淺談?chuàng)Q熱站的節(jié)能設計以及安全運行問題

1、淺談?chuàng)Q熱站的節(jié)能設計以及安全運行問題    【摘 要】 隨著社會的進步，人類意識的提高，節(jié)能和安全歷經(jīng)理念、行為、規(guī)范、認同這一長期過程，在不斷前進和升華中逐步多數(shù)人認同。本文依次從換熱站的節(jié)能設計和安全運行兩個角度出發(fā)，剖析換熱站內(nèi)設備節(jié)能技術措施，并對針對安全運行角度提出儀表控制要求。 【關鍵詞】 換熱站 優(yōu)化 安全運行 能源是當今人類面臨的重大問題之一，能源開發(fā)和轉換利用已經(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格，作為能源轉換利用的主要設備換熱機組，其節(jié)能設計和安全運行更加舉足輕重。本文根據(jù)多年的設計和管理經(jīng)驗對換熱站節(jié)能設計

2、和安全運行管理工作等方面提出幾點建議。 1 換熱站節(jié)能設計 換熱站節(jié)能設計涉及到換熱器的選擇。 2 設備的選擇 2.1 換熱器選型 換熱器設計選型主要從傳熱系統(tǒng)、換熱效率、阻力以及設備尺寸等因素進行考慮。按換熱器結構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。 煤化工項目中換熱設備主要是利用蒸汽換熱，取得低溫熱水的汽水換熱器。在換熱器選型上建議優(yōu)先選擇雙紋管換熱器。目前在神華集團新建項目中神華甲醇下游加工項目的第一、第二換熱站均采用該型設備。 雙紋管換熱器是一種新型強化傳熱的節(jié)能高效換熱設備，它是在螺旋槽管、波節(jié)管換熱器的基礎上根據(jù)強化傳熱機理而研制成功的。雙紋管換熱器與其

3、他換熱器相比有以下優(yōu)點： （1）傳熱系數(shù)高。獨特的波紋結構，汽-水傳熱系數(shù)范圍可達50007619W/m2·。水-水傳熱系數(shù)范圍可達35005000W/m2·（如表1）。 （2）不宜結垢。被加熱水高流速沖刷管壁，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現(xiàn)。 雙紋管具有較強的抗垢性能。外螺紋類似膨脹節(jié)，當操作過程中介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，由于金屬的膨脹與收縮，使換熱關表面曲率發(fā)生變化而使垢片自行脫落，重新露出金屬光澤。 （3）水側阻力小，節(jié)省循環(huán)動力消耗。內(nèi)外強化換熱的雙紋管使被加熱從進口水溫到出口水溫的加熱行程變短，且雙紋管獨特的管型，使二次水在較低的水流速

4、下即可達到強烈的紊流換熱效果。雙紋管換熱器不易結垢，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)泵運行費用。 （4）不易泄露，熱應力小，自動補償溫差應力。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)，可補償管、殼程受不同溫度影響而產(chǎn)生的熱應力，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、浮動盤管換熱器的3.5倍、和板式換熱器相當），總傳熱系數(shù)高，再加上有三種結構形式（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。噪聲要求不應該僅僅滿足國家標準，而應該高于標準，要高標準，嚴要求。 2.3 凝結水回收采用閉式凝結水回收裝置 以往在設計中選擇選擇閃蒸罐（凝結水罐）配凝結水泵的方案，凝結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，閉式凝結水回收裝置已經(jīng)逐漸被廣泛采用。閉式凝結水回收裝置有以下特點： （1

6、）閉式回收冷凝水，使冷凝水二次汽及用熱設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)運行成本。 （2）無二次汽排放，消除熱污染和潮濕環(huán)境，達到清潔生產(chǎn)。 （3）閉式系統(tǒng)避免了凝結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，延長設備使用壽命。 2.4 取消循環(huán)水泵出口的止回閥設置 我們認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，而且降低了電耗。因為供熱系統(tǒng)是一個閉式系統(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)。當水泵停止工作時，水泵兩側的壓強相等，

7、不會作反向流動。因此安裝止回閥只會增加網(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)水泵出口都可不設止回閥，但補水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)一樣，泵的出口應設止回閥。 2.5 除污器 此設備雖然價格不高，但對換熱站安全經(jīng)濟運行至關重要。如果選擇不當，會出現(xiàn)前后壓差大增加電耗、過濾網(wǎng)損壞致使換熱器堵塞、旋轉軸漏水燙傷運行人員等問題。我們通常在除污器兩側加一次壓力儀表，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，建議在設計的時候直接加壓差報警功能，及時發(fā)現(xiàn)問題，達到節(jié)能的目的。 3 安全運行 隨著自控技術的發(fā)展，煤化工項目換熱站應用PLC可編程控制器實

8、現(xiàn)無人值守自控模式已得到了越來越廣泛的應用。而換熱站實現(xiàn)無人值守的關鍵點和技術難點在于安全保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須經(jīng)過熱態(tài)調(diào)試檢驗方能確保換熱站無人值守后的安全穩(wěn)定運行。在安保系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試中，由于運行和調(diào)試需同步進行，且測試時換熱站各方面參數(shù)均為非正常的安全臨界狀態(tài)，在操作時稍有不慎即會影響供熱運行，甚至會損壞供熱設備，在此，筆者結合以往的換熱站自控項目調(diào)試經(jīng)驗，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)投運后將實現(xiàn)以下功能： 4.1 及時檢測熱網(wǎng)運行參數(shù)，了解系統(tǒng)運行工況 實時采集所有熱力站的技術數(shù)據(jù)，包括溫度、壓力、流量、熱量、液位、循環(huán)泵、補水泵運行狀態(tài)、水電消耗等參數(shù)，實現(xiàn)各站點的水壓圖、溫度、流量分布狀況的實時監(jiān)測，實現(xiàn)遠程集中抄表，對運行工況能做到“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)能隨時對熱網(wǎng)進行調(diào)節(jié)，消除管網(wǎng)水力失調(diào)，達到流量的合理分配，進而消除冷熱不均的現(xiàn)象。 4.3 及時診斷系統(tǒng)故障，確保安全運行，實現(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行參數(shù)分析，當各熱力站發(fā)生超壓、失壓、泄漏、停

10、電、設備等故障時進行及時診斷和自動操作保護，并向監(jiān)控中心發(fā)送報警信號，保證系統(tǒng)安全運行，實現(xiàn)換熱站無人值守。 5 換熱站安全保護設計 5.1 對換熱站內(nèi)設備的保護 （1）所有循環(huán)泵停轉時緊急關閉一次調(diào)節(jié)門，以防止二次水溫度過高發(fā)生汽化損壞換熱設備；（2）當二次網(wǎng)回水壓力過低時自動停止二次網(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 系統(tǒng)停電后，由繼電器向PLC提供失電信號，由PLC控制立即關斷一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥以防止二次水高溫汽化，閥門的動力均由站內(nèi)UPS提供。 5.3 補水系統(tǒng)保護 （1）補水箱液位過低時停補水泵； （2）補水箱液位過高時停水處理設備進水閥； （3）自動軟化水裝置入口管道上應設置排污隔斷閥，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置一止回閥的泄壓旁通管。在循環(huán)水泵運行時，由于水泵出水側水壓高于回水側的水壓，止回閥呈關閉狀態(tài)。當突