(jī)組能量損耗，減少水暖及汽暖系統(tǒng)外排量，降低除鹽水補(bǔ)水率，節(jié)約成本費(fèi)用，汽暖疏水得到了充分的回收利用。同時(shí)，水暖系統(tǒng)補(bǔ)水改造后，水暖系統(tǒng)壓力得到有效的自動(dòng)化控制，降低缺陷發(fā)生數(shù)量，減少了人工維護(hù)量和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。從以上的分析可以看出，本項(xiàng)目的投資可在不到一月時(shí)間內(nèi)收回成本，經(jīng)濟(jì)效益極為明顯。對(duì)于寒冷的大型火力發(fā)電廠的采暖供熱系統(tǒng)，都具有很大的推廣價(jià)值。

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