大型火電廠水暖系統補水節能改造研究及應用

梁永

【摘要】本論文詳細論述了托克托發電有限公司水暖補水系統優化改造的技術措施和取得的成功經驗，結合寒冷地區火電廠冬季取暖的實際情況，推廣大型火電機組水暖補水系統節能降耗改造方法。

【關鍵詞】節能管理;技術改造;運行優化;水暖補水

【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

為建立資源節約型和環境友好型社會，促進經濟社會可持續發展，我國大力加強節能減排工作，明確了“十三五”節能減排規劃約束性目標。隨著國家節能減排政策的貫徹落實，各行業企業都制定了相應的措施。節能低碳行動實施方案等政策的相繼出臺，火電廠節能降耗、能源管理面臨巨大的壓力。節能降耗是促進企業發展、提高企業經濟效益的有效措施。目前，我國寒冷地區火電廠冬季取暖使用水暖系統。本文詳細論述了托克托發電有限公司水暖補水系統優化改造的技術措施和取得的成功經驗，對推廣大型供熱火電廠采暖系統改造以及提高設備經濟性起到良好的促進作用。

1 水暖補水系統改造的背景

內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司（以下簡稱我廠）現有8臺600MW汽輪發電機組，2臺660MW汽輪發電機組，2臺300MV汽輪機發電機組;其中一、二期工程四臺機組為600MW亞臨界參數水冷燃煤機組，三、四期工程四臺機組為國產600MW亞臨界參數直接空冷燃煤機組，五期兩臺機組為國產660MW超超臨界參數直接空冷燃煤機組，呼熱電兩臺機組為300MW亞臨界參數水冷燃煤機組。

我廠所處地區冬季寒冷，采暖周期長。我廠主要生產區域采用汽暖系統供暖，汽暖系統使用各機組輔汽作為汽源;生活區域以及部分生產區域采用水暖供暖，隨著生活區域的擴建，水暖系統的穩定運行更是尤為重要。改造前，汽暖疏水直接進入排汽裝置或凝汽器，造成一定的能量損失;水暖系統采用除鹽水作為補水。針對汽暖系統疏水量大，水暖系統補水量大，系統區域大維護量大，積極組織汽機點檢、汽機運行方面的專家成立課題攻關組。通過對問題進行分析探討，制定了汽暖疏水系統改造的措施、方案。

2 水暖補水系統能耗損失分析

我廠各臺機組汽暖疏水直接進入排汽裝置或凝汽器，水暖系統利用除鹽水作為補水且除鹽水壓力波動頻繁，除鹽水補水管道無壓力控制閥，如圖1所示。

在此過程中，將發生以下能量損失和消耗：

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

2.2 水暖系統補充的除鹽水加熱到水暖的供暖溫度將消耗熱能;

2.3 水暖系統壓力不穩定造成跑冒滴漏等缺陷頻發，除鹽水泵頻繁啟停，除鹽水補水量大，采暖期水暖系統消缺量大，增大檢修人員工作量及設備維護費用。

3 系統優化改造

3.1改造方案的論證：

通過攻關組對上述問題的分析，將汽暖疏水作為水暖系統補水，以減少能量損耗，降低除鹽水補水量，使汽暖疏水充分回收利用。同時，采用汽暖疏水作為水暖系統補水有以下兩個必要條件：

3.1.1汽暖系統疏水壓力高于水暖系統熱網循環泵入口壓力，可以實現汽暖疏水對水暖系統補水。

3.1.2汽暖系統疏水溫度近似等于水暖系統供水溫度，汽暖疏水對水暖系統補水可以減少熱量損失。

3.2改造方案的實施：

在汽暖凝結水回收器至熱網循環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水量;在水暖系統補水泵（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水裝置后：

3.2.1 當水暖供水壓力P≤0.4MPa時，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥關閉，除鹽水至水暖系統電磁閥開啟，實現汽暖疏水和除鹽水同時對水暖系統補水;

3.2.2 當水暖供水壓力0.4≤P≤0.6 MPa時，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥關閉，除鹽水至水暖系統電磁閥關閉，實現汽暖疏水對水暖系統補水;

3.2.3當水暖供水壓力P>0.6 MPa時，汽暖疏水至排汽裝置電磁閥開啟，除鹽水至水暖系統電磁閥關閉，汽暖疏水進入排汽裝置或凝汽器，停止向水暖系統補水。這樣，始終使水暖供水壓力保持在0.4≤P≤0.6 MPa之間。實現了水暖供水壓力自動化控制，將汽暖疏水投入到水暖補水，有效地減少除鹽水補水量，降低熱耗， 提高汽暖回水利用率，減少外排促進節約能源。

4 水暖系統補水改造的效果及效益分析

加裝水暖補水壓力控制電磁閥后，實現汽暖疏水對水暖系統補水，減少除鹽水補水量;有效地控制水暖供水管道壓力，實現補水控制自動化;原先由于水暖系統壓力不穩定造成供水管道經常發生跑冒滴漏等缺陷，加裝補水裝置后，此類缺陷得到了有效控制，減少了設備維護費用和人工維護量;汽暖投入初期，由于汽暖系統管道存在雜質導致汽暖回水水質不能滿足機組熱力系統供水水質要求，由于水暖系統水質要求不高此時該疏水可以作為水暖系統補水使用，不再進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，通過汽暖對水暖補水，可以降低輔汽使用量，減少熱能損失;汽暖疏水進入水暖，減少汽暖進入機組排汽裝置或凝汽器的水量，汽暖進入水暖的補水量可以直接由除鹽水給凝汽器補水作為補償，極大的優化了以上存在的問題，降低了機組熱耗，減少了水暖及汽暖系統外排量，提高了汽暖的回收利用率，促進了節約能源。

具體效益分析如下：

4. 1改造前加熱除鹽水達到水暖溫度所消耗熱能的相關計算：根據《水和水蒸汽熱力性質圖表》查的相關數據，如表1所示：

我廠各機組進入采暖期水暖總補水量每天平均為：580t/d。使用除鹽水作為水暖補水每小時所消耗熱能為：

Q水=（H水暖 -H除）*補水量≈1.9*108kJ/ d

我廠進入冬季投入暖氣時間為期5個月（第一年10月15日至次年3月15日），即約為150天;除鹽水作為補水，我廠機組一個采暖期所消耗熱量：Q補水= 2.9*1010 kJ

改造后，使用汽暖疏水作為水暖補水，汽暖疏水與水暖供水焓值近似相等，沒有熱量損耗，則為我廠每個采暖期所節約2.9*1010 kJ熱量

4.2.2 汽暖系統疏水溫度降至凝結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水，我廠各機組在采暖期中將每天平均減少進入凝汽器的汽暖疏水為：580 t/d。即每天我廠各機組將減少熱量損失為：

Q汽=（H汽暖 –H凝）*補水量≈1.14* 108kJ/ d

我廠進入冬季投入暖氣時間為150天，我廠各機組將減少熱量損失為：Q汽暖=1.7*1010 kJ

4.2.3綜上分析，一個采暖期將為我廠節約能量損耗：

除鹽水消耗熱能+汽暖疏水損失熱量 = Q補水+ Q汽暖=4.6*1010 kJ

若將節約的總熱量等值換算為標煤（標準煤能量：29307.6 kJ/kg），在這里只作為標煤量的初步估算，不計算鍋爐效率和管道損失效率。那么，一個采暖期將至少節約標煤：

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

5 結束語

我廠使用汽暖疏水代替除鹽水作為水暖補水減少各機組能量損耗，減少水暖及汽暖系統外排量，降低除鹽水補水率，節約成本費用，汽暖疏水得到了充分的回收利用。同時，水暖系統補水改造后，水暖系統壓力得到有效的自動化控制，降低缺陷發生數量，減少了人工維護量和設備維護費用。從以上的分析可以看出，本項目的投資可在不到一月時間內收回成本，經濟效益極為明顯。對于寒冷的大型火力發電廠的采暖供熱系統，都具有很大的推廣價值。

【參考文獻】

[1] 李青，高山，薛彥廷.火力發電廠節能技術及其應用[M].北京：中國電力出版社.2007：245—249.

[2] 雷銘.發電節能手冊[M].北京：中國電力出版社，2005：65—67.

[3]趙欽新，王宇峰，王學斌，惠世恩，徐通模. 我國余熱利用現狀與技術進展[J]. 工業鍋爐. 2009（05）

[4] 賈恩剛，張新平. 蒸汽冷凝水的余熱利用[J]. 燃料與化工. 2003（05）

[5] 董萬銀. 熱電聯產環境效益分析方法研究[D]. 華北電力大學（北京） 2005

[6] 王萬達. 采暖系統潛力分析與應用實例[A]. 全國暖通空調制冷1998年學術年會資料集（1）[C]. 1998