鍋爐連擴(kuò)污水用于冷暖聯(lián)供的應(yīng)用研究

1刖言熱電廠鍋爐運(yùn)行時(shí)，為了維持爐水一定的堿度，必須連續(xù)將堿度較大處的爐水排掉。由于排污水壓力、溫度較高，一般先將污水排入連續(xù)排污擴(kuò)容器中，擴(kuò)容器通常與除氧器汽平衡管相連，壓力比氣包壓力低得多，有小部分污水汽化，大部分未汽化的污水溫度降到連續(xù)擴(kuò)容器壓力下的飽和溫度后，排入定排擴(kuò)容器中排放，這樣既造成了大量的水量、熱量的浪費(fèi)，又給環(huán)境帶不了極大的熱污染。由連排擴(kuò)容器排入定排擴(kuò)容器中的水稱之為連擴(kuò)污水。合理地回收鍋爐的連擴(kuò)污水的關(guān)鍵是合理地回收連擴(kuò)污水的低位熱能，從而將連擴(kuò)污水的溫度降到常壓的飽和溫度之下。

　　2應(yīng)用研究熱電廠的冷暖供應(yīng)一般采用汽輪機(jī)的IV段抽汽（約0.7MPa）作為驅(qū)動(dòng)熱源如果能將連擴(kuò)污水的熱量加以回收，替代冷暖系統(tǒng)的部分熱源，再將被回收熱量后的連擴(kuò)污水加以回收，這不僅可以解決電廠熱污染問(wèn)題，還可以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。下面以4X200t/h鍋爐的熱電廠為例，闡述連擴(kuò)污水在冷暖聯(lián)供方面的回收利用的應(yīng)用。

　　2.1熱電廠冷暖系統(tǒng)的現(xiàn)狀我國(guó)熱電廠在初建時(shí)的冷暖系統(tǒng)是熱水集中采暖和分散式的風(fēng)冷熱泵式制冷機(jī)。九十年代初期隨著溴化鋰的興起，大部分電廠興建溴化鋰集中供冷站，因此大部分熱電廠建有采暖站和制冷站。

　　假設(shè)熱電廠的集中采暖系統(tǒng)為：低壓蒸汽與采暖系統(tǒng)的循環(huán)水通過(guò)熱交換站換熱，熱水的供/回水溫度為65/50K流量為100t/h，則需要新蒸汽3t/h.蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機(jī)（制冷量：1196kW）集中供冷系統(tǒng)為：冷凍水進(jìn)/出口溫度為12/7量為204t/h；冷卻水進(jìn)/出口溫度為32/37.為340t/h，使用的新蒸汽壓力為0.7MPa、溫度為164.96S則需要的新蒸汽流量G*化鋰=1.560t/h.由于蒸汽在溴化鋰制冷機(jī)高壓發(fā)生器中的放熱過(guò)程表現(xiàn)為管內(nèi)汽液兩相流，在流動(dòng)過(guò)程中釋放潛熱和顯熱，并且隨著兩相流流型的轉(zhuǎn)變，換熱機(jī)理也將發(fā)生相應(yīng)的變化。

　　2.2連擴(kuò)污水對(duì)設(shè)備的腐蝕性通過(guò)多次的檢測(cè)表明，連排水溫度降到連排擴(kuò)容器壓力下的飽和溫度，其微弱的堿性對(duì)設(shè)備的腐蝕與飽和蒸汽相當(dāng)，可忽略不計(jì)。

　　2.3連擴(kuò)污水可用熱量連擴(kuò)污水從連排擴(kuò)容排入定排擴(kuò)容器中排放，因連擴(kuò)排污門后壓力降低，管內(nèi)的連擴(kuò)污水為兩相流，測(cè)量其流量相當(dāng)困難，其流量的確定可通過(guò)計(jì)算估算：汽包壓力11.3MPa，汽平衡母管壓力0.6MPa鍋爐的排污率一般在2%左右。可以算出2臺(tái)220t/h鍋爐每小時(shí)通過(guò)連排擴(kuò)容器排放的污水約為5.5t，如果連擴(kuò)污水的溫度能夠下降到90其可用熱量約為390kW. 2.4熱量回收方式這部分熱量用于集中供冷或采暖的熱源，顯然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只能用作冷暖系統(tǒng)熱源的補(bǔ)充。連擴(kuò)污水與新蒸汽相比，比容很小，如將連擴(kuò)污水直接引入制冷機(jī)，將影響蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)換熱的均勻性，怎樣才能有效回收這部分熱量呢，現(xiàn)有研究表明，利用蒸汽噴射技術(shù)是合理解決上述兩個(gè)問(wèn)題的有效途徑。蒸汽噴射器由噴嘴、吸入室和擴(kuò)壓管組成。依靠氣流速度與壓力的相互轉(zhuǎn)換來(lái)達(dá)到提升連擴(kuò)污水壓力以及霧化混和的目的，使連擴(kuò)污水達(dá)到或接近溴化鋰制冷機(jī)所需熱源的蒸汽品質(zhì)。蒸汽噴射泵的結(jié)構(gòu)及壓力變化如。

　　蒸汽噴射泵工作蒸汽可以采用汽輪機(jī)的IV段抽汽（0.觀、306°），來(lái)引射鍋爐連擴(kuò)污水，提升連擴(kuò)污水的壓力、比容，以保證制冷機(jī)中所需的熱量以及換熱的均勻。根據(jù)溴化鋰制冷機(jī)對(duì)熱源的要求，確定噴射器各部分尺寸，將連擴(kuò)污水全部利用，從而最大限度的降低新蒸汽的用量。

　　使用兩臺(tái)相同的蒸汽噴射器回收鍋爐連擴(kuò)污7水計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.表1摻混后工質(zhì)的參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目名稱計(jì)算公式結(jié)果低壓蒸汽用量G噴射器出口質(zhì)量流量Gg噴射器出口體積流量V0.65Ma濕蒸汽噴射器出口工質(zhì)焓值hg噴射器出口工質(zhì)溫度tg，6.5bar t飽和噴射器出品工質(zhì)干度Xg hgh飽和水注：下標(biāo)0表示工作蒸汽的參數(shù)，下標(biāo)h表示連擴(kuò)污水的參數(shù)，下標(biāo)g表示噴射器出口的參數(shù)計(jì)算得出噴射器噴管的臨界截面與圓筒混合室的截成比1=0.269計(jì)算表明，摻混后工質(zhì)的體積流量與原溴化鋰的汽源相接近，可以保證其在溴化鋰制冷機(jī)高壓發(fā)生器換熱管中的均勻分布。

　　蒸汽噴射器幾何形狀的確定。

　　設(shè)噴管的出口處壓力為0. 6MPa（用下標(biāo)p表示噴射器的蒸汽噴管出口處蒸汽的參數(shù)），則蒸汽在噴管中流動(dòng)的壓力比為0.857小于臨界壓力比0.577，蒸汽在噴管中的流動(dòng)為亞臨界流動(dòng)。

　　根據(jù)噴射器的計(jì)算公式APg=26.42以下標(biāo)l表示蒸汽的臨界流動(dòng)參數(shù)Pg=Pg-Pp=0.05MPa噴管基本幾何尺寸見(jiàn)表2.表2噴管的基本幾何尺寸序號(hào)項(xiàng)目名稱公式結(jié)果1蒸汽噴管的臨界直徑2.將以上計(jì)算結(jié)果代入噴射器的揚(yáng)程方程得此噴射器的特性方程，得出（所示）的蒸汽噴射器特性曲線APg= 2可以看出當(dāng)連排水的最低流量Glmin=2.78kg/s時(shí)，需夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　　2.5連擴(kuò)污水在溴化鋰制冷機(jī)換熱管中的換熱情況1純凝工況（入口處全部是蒸汽，出口處全部是凝結(jié)液，即原溴化鋰制冷機(jī)的工況）2.5.2部分凝結(jié)工況（入口處有部分液體，或出口處有部分蒸汽）7MPa，306°C的過(guò)熱蒸汽摻混為0.65MPa的濕蒸汽由上述計(jì)算可以看出：在滿足溴化鋰吸收式制冷機(jī)所需加熱量的前提下，將2臺(tái)220t/h鍋爐連擴(kuò)污水與0.7MPa306C的過(guò)熱蒸汽摻混為0.65MPa的濕蒸汽用來(lái)驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)，其高壓發(fā)生器中的濕蒸汽無(wú)論是流動(dòng)還是換熱均能滿足其使用要求。但是，由于制冷機(jī)的熱源的工質(zhì)流量原來(lái)只有0.433kg/s，采用連排水后質(zhì)量流量將增加到1.786kg/s，凝結(jié)水的流量增加了1.353kg/s，必須考慮增加一排量為1.5kg/s的疏水器，選用疏水器時(shí)，需充分考慮原疏水器的背壓、疏水量以及制冷機(jī)熱回收器的壓降。

　　同理，連擴(kuò)污水的熱量用于采暖也是不夠的，同樣需要新蒸汽摻混。當(dāng)集中采暖站的熱交換設(shè)備采用高效板式換熱器（換熱系數(shù)為2500 ~3500W/m2°C）時(shí)，經(jīng)過(guò)板式換熱器后熱源的溫度可以達(dá)到55°C，根據(jù)計(jì)算只需補(bǔ)充新蒸汽638.15kg/h，此時(shí)蒸汽噴射器的引射系數(shù)u=17.4，由蒸汽噴射泵的特性曲線可知：則APg接近設(shè)計(jì)值0.65MPa連排污水與供暖熱水的傳熱示意。7連擴(kuò)污水的回收當(dāng)連擴(kuò)污水經(jīng)過(guò)熱量的回收以后，連擴(kuò)污水的水溫已降至常壓的飽和溫度以下，因此，具備回收該部分熱水的條件。熱電廠是消耗新鮮水的大戶，如果將部分熱能已經(jīng)利用的連擴(kuò)污水回收進(jìn)熱電廠的循環(huán)水系統(tǒng)，作為循環(huán)水的補(bǔ)充水，這將有利于水資源的再利用，同樣可取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　4結(jié)論金陵石化熱電廠鍋爐連擴(kuò)污水用于冷暖聯(lián)供，自2001年7月份改造以來(lái)，系統(tǒng)一直處于制冷工況運(yùn)行，運(yùn)行表明：運(yùn)行正常。制冷參數(shù)與改造前一致，新蒸汽使用量減少，節(jié)約新蒸汽0.68t/h；預(yù)計(jì)冬季采暖工況運(yùn)行時(shí)，將節(jié)約新蒸汽2.4t/h；回收水量5.5t/h.若冬、夏季各運(yùn)行3500小時(shí)，全年可取得經(jīng)濟(jì)效益約74萬(wàn)元。而改造的全部投資僅20萬(wàn)元左右，能在極短的時(shí)間內(nèi)回收全部投資。

　　此改造在回收連排水的同時(shí)，完成了對(duì)連排水熱量的回收，杜絕了接觸式換熱采暖水箱的溢流問(wèn)題；冷暖聯(lián)供的優(yōu)化，可將分散的冷暖站集中起來(lái)，不僅節(jié)約了場(chǎng)地，而且便于管理，可謂一舉多得。對(duì)有集中供冷供暖的熱電廠均有可借鑒之處。