大型火电厂水暖系统补水节能改造研究及应用

方案等政策的相继出台，火电厂节能降耗、能源管理面临巨大的压力。节能降耗是促进企业发展、提高企业经济效益的有效措施。目前，我国寒冷地区火电厂冬季取暖使用水暖系统。本文详细论述了托克托发电有限公司水暖补水系统优化改造的技术措施和取得的成功经验，对推广大型供热火电厂采暖系统改造以及提高设备经济性起到良好的促进作用。

1 水暖补水系统改造的背景

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（以下简称我厂）现有8台600MW汽轮发电机组，2台660MW汽轮发电机组，2台300MV汽轮机发电机组;其中一、二期工程四台机组为600MW亚临界参数水冷燃煤机组，三、四期工程四台机组为国产600MW亚临界参数直接空冷燃煤机组，五期两台机组为国产660MW超超临界参数直接空冷燃煤机组，呼热电两台机组为300MW亚临界参数水冷燃煤机组。

我厂所处地区冬季寒冷，采暖周期长。我厂主要生产区域采用汽暖系统供暖，汽暖系统使用各机组辅汽作为汽源;生活区域以及部分生产区域采用水暖供暖，随着生活区域的扩建，水暖系统的稳定运行更是尤为重要。改造前，汽暖疏水直接进入排汽装置或凝汽器，造成一定的能量损失;水暖系统采用除盐水作为补水。针对汽暖系统疏水量大，水暖系统补水量大，系统区域大维护量大，积极组织汽机点检、汽机运行方面的专家成立课题攻关组。通过对问题进行分析探讨，制定了汽暖疏水系统改造的措施、方案。

2 水暖补水系统能耗损失分析

我厂各台机组汽暖疏水直接进入排汽装置或凝汽器，水暖系统利用除盐水作为补水且除盐水压力波动频繁，除盐水补水管道无压力控制阀，如图1所示。

在此过程中，将发生以下能量损失和消耗：

2.1 .汽暖系统的高温疏水直接进入凝汽器，高温疏水温度最终降至排汽装置里面的凝结水温度，高温疏水放热将损失大量的热量;

2.2 水暖系统补充的除盐水加热到水暖的供暖温度将消耗热能;

2.3 水暖系统压力不稳定造成跑冒滴漏等缺陷频发，除盐水泵频繁启停，除盐水补水量大，采暖期水暖系统消缺量大，增大检修人员工作量及设备维护费用。

3 系统优化改造

3.1改造方案的论证：

通过攻关组对上述问题的分析，将汽暖疏水作为水暖系统补水，以减少能量损耗，降低除盐水补水量，使汽暖疏水充分回收利用。同时，采用汽暖疏水作为水暖系统补水有以下两个必要条件：

3.1.1汽暖系统疏水压力高于水暖系统热网循环泵入口压力，可以实现汽暖疏水对水暖系统补水。

3.1.2汽暖系统疏水温度近似等于水暖系统供水温度，汽暖疏水对水暖系统补水可以减少热量损失。

3.2改造方案的实施：

在汽暖凝结水回收器至热网循环泵入口管路上加装闸阀、逆止阀，在汽暖疏水至排汽装置加装压力控制电磁阀控制补水量;在水暖系统补水泵（除盐水）入口加装压力控制电磁阀，如图2所示。

加装汽暖疏水到水暖补水装置后：

3.2.1 当水暖供水压力P≤0.4MPa时，汽暖疏水至排汽装置电磁阀关闭，除盐水至水暖系统电磁阀开启，实现汽暖疏水和除盐水同时对水暖系统补水;

3.2.2 当水暖供水压力0.4≤P≤0.6 MPa时，汽暖疏水至排汽装置电磁阀关闭，除盐水至水暖系统电磁阀关闭，实现汽暖疏水对水暖系统补水;

3.2.3当水暖供水压力P>0.6 MPa时，汽暖疏水至排汽装置电磁阀开启，除盐水至水暖系统电磁阀关闭，汽暖疏水进入排汽装置或凝汽器，停止向水暖系统补水。这样，始终使水暖供水压力保持在0.4≤P≤0.6 MPa之间。实現了水暖供水压力自动化控制，将汽暖疏水投入到水暖补水，有效地减少除盐水补水量，降低热耗， 提高汽暖回水利用率，减少外排促进节约能源。

4 水暖系统补水改造的效果及效益分析

加装水暖补水压力控制电磁阀后，实现汽暖疏水对水暖系统补水，减少除盐水补水量;有效地控制水暖供水管道压力，实现补水控制自动化;原先由于水暖系统压力不稳定造成供水管道经常发生跑冒滴漏等缺陷，加装补水装置后，此类缺陷得到了有效控制，减少了设备维护费用和人工维护量;汽暖投入初期，由于汽暖系统管道存在杂质导致汽暖回水水质不能满足机组热力系统供水水质要求，由于水暖系统水质要求不高此时该疏水可以作为水暖系统补水使用，不再进入排汽装置或凝汽器，减少疏水外排造成汽水及热量损失;除盐水作为水暖补水，由于除盐水温度低加热到所需温度消耗热量大，而汽暖疏水水温在80至100℃之间，通过汽暖对水暖补水，可以降低辅汽使用量，减少热能损失;汽暖疏水进入水暖，减少汽暖进入机组排汽装置或凝汽器的水量，汽暖进入水暖的补水量可以直接由除盐水给凝汽器补水作为补偿，极大的优化了以上存在的问题，降低了机组热耗，减少了水暖及汽暖系统外排量，提高了汽暖的回收利用率，促进了节约能源。

具体效益分析如下：

4. 1改造前加热除盐水达到水暖温度所消耗热能的相关计算：根据《水和水蒸汽热力性质图表》查的相关数据，如表1所示：

我厂各机组进入采暖期水暖总补水量每天平均为：580t/d。使用除盐水作为水暖补水每小时所消耗热能为：

Q水=（H水暖 -H除）*补水量≈1.9*108kJ/ d

我厂进入冬季投入暖气时间为期5个月（第一年10月15日至次年3月15日），即约为150天;除盐水作为补水，我厂机组一个采暖期所消耗热量：Q补水= 2.9*1010 kJ

改造后，使用汽暖疏水作为水暖补水，汽暖疏水与水暖供水焓值近似相等，没有热量损耗，则为我厂每个采暖期所节约2.9*1010 kJ热量

4.2.2 汽暖系统疏水温度降至凝结水温度所损失的热能：

改造后，使用汽暖疏水代替除盐水作为水暖补水，我厂各机组在采暖期中将每天平均减少进入凝汽器的汽暖疏水为：580 t/d。即每天我厂各机组将减少热量损失为：

Q汽=（H汽暖 –H凝）*补水量≈1.14* 108kJ/ d

我厂进入冬季投入暖气时间为150天，我厂各机组将减少热量损失为：Q汽暖=1.7*1010 kJ

4.2.3综上分析，一个采暖期将为我厂节约能量损耗：

除盐水消耗热能+汽暖疏水损失热量 = Q补水+ Q汽暖=4.6*1010 kJ

若将节约的总热量等值换算为标煤（标准煤能量：29307.6 kJ/kg），在这里只作为标煤量的初步估算，不计算锅炉效率和管道损失效率。那么，一个采暖期将至少节约标煤：

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

5 结束语

我厂使用汽暖疏水代替除盐水作为水暖补水减少各机组能量损耗，减少水暖及汽暖系统外排量，降低除盐水补水率，节约成本费用，汽暖疏水得到了充分的回收利用。同时，水暖系统补水改造后，水暖系统压力得到有效的自动化控制，降低缺陷发生数量，减少了人工维护量和设备维护费用。从以上的分析可以看出，本项目的投资可在不到一月时间内收回成本，经济效益极为明显。对于寒冷的大型火力发电厂的采暖供热系统，都具有很大的推广价值。

【参考文献】

[1] 李青，高山，薛彦廷.火力发电厂节能技术及其应用[M].北京：中国电力出版社.2007：245—249.

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