淺談?chuàng)Q熱站的節(jié)能設(shè)計(jì)以及安全運(yùn)行問題

1、淺談?chuàng)Q熱站的節(jié)能設(shè)計(jì)以及安全運(yùn)行問題    【摘 要】 隨著社會(huì)的進(jìn)步，人類意識的提高，節(jié)能和安全歷經(jīng)理念、行為、規(guī)范、認(rèn)同這一長期過程，在不斷前進(jìn)和升華中逐步多數(shù)人認(rèn)同。本文依次從換熱站的節(jié)能設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行兩個(gè)角度出發(fā)，剖析換熱站內(nèi)設(shè)備節(jié)能技術(shù)措施，并對針對安全運(yùn)行角度提出儀表控制要求。 【關(guān)鍵詞】 換熱站 優(yōu)化 安全運(yùn)行 能源是當(dāng)今人類面臨的重大問題之一，能源開發(fā)和轉(zhuǎn)換利用已經(jīng)成為各國的重要課題。隨著我國政策對節(jié)能和安全的要求越來越嚴(yán)格，作為能源轉(zhuǎn)換利用的主要設(shè)備換熱機(jī)組，其節(jié)能設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行更加舉足輕重。本文根據(jù)多年的設(shè)計(jì)和管理經(jīng)驗(yàn)對換熱站節(jié)能設(shè)計(jì)

2、和安全運(yùn)行管理工作等方面提出幾點(diǎn)建議。 1 換熱站節(jié)能設(shè)計(jì) 換熱站節(jié)能設(shè)計(jì)涉及到換熱器的選擇。 2 設(shè)備的選擇 2.1 換熱器選型 換熱器設(shè)計(jì)選型主要從傳熱系統(tǒng)、換熱效率、阻力以及設(shè)備尺寸等因素進(jìn)行考慮。按換熱器結(jié)構(gòu)形式分管殼式換熱器、板式換熱器、螺旋板式換熱器、容積式換熱器等。 煤化工項(xiàng)目中換熱設(shè)備主要是利用蒸汽換熱，取得低溫?zé)崴钠畵Q熱器。在換熱器選型上建議優(yōu)先選擇雙紋管換熱器。目前在神華集團(tuán)新建項(xiàng)目中神華甲醇下游加工項(xiàng)目的第一、第二換熱站均采用該型設(shè)備。 雙紋管換熱器是一種新型強(qiáng)化傳熱的節(jié)能高效換熱設(shè)備，它是在螺旋槽管、波節(jié)管換熱器的基礎(chǔ)上根據(jù)強(qiáng)化傳熱機(jī)理而研制成功的。雙紋管換熱器與其

3、他換熱器相比有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）傳熱系數(shù)高。獨(dú)特的波紋結(jié)構(gòu)，汽-水傳熱系數(shù)范圍可達(dá)50007619W/m2·。水-水傳熱系數(shù)范圍可達(dá)35005000W/m2·（如表1）。 （2）不宜結(jié)垢。被加熱水高流速?zèng)_刷管壁，管內(nèi)流速保持1.52.5m/s，整體單向沖刷管壁使污垢難以實(shí)現(xiàn)。 雙紋管具有較強(qiáng)的抗垢性能。外螺紋類似膨脹節(jié)，當(dāng)操作過程中介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，由于金屬的膨脹與收縮，使換熱關(guān)表面曲率發(fā)生變化而使垢片自行脫落，重新露出金屬光澤。 （3）水側(cè)阻力小，節(jié)省循環(huán)動(dòng)力消耗。內(nèi)外強(qiáng)化換熱的雙紋管使被加熱從進(jìn)口水溫到出口水溫的加熱行程變短，且雙紋管獨(dú)特的管型，使二次水在較低的水流速

4、下即可達(dá)到強(qiáng)烈的紊流換熱效果。雙紋管換熱器不易結(jié)垢，具有自潔功能，管內(nèi)壁能長期保持潔凈效果，仍能維持原有的水流道截面積，因此被加熱水的壓降小，節(jié)省循環(huán)泵運(yùn)行費(fèi)用。 （4）不易泄露，熱應(yīng)力小，自動(dòng)補(bǔ)償溫差應(yīng)力。換熱管外部采用單頭粗螺紋，且波及內(nèi)壁，類似許多小膨脹節(jié)，可補(bǔ)償管、殼程受不同溫度影響而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，提高工作的可靠性。 （5）體積小，耗材低，占地面積小。雙紋管換熱器單位體積傳熱面積大（約為光管換熱器的1.4倍、螺旋板換熱器的1.5倍、波紋管換熱器的1.7倍、浮動(dòng)盤管換熱器的3.5倍、和板式換熱器相當(dāng)），總傳熱系數(shù)高，再加上有三種結(jié)構(gòu)形式（臥式、耳式支座立式、腿式支座立式），便于在不同位置

5、安裝，因此占地面積大大小于光管換熱器、螺旋板換熱器、波紋管換熱器和浮動(dòng)盤管換熱器，其立式換熱器的占地面積小于板式換熱器。 2.2 選擇高效節(jié)能、噪聲低的水泵 采用高效節(jié)能的產(chǎn)品，性能曲線平滑，運(yùn)行范圍廣，保證所選擇的泵參數(shù)在泵曲線高效區(qū)內(nèi)。業(yè)主在請購工作中要對泵的選擇提出較高的要求。噪聲要求不應(yīng)該僅僅滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)該高于標(biāo)準(zhǔn)，要高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)要求。 2.3 凝結(jié)水回收采用閉式凝結(jié)水回收裝置 以往在設(shè)計(jì)中選擇選擇閃蒸罐（凝結(jié)水罐）配凝結(jié)水泵的方案，凝結(jié)水在閃蒸出來的蒸汽往往不能直接利用而被白白排放掉，十分不節(jié)能。近幾年來，閉式凝結(jié)水回收裝置已經(jīng)逐漸被廣泛采用。閉式凝結(jié)水回收裝置有以下特點(diǎn)： （1

6、）閉式回收冷凝水，使冷凝水二次汽及用熱設(shè)備疏水器所漏蒸汽全部回收，并得以綜合利用，既節(jié)約了軟化水資源，又節(jié)約了熱能，從而降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。 （2）無二次汽排放，消除熱污染和潮濕環(huán)境，達(dá)到清潔生產(chǎn)。 （3）閉式系統(tǒng)避免了凝結(jié)水再次污染及空氣中氧分的再次溶入，減少了管路系統(tǒng)內(nèi)外腐蝕，延長設(shè)備使用壽命。 2.4 取消循環(huán)水泵出口的止回閥設(shè)置 我們認(rèn)識到在供暖的密閉循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)水泵出口可以不裝止回閥，以減少水頭損失。此改變在不影響效果的情況下，不僅降低了工程造價(jià)，而且降低了電耗。因?yàn)楣嵯到y(tǒng)是一個(gè)閉式系統(tǒng)，循環(huán)水泵的作用是克服網(wǎng)路的循環(huán)阻力，使水在網(wǎng)路中循環(huán)。當(dāng)水泵停止工作時(shí)，水泵兩側(cè)的壓強(qiáng)相等，

7、不會(huì)作反向流動(dòng)。因此安裝止回閥只會(huì)增加網(wǎng)路的阻力，無謂的消耗電能，沒有任何作用。熱源和換熱站的循環(huán)水泵出口都可不設(shè)止回閥，但補(bǔ)水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)一樣，泵的出口應(yīng)設(shè)止回閥。 2.5 除污器 此設(shè)備雖然價(jià)格不高，但對換熱站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。如果選擇不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)前后壓差大增加電耗、過濾網(wǎng)損壞致使換熱器堵塞、旋轉(zhuǎn)軸漏水燙傷運(yùn)行人員等問題。我們通常在除污器兩側(cè)加一次壓力儀表，通過管理人員的現(xiàn)場觀察來確定除污器是否需要刷洗或者更換，一般情況下管理人員是做不到位的，建議在設(shè)計(jì)的時(shí)候直接加壓差報(bào)警功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，達(dá)到節(jié)能的目的。 3 安全運(yùn)行 隨著自控技術(shù)的發(fā)展，煤化工項(xiàng)目換熱站應(yīng)用PLC可編程控制器實(shí)

8、現(xiàn)無人值守自控模式已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而換熱站實(shí)現(xiàn)無人值守的關(guān)鍵點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)在于安全保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須經(jīng)過熱態(tài)調(diào)試檢驗(yàn)方能確保換熱站無人值守后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在安保系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試中，由于運(yùn)行和調(diào)試需同步進(jìn)行，且測試時(shí)換熱站各方面參數(shù)均為非正常的安全臨界狀態(tài)，在操作時(shí)稍有不慎即會(huì)影響供熱運(yùn)行，甚至?xí)p壞供熱設(shè)備，在此，筆者結(jié)合以往的換熱站自控項(xiàng)目調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，談一談如何保證調(diào)試過程安全完成，并最大限度減小對于換熱站運(yùn)行的影響。 4 監(jiān)控系統(tǒng)概況 監(jiān)控系統(tǒng)分為兩級監(jiān)控：一級監(jiān)控為主控室（MCC）；二級監(jiān)控為就地監(jiān)控單元（LCM1、LCM2），下位采用可編程控制器。系統(tǒng)連接以光纜通訊為主，非對稱數(shù)

9、字用戶環(huán)路（ADSL）作為備用通道。 本系統(tǒng)投運(yùn)后將實(shí)現(xiàn)以下功能： 4.1 及時(shí)檢測熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，了解系統(tǒng)運(yùn)行工況 實(shí)時(shí)采集所有熱力站的技術(shù)數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、流量、熱量、液位、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)、水電消耗等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)的水壓圖、溫度、流量分布狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中抄表，對運(yùn)行工況能做到“情況明朗，心中有數(shù)”。 4.2 均勻調(diào)節(jié)流量，消除冷熱不均 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能隨時(shí)對熱網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，消除管網(wǎng)水力失調(diào)，達(dá)到流量的合理分配，進(jìn)而消除冷熱不均的現(xiàn)象。 4.3 及時(shí)診斷系統(tǒng)故障，確保安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)換熱站無人值守 熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過對各熱力站的運(yùn)行參數(shù)分析，當(dāng)各熱力站發(fā)生超壓、失壓、泄漏、停

10、電、設(shè)備等故障時(shí)進(jìn)行及時(shí)診斷和自動(dòng)操作保護(hù)，并向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信號，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)換熱站無人值守。 5 換熱站安全保護(hù)設(shè)計(jì) 5.1 對換熱站內(nèi)設(shè)備的保護(hù) （1）所有循環(huán)泵停轉(zhuǎn)時(shí)緊急關(guān)閉一次調(diào)節(jié)門，以防止二次水溫度過高發(fā)生汽化損壞換熱設(shè)備；（2）當(dāng)二次網(wǎng)回水壓力過低時(shí)自動(dòng)停止二次網(wǎng)循環(huán)泵，以防止水泵發(fā)生汽蝕損壞葉輪。 5.2 停電保護(hù) 系統(tǒng)停電后，由繼電器向PLC提供失電信號，由PLC控制立即關(guān)斷一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥以防止二次水高溫汽化，閥門的動(dòng)力均由站內(nèi)UPS提供。 5.3 補(bǔ)水系統(tǒng)保護(hù) （1）補(bǔ)水箱液位過低時(shí)停補(bǔ)水泵； （2）補(bǔ)水箱液位過高時(shí)停水處理設(shè)備進(jìn)水閥； （3）自動(dòng)軟化水裝置入口管道上應(yīng)設(shè)置排污隔斷閥，用于防止生活飲用水管道發(fā)生回流污染的安全裝置，以確保生活飲用水的衛(wèi)生和安全。 5.4 泄壓旁通管的設(shè)置 在熱水供熱系統(tǒng)中，為了減小事故停泵水錘，可以在循環(huán)水泵的出水管和回水管之間設(shè)置一止回閥的泄壓旁通管。在循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，由于水泵出水側(cè)水壓高于回水側(cè)的水壓，止回閥呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)突