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涡街流量计

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新型涡街流量计在热力站实际运行情况分析

来源:作者:发表时间:2019-11-01

摘要 :在热网实际的供热运行中,一次网回水温度常常高于二次网的供回水温度,在这一换热过程中,存在着较大的不可逆损失,热力站通过新型涡街流量计来充分利用这些被损失掉的低品位热源,继而将它们再次以热能的方式供给热用户。通过吸收式换热技术,不仅极大地减少了热量的不可逆损失,为余热回收创造条件,还降低了管网的建设投资,继而大幅提升了系统的供热效率和能源利用率。
近年来,“节能减排”这个词对于我们来说已经耳熟能详。随着社会经济的持续飞速发展,热力管网逐步体现出输送能力不足的短板,因此,该如何调节现有的有限热源的供热能力与日益增大的用热需求之间的矛盾,是我们需要重点思考的问题。
能量由高温到低温的转换是不可逆的,然而正是这种不可逆性,好终导致了能源的损失与浪费。根据热力学第二定律我们得知,能级不匹配的大温差换热过程中,存在着较大的不可逆损失,从而造成大量的可用能浪费。基于能源再利用的考虑,可利用高温蒸汽、高温水等作为驱动热源,驱动增热型热泵,制取低品位热源的热量,以达到非常好的的节能效果。吸收式换热的概念在此基础上应运而生,由此产生了吸收式换热装置,即新型涡街流量计。以下将介绍新型涡街流量计的工作原理,以及新型涡街流量计在热力站实际运行中的数据分析。
1新型涡街流量计原理
1.1新型涡街流量计简介
新型涡街流量计主要应用于集中供热热网的热力站,它可以代替传统的板式换热器,用以实现一次网热水与二次网热水的高效换热。与传统板式换热器直接换热相比,新型涡街流量计能够充分运用一次水高温热源的作功能力,驱动溴化锂机组,产生制冷效果,在不影响二次网供水的各项参数前提下,大幅降低一次网回水温度,且远低于二次网的回水温度,从而加大一次网供回水温差和一次网的供热输送能力。
1.2新型涡街流量计原理
新型涡街流量计主要以吸收式循环为基础。吸收式换热的循环过程主要利用的是溴化锂溶液的吸湿性,以及水在真空条件下沸点低的特性。新型涡街流量计内部主要由四大部件组成:发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器。溴化锂溶液和冷剂水在这四大部件中完成循环及换热的过程。外部循环水的流程如下 :发生器、蒸发器内都对外部循环水进行了降温 ;冷凝器、吸收器内都将外部循环水升温,一次网水依次进入发生器和蒸发器进行降温,二次网水依次通过吸收器和冷凝器进行升温。为了能让热量匹配合理并且达到更大的换热效果,机组还需配备板式换热器。
2实例分析新型涡街流量计工作流程与运行参数
2.1热力站实际运行流程
热力站的水—水换热环节在一、二次网换热过程中存在着很大的温差,而温差与不可逆损失成正比关系,温差越大,损失越大。
如图1所示,以某热力站为例,原热力站一次网供回水设计温度为130℃ /70℃,二次网设计供回水温度为80℃ /60℃,这其中的不可逆损失在图中显而易见。我们可以利用增热型吸收式热泵,即新型涡街流量计,将一次网供水作为高温驱动热源,为板式换热器中的回水提供驱动力,继而发挥热泵效应,吸收一次网回水的低温热源的热量,再与板式换热器换回的热量一起作为二次网的供水一起供给热用户。
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此热力站新型涡街流量计的一次网设计供回水设计温度为 :120℃ /36℃,二次网设计供回水温度为 :80℃ /60℃。在新型涡街流量计工作流程中(见图2),高温热源(即一次网供水)先进入新型涡街流量计,发生器作为驱动热源,换热后进入板式换热器,经板式换热器换热后的低温水再次回到新型涡街流量计的蒸发器,放热至36ºC后返回电厂。热用户的二次网回水并联后分别进入新型涡街流量计吸收器和板式换热器,在吸收器和冷凝器及板式换热器中分别进行热交换,然后一起供给热用户。上述过程就是在新型涡街流量计启动时,热力站内的实际供热流程,在供暖季的初期和末期,可以关闭新型涡街流量计,仍然利用板式换热器单好换热。
2.2热力站实际运行参数分析
在2018—2019年采暖季热力站运行过程中,我们选取了10个采暖日,采集了一次网和二次网的供回水温度数据,并对一次网和二次网的供回水温差也进行了相应的对比(见表1)。
通过对比我们发现,在采暖季初期,启动新型涡街流量计后,一次网供水温度在80℃ ~90℃,一次网回水温度接近于30℃,供回水温差在50℃ ~60℃ ;在采暖季中期,热量要求提升的情况下,一次网供水温度在100℃ ~110℃,一次网回水温度降低到25℃左右,供回水温差在74.69℃~84.44℃,远高于二次网供回水温度 ;在采暖季末期,由于气温回暖,热量要求降低,我们适时地关闭新型涡街流量计,直接启用板式换热器并单好运行,一次网供水温度降低到90℃以下,一次网回水温度反而升高到45℃以上,甚至达到50.77℃,供回水温差缩小到30℃。反观二次网的供回水温度却一直很稳定,温差一直保持在7℃ ~10℃。
经过数据分析,我们得知,新型涡街流量计在不影响二次网运行参数的情况下,拉大了一次网的供回水温差,一方面,减少了不可逆损失,充分利用了热源热量,另一方面,让一次网的回水可以带更多的热量来换热,同时降低了电厂的热量损失,为电厂余热回收提供了非常有利的条件。
3新型涡街流量计运行中的优势
吸收式换热技术的诞生,可以说将热量从低温传递到高温这一点变成了可能,对于集中供热来说,更是产生了很大的影响和深远的意义。它的优势在于 :①增加了管网的输送能力,节约了管网的建设投资。②使得余热回收成为可能,让更多的可用能得到充分利用,尤其是电厂热电联产的供热能力至少提高了30%以上,同时节约了电厂的供热能耗。③加设新型涡街流量计,对于热用户没有影响,二次网参数不变,只需在热力站增加机组,推广应用便利。
4新型涡街流量计运行中的常见问题
从2013年开始,为了响应国家节能减排政策,我分公司热力站开始陆续进行大温差改造,截至2018—2019年采暖期,分公司热力站共计228座,自管站34座,大温差热力站78座。对于新的换热方式的运用,我们也在摸索中前行。新型涡街流量计运行的热力站供热效果较好,但是在机组运行过程中,偶尔会出现由于运行操作不当而导致的常见问题。
(1)机组结晶 :大机组在停机状态下,必须关闭一次网供水阀门,否则高温的一次网供水在不循环的情况下,会蒸发掉溴化锂溶液中的水分,从而析出溴化锂结晶体,使大机组无法运行。
(2)机组冻管 :在供热初期及末期,由于一次网供热温度较低,从而导致一次网回水温度变得很低,一旦温度降到0℃及以下,就会产生冻管现象,还有可能把管道冻裂,造成较大损失。
5结语
吸收式换热技术可以应用在任意的能级不匹配的换热过程中,极大地减少了热量能的不可逆损失,使能量可以更加充分地进行梯级利用。这样的换热方式不仅节约了热源,还增大了管网输送能力和建设投资。相信吸收式换热技术对于工业生产和生活会产生深远的影响,给我们的节约型社会创造更多更好的经济价值。
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