集中供热系统热力站的局部节能改造

矧０年第　期‘　。　卷　Ｎｏ　８　ｎ　２０１０　ｉ　．　２３４Ｉ￣１）．建筑节能　一暖通与空调　ｔ＝ｌ　Ｎｏ２３４　ＶｏｌｒｔＴ＿．　。　３８　）ＨＥＡＴＩＮＧ．ＶＥＮＴＩＬＡＴＩＮＧ＆ＡＩＲ　ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—７２３７．２０１０．０８．００３　集中供热系统热力站的局部节能改造　韩路磊　（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛２６６５２０）　摘要：　通过对热力站局部系统流程的改造，解决了热力站冷凝水回水温度过高、水一水热交换器壳层结垢无法正常运行以及汽一水　热交换器壳层凝结水液位不清，在运行过程中容易出现热交换器壳层满水和跑汽现象，造成汽一水冲击，影响系统安全运行的　问题　通过改造和实际运行，验证了利用热交换器液位控制的方法对供热系统一级管网温度进行调节和控制回收冷凝水温度　的可行性，这种运行调节方式操作简单、方便、安全可靠，易于运行人员掌握。　关键词：　热力站；　液位控制；　运行；　冷凝水；　热交换器　中图分类号：ＴＵ８３２　文献标志码：　Ａ　文章编号：　１６７３．７２３７（２０１０）０８．００１５．０３　Ｌｏｃａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　Ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｈｅａｔ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ＨＡＮＬｕ一　（Ｏｆｆｓｈｏｒｅ　Ｏｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｑｉｎｇｄａｏ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５２０，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｒｅｔｕｒｎｅｄ　ｃｏｎｄｅ￣ｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ｔｏｏ　ｈｉｇｈ　ｉｓ　ｓｏｌｖｅｄ，（１３　ｗｅｌｌ∞ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ—ｗａｔｅｒ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　Ｃａｎ　ｎｏｔ　ｗｏｒｋ，１０ｒ７　ｄｕｅ　ｔｏｆｏｕｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｔｅａｍ－ｗａｔｅｒ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ＇ｓ　ｃｏｎｄｅ￣ｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｉｓ　ｕ￣ｌｅａｒ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｓ￣ｔｅｍｐｒｏｃｅｓｓ　ｍｏｄｉｉｆ—　ｃａｔ￣ｎｏｆｔｈｅｒｍａｌ　ｓｔｔａｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｆ２ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｔｅａｍｌｅａｋｉｎｇａｐｐｅａｒ　ｅｏ￥　ｆｏｒｔｅｈ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｃａｕｓｉｎｇｔｅｈ　ｉｍｐａｃｔｏｆｓｔｅａｍ　ａｎｄｗａｔｅｒ，ｗｈｗｈ　ａｌｓｏ　Ｃａｌｌ　ｂｅ　ｓｏｌｅｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｍｏｄｉｆｗａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｉｓ　ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｅｈｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇｆｏｒ　ｔｅｈｆｉｒｓｔ　ｐｉｐｅ　ｎｅｔ　ｏｆｈｅａｔ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒ　ｃ）℃｜！ｅｄ　ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ　ｗａｔｅｒ　ａｒｅ　ｖｅｒｉｉｆｅｄ，ｂｙ　ｕｓｉｎｇｔｈｅ　ｌｉｑｕｉｄ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ．Ｔｈｉｓ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｅｍｔｈｏｄ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｈａｎｄｌｅ，ｅａｓｙ　ｔｏ　ｏｐｅｒａｔｅ，ｑｕｉｔｅ　ｓ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ．Ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｇｒａｓｐｅｄ　ｂｙ　ｔｅｈ　ｄｉｒｅｃｔ　ｏｐｅｒａｔｏｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ；ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｕｎ；ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ　ｗａｔｅｒ；ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　０　引言　４通过循环水泵回到热用户形成一个闭环；另一路进　为了提高供热系统的运行水平，充分发挥集中供　入到二级热交换器的壳层，利用高温的冷凝水对其进　热的内在优势。某集团换热站现有的换热能力已不能　行加热，加热后的热水与４混合通过循环泵回到热用　满足发展之需求，需要对其进行改造增容，加大其供　户，形成一个闭环。　热能力来满足日益发展的需要。　由于热力站的设备比较多，在此不便画出全部设　集中供热系统热力站的作用是根据热网工况和　备图，在不影响理解的情况下画出了系统的局部流程　不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热　示意图，其他设备和此图都是并联关系。　媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用　户需求；并根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的　参数和数量。本文主要的论述对象是通过系统流程改　造解决热力站存在的运行问题。　１改造前的热力站系统流程　图１为热力站改造前的系统流程原理图，蒸汽通　过管线２进入一级热交换器３的壳层，对热交换器管　层的冷水加热，释放热量冷凝成水，通过管线８进入　疏水器，然后，疏水器把冷凝水输送到二级热交换器　进一步冷却放热，重新再利用，这样蒸汽系统形成一　个闭环。采暖回水即冷水由热用户回来通过管线５分　两路，其中一路进入一级热交换器的管层，利用蒸汽　图１改造前热力站系统流程示意图　对其进行加热，加热后的热水即是采暖供水，由管线　２热力站运行过程中存在的问题　收稿日期：２０１０．０５．２５；修回日期：２０１０—０５—２６　在改造的同时，对原有的供热系统在运行中存在的　Ｌ２Ｓ　问题进行了详细地了解和调查，存在的主要问题如下：　（１）热力站汽一水热交换器小而多，相应的配套设　备繁杂，效率低，而且系统网络复杂，运行时操作难度　大，故障点多。　（２）回收的冷凝水温度过高，在１００℃以上，热的　有效利用率不高，同时也容易形成二次闪蒸，造成能　源浪费。　（３）热力站单台热交换器配置的疏水设备过多，故　造成二级热交换器不起作用的事实是，热交换器的壳　层结垢严重，换热管束间的用于媒质流动的孔隙变得　非常狭小，有的地方甚至被堵死，而且无法清除。由于　结垢严重，媒质流动困难，传热效率大大降低。图４（改　造前１系统流程的运行结果就是如此，而造成结垢的　原因是采暖水的硬度高造成的。采暖水的硬度指标没　有特殊规定，一般运行是按照热水锅炉的补给水的硬　度指标执行，按０．０ｌ　ｍｇ／Ｌ标准执行。但是，大多数企　业考虑实际的运行经济情况，以及运行人员本身素质　的原因，采暖补水实际硬度要高于这个指标，尤其是　障点增多，同时维护成本高。为了检修方便，１台疏水　设备前后应各配置１个截止阀（如图２所示）。比如热　力站共有汽一水热交换器８台，那么配置的疏水器就　有２６台（有的多于３台），设置的截止阀为５２台，如果　按照正常的合理设计，１台热交换器设置１台疏水　器，那么可以节省的疏水器和截止阀的台数是很可观　的，这还没有考虑其他的配件（如果增大单台热交换　器的面积，减少热交换器的台数，效果会更好）。　凝结水管道　器截止阀　（４）运行时热交换器的壳层经常满水造成系统　汽一水冲击。　３热力站运行过程中存在问题的原因　（１）针对第一个问题出现的原因，考虑主要有两点：　①当时在对热力站设计时没有考虑长远规划，而是对　热力站采取逐步增容的方式，造成设备小而多；②受到　设计者本身设计思想的左右。　（２）针对第二个问题出现的原因是多方面的。造成　回收的蒸汽凝结水温度过高的主要因素是热力站换　热系统的二级换热没有起作用。根据热力站工艺设计　原则，设计者应根据一次加热蒸汽的工况，经济合理　地确定换热系统：单独汽一水热交换器或者单独水一　水热交换器，还是汽一水热交换器和水一水热交换器　组合形式。一般当一次加热蒸汽压力Ｐ≤０．１ＭＰａ时，　可只设汽一水热交换器：当采用的一次加热蒸汽压力　Ｐ＞Ｏ．１　ＭＰａ时，热力站系统应设置汽一水热交换器和　水一水热交换器组合的两级换热形式，　该热力站的一次加热蒸汽实际运行压力Ｐ＞　０．１　ＭＰａ，应采用两级换热的系统形式。从图１来看，　换热系统采用的是两级换热，但是实际情况是二级换　热系统不起作用。经过调查分析，是二级换热系统的　管道流程走向的问题。二级换热系统管道流程主要有　２种方式，‘如图３、４所示。　两图之间的不同之处在于，图４的冷凝水是在热　交换器的壳层内，被加热媒质在热交换器的管层，两　者进行热交换；图３的冷凝水是在热交换器的管层　内，被加热媒质在热交换器壳层，两者进行热交换。而　１　采暖运行初期的一次补水，造成热交换器结垢。　图３二级换热系统流程示意图　图４二级换热系统流程示意图　（３）第三个问题是单台汽一水热交换器配置的疏　水设备过多。通过对热力站长时间的运行观察和分　析，认为造成这种状况的主要原因是热交换器壳层内　的凝结水液位不清，如果疏水设备疏水不畅，容易造　成热交换器壳层满水，发生汽水冲击引起事故，因此，　设计者为了保证疏水安全而增加了疏水设备。在实际　的运行过程中，确实出现过由于疏水不畅造成热交换　器满水情况。　（４）出现某个热交换器壳层满水造成汽一水冲击　的直接原因是热交换器的壳层没有液位监视装置。由　于没有液位监控，当某个热交换器的疏水器疏水不畅　通时故障不易提前发现；另外调节疏水量的尺度不好　掌控。　４解决热力站运行中存在的问题　４．１针对相应问题的解决措施　对于热力站中存在的问题以及原因已经做了比　较详尽的分析，那么就可以针对具体的问题和原因进　行相应的处理。　（１）对于解决热力站汽一水热交换器小而多、相应　配套设备繁杂、效率低的方法是：“通过理论分析计　算，在合理的情况下尽可能地增大单台热交换器的换　热面积，减少热交换器的总台数”。　（２）对于解决回收的冷凝水温度过高、热的有效利　用率不高的手段是：“恢复热力站二级换热系统，通过　校核计算控制合理的凝结水排出温度（７０℃以下认为　比较图１与图５，可看出改造前后系统形式有几　点不同：　（１）二级热交换器的流程不同：改造前二级热交换　器壳层介质为采暖水，管层介质为一级换热器蒸汽凝　结水；改造后二级热交换器壳层介质为一级换热器蒸　汽凝结水，管层介质为采暖水。　（２）改造前每台汽一水热交换器配置多台疏水器；　是合理的），提高二级换热系统的处理效能，提高热能　利用率，减少能源的浪费”。　（３）对于解决热力站单台热交换器配置的疏水设　备过多，故障点增多，同时维护成本高的问题的办法　是：“通过计算分析合理地选择相应的疏水设备；在热　交换器上加装壳层冷凝水液位显示装置，使运行操作　工人能看清热交换器壳层的冷凝水液位，做到心中有　改造后每台换热器只配置一台疏水器。　（３）改造前汽一水热交换器无水位监控装置；改造　后对汽一水热交换器加装了水位监控装置。　５结语　（１）通过系统流程改造，降低了凝结水的回收温　度，可以控制在７０℃以下，提高了蒸汽热能的一次使　数，便于调整液位高度到安全范围内”。　（４）第四个问题与第三个问题虽然出现的问题结　果不一样，但是，问题的根源一致，所以第三个问题解　决的同时，第四个问题也会迎刃而解。　４．２改造后热力站的系统流程　用效率，同时由于降低了凝结水的回收温度，也大大　减少了“二次闪蒸”的形成，减少了热量损失。　（２）通过实际运行检验，热交换器加装液位监控装　置对于控制热交换器壳层凝结水液位，防止发生壳层　满水是可行的。　（３）系统流程改造后，经过实际运行，通过调节一　级热交换器凝结水液位高度来控制热交换器的实际　换热面积来调节供暖运行参数是可行的。　（４）在系统流程改造后，疏水设备的减少没有造成　疏水不及时的现象出现。　参考文献：　改造后热力站的系统流程如图５所示。　［１】贺平，孙刚．供热工程［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，１９９３．　【２】李岱森．简明供热设计手册　】．北京：中国建筑工业出版社，１９９８　［３】史美中，王中铮．热交换器原理与设计【Ｍ】．东南大学出版社，１９９６　作者简介：韩路磊（１９７６），男，河北省乐亭县人，工程师，从事供热、通　图５改造后二级换热系统示意图　ｃｏｏ￣ｃ．ｃｏａ１．ｃｎ）ｏ　柳州市被授予“全国可再生能源建筑应用城市示范，称号　２００多个城市申报，７１个城市激烈角逐，最终柳　州脱颖而出，与其他１７个地级以上城市共同被授予　“全国可再生能源建筑应用城市示范”称号。这不仅　是对柳州市近年来可再生能源建筑业绩的充分肯定，　等非化石能源，对建筑物进行供热或制冷。按照国家　规定，对纳入可再生能源建筑应用的示范城市，中央　财政将予以５　０００万～８　０００万元的专项补贴；纳入　农村可再生能源建筑应用示范的县，将获总额不超过　１　８００万元的补助资金。　据了解，柳州市建筑节能工作主要包括新建建筑　节能、可再生能源应用、大型公共建筑和办公楼节能　也意味着柳州市将获得中央财政的补助。相信不久的　将来，龙城会有更多的“低碳建筑”亮相。　记者从市住建委了解到，可再生能源建筑应用城　市示范是国家住房和城乡建设部和财政部为落实国　务院节能减排战略部署，加快发展新能源与节能环保　新兴产业，推动可再生能源在城市建筑领域大规模应　三大块。自２００５年开始推广以来，可再生能源已在部　分开发项目中得到应用。如广西工学院鹿山学院浅层　地能利用项目、文昌综合楼地表水源热泵系统、市委　党校迁建工程太阳能和建筑一体化技术应用等。　（来源：筑能网２０１０－０８．１　１）　用，而在全国范围内组织推广的城市示范工程。柳州　是城市示范实施以来的第二批入选城市。　可再生能源建筑应用是指利用太阳能、浅层地能　ｔ２７