对热电厂主厂房热水采暖设计的思考

　　摘要：本文作者结合工作经验，论述火电厂主厂房传统采用蒸汽采暖存在的问题，以已投产工程为为例，论证采用高温热水采暖的可靠性，通过技术经济比较得出高温热水采暖更经济。
　　关键词：火电厂；主厂房；采暖设计
　　0引言
　　采暖系统是保证火力发电厂正常生产运行的必备设施。从20世纪50年代我国自行建设火力发电厂开始至今，火电厂发展水平突飞猛进。但是，对火电厂的主厂房采暖系统来说，其设计思想几十年来并没有发生本质的变化。大多数电厂主厂房仍采用蒸汽采暖，采暖系统、散热设备等设计富余度很高。造成能源浪费现象相当严重。
　　随着我国节能减排、竞价上网等一系列重大改革措施的颁布实施，所有电厂都在进行严格管理、达标验收，电厂运行的经济性成为最重要的指标之一。主厂房采暖设计的革新优化也迫在眉睫。
　　1传统蒸汽采暖系统存在的问题
　　1.1直接采用蒸汽采暖，能耗严重
　　热媒的选择确定在采暖设计中是一项非常重要的内容，热媒选择的是否合理直接关系到采暖系统的合理、性和经济性。主厂房作为火力发电厂最大的采暖用户，不仅要消耗大量的热量，而且采暖系统也非常复杂。选择合适的采暖热媒，不仅可以简化系统，而且还可以降低运行费用。
　　受传统设计模式的影响，设计人员在工程设计中基本上都采用0.4MPa以上的饱和蒸汽作为采暖热媒。缺乏足够的优化和技术经济比较。采用蒸汽作为采暖热媒最主要存在以下问题：
　　(l）蒸汽用量大。要抽取大量高参数的蒸汽，再减温减压以满足采暖系统的温度压力要求，将高品位能源当作低品位能源利用，既降低了发电效率，又造成能量损失。
　　(2）凝结水难以回收。蒸汽直接进人采暖散热系统，管网中的铁锈混人凝结水中，致使凝结水因含铁量过高而无法回收利用。在严寒地区，电厂主厂房的采暖用汽量是相当可观的。以内蒙古地区气象参数为基础，按有关规范要求的计算方法。几种大容量机组电厂主厂房的最大采暖负荷用汽量、年用汽量、一个采暖期蒸汽采暖系统凝结水排放造成的热损失、对应的锅炉系统补充除盐水费用等数据指标见表1。
　　表1蒸汽采暖系统凝结水有关经济数据
　　项目 机组容量
　　 2×200MW 2×300MW 2×600MW
　　主厂房采暖用汽量/t/h 7.1 10 12.7
　　年用汽量/t 20448 28800 36576
　　凝结水排放热损失/kW 190.2×104 267.9×104 340.2×104
　　除盐水处理费用/万元 14.3 20.2 25.6
　　注：锅炉补充水按原水1元/t，除盐水处理费用6元/t，计算总计为7元/t。
　　由表1中数据可见，蒸汽采暖系统凝结水如不能合理回收利用，将会给电厂运行造成相当大的经济损失。
　　1.2蒸汽采暖系统运行相对不稳定
　　蒸汽采暖系统实际运行中，采暖抽汽温度压力因受其它热力系统影响，波动幅度大，很难平稳调节控制。通常在室内外温度较高时仍按最大负荷供汽，造成热量浪费。管路系统热伸缩量较大，加之凝结水在立管处经常产生水击，现场运行噪声非常大。同时要求采暖管道有较高强度，通常采用无缝钢管，提高了工程造价。
　　2采用高温热水采暖方案分析
　　2.1高温热水采暖热源
　　采用整体式换热机组提供130/7o℃主厂房采暖高温热水。换热机组由换热器、循环水泵、补充水泵、控制盘等组成。换热机组加热热源来自于汽轮机采暖抽汽，换热后的蒸汽凝结水通过凝结水回收器进人锅炉凝结水系统全部直接回收利用。换热系统流程图见图1。
　　
　　图1换热系统流程图
　　2.2对已投产工程设计数据分析
　　收集整理内蒙古地区已投产火力发电厂主厂房采暖系统资料汇总见表2。
　　各投运电厂冬季室内温度均能满足设计要求。机组正常运行时，蒸汽采暖的主厂房暖风机热风幕基本处于停运状态，热水采暖的主厂房局部区域暖风机运行；当机组停运时，全部开启暖风机、热风幕均可满足室内温度5℃的规范要求。
　　表2主厂房采用蒸汽采暖与热水采暖的各电厂数据对比
　　机组容量 2×200MW 2×300MW 2×600MW
　　项目 呼和浩特电厂三期 卓资山电厂 准格尔电厂二期 包头第三热电厂扩建 丰镇发电厂三期 同地区同等级机组估算
　　设计采暖热煤 0.4MPAa蒸汽采暖 130/70热水采暖 0.4MPa蒸汽采暖 130/70热水采暖 0.4MPa蒸汽采暖 130/70热水采暖
　　冬季采暖室外计算温度/℃ -19 -23 -18 -20 -21 -21
　　概算采暖负荷/kW 4202 4902 5912 6426 7557 7557
　　散热器安装数量/片 8256 10270 11275 13760 16380 17000
　　总散热量(kW)/单位散热量(W) 3195/387 2362/230 4363/387 3440/250 6192/378 5100/300
　　暖风机安装数量/台 48 35 28 43 46 50
　　总散热量(kW)/单位散热量(kW) 3120/65 2625/75 2660/95 2795/65 4600/100 3250/65
　　热风幕安装数量/台 10 16 24 23 32 32
　　总散热量(kW)/单位散热量(kW) 1030/103 2048/128 3168/132 4140/180 5760/180 5760/180
　　由表可知，蒸汽采暖主厂房需要型号规格相对小的散热器、暖风机及热风幕可满足热负荷的要求。对于热水采暖的主厂房通过以下措施可满足采暖负荷的要求：a．在不影响其它工艺设备布置的前提下，尽可能增加散热器的数量。b．选用单片散热量大的散热器。如采用加宽加高尺寸的散热器。c．选用加大规格的暖风机热风幕，以增加散热量。
　　2.3传统蒸汽采暖与热水采暖的技术经济比较
　　以表2中2x300MW机组为基础进行比较，结果见表3。
　　由表3可以看出，采用蒸汽采暖折合年费用为6.4+22.0=28.4万元，采用热水采暖折合年费用为12+4.5=16.5万元。热水采暖比蒸汽采暖可节约费用42％。
　　表32×300MW机组主厂房采用蒸汽采暖与热水采暖的技术经济对比
　　0.4MPa蒸汽采暖 设备费用 项目 单价/元 数量 设备费用/元 折算成年费用/元 合计/万元
　　  散热器 35 11275 396425 31666 6.4
　　  暖风机 3000 28 84000 6740 
　　  热风幕 10000 24 240000 19258 
　　  凝结水回收器 80000 1 80000 6419 
　　 运行费用 项目 单台设备功率/kW 平均年运行数量/台 平均年运行小时/h 年运行费用/元 合计/万元
　　  采暖机耗电 1.5 10 2880 6912 22
　　  热风幕耗电 3 6 2880 8294 
　　  凝结水回收器耗电 4 1 3600 2304 
　　  增加锅炉补水处理费用 - - - 202000 
　　130/70℃高温热水采暖 设备费用 项目 单价/元 数量 设备费用/元 折算成年费用/元 合计/万元
　　  散热器 40 13760 550400 44166 12.0
　　  暖风机 3000 43 129000 10351 
　　  热风幕 10000 23 230000 18456 
　　  换热机组 500000 1 500000 40121 
　　  凝结水回收器 80000 1 80000 6419 
　　 运行费用 项目 单台设备功率/kW 平均年运行数量/台 平均年运行小时/h 年运行费用/元 合计/万元
　　  采暖机耗电 1.5 20 2880 13824 4.5
　　  热风幕耗电 3 6 2880 8294 
　　  换热机组耗电 35 1 3600 20160 
　　  凝结水回收器耗电 4 1 3600 2304 
　　注：厂用电按0.16元/kw.h计算，电厂运行期按20年考虑，年利率按5％计算。
　　3结论
　　结合已投运电厂实际情况及以上分析可见，严寒地区火电厂主厂房采用130/70℃高温热水能够满足采暖负荷的要求，实际运行节能、环保、安全可靠且节约投资运行费用，值得提倡推广。
　　参考文献：
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　　[2]李静海．严寒地区火力发电厂蒸汽采暖凝结水回收方案分析与优化[J]．电力暖通空调，2000,4(59).
　　[3]孙相军．2仪幻年示范电厂采暖系统设计探讨[J].电力暖通空调，2001,1(60).

《对热电厂主厂房热水采暖设计的思考》

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