锅炉连扩污水用于冷暖联供的应用研究

锅炉连扩污水用于冷暖联供的应用研究

1刖言热电厂锅炉运行时，为了维持炉水一定的碱度，必须连续将碱度较大处的炉水排掉。由于排污水压力、温度较高，一般先将污水排入连续排污扩容器中，扩容器通常与除氧器汽平衡管相连，压力比气包压力低得多，有小部分污水汽化，大部分未汽化的污水温度降到连续扩容器压力下的饱和温度后，排入定排扩容器中排放，这样既造成了大量的水量、热量的浪费，又给环境带不了极大的热污染。由连排扩容器排入定排扩容器中的水称之为连扩污水。合理地回收锅炉的连扩污水的关键是合理地回收连扩污水的低位热能，从而将连扩污水的温度降到常压的饱和温度之下。

　　2应用研究热电厂的冷暖供应一般采用汽轮机的IV段抽汽（约0.7MPa）作为驱动热源如果能将连扩污水的热量加以回收，替代冷暖系统的部分热源，再将被回收热量后的连扩污水加以回收，这不仅可以解决电厂热污染问题，还可以取得可观的经济效益。下面以4X200t/h锅炉的热电厂为例，阐述连扩污水在冷暖联供方面的回收利用的应用。

　　2.1热电厂冷暖系统的现状我国热电厂在初建时的冷暖系统是热水集中采暖和分散式的风冷热泵式制冷机。九十年代初期随着溴化锂的兴起，大部分电厂兴建溴化锂集中供冷站，因此大部分热电厂建有采暖站和制冷站。

　　假设热电厂的集中采暖系统为：低压蒸汽与采暖系统的循环水通过热交换站换热，热水的供/回水温度为65/50K流量为100t/h，则需要新蒸汽3t/h.蒸汽型溴化锂吸收式制冷机（制冷量：1196kW）集中供冷系统为：冷冻水进/出口温度为12/7量为204t/h；冷却水进/出口温度为32/37.为340t/h，使用的新蒸汽压力为0.7MPa、温度为164.96S则需要的新蒸汽流量G*化锂=1.560t/h.由于蒸汽在溴化锂制冷机高压发生器中的放热过程表现为管内汽液两相流，在流动过程中释放潜热和显热，并且随着两相流流型的转变，换热机理也将发生相应的变化。

　　2.2连扩污水对设备的腐蚀性通过多次的检测表明，连排水温度降到连排扩容器压力下的饱和温度，其微弱的碱性对设备的腐蚀与饱和蒸汽相当，可忽略不计。

　　2.3连扩污水可用热量连扩污水从连排扩容排入定排扩容器中排放，因连扩排污门后压力降低，管内的连扩污水为两相流，测量其流量相当困难，其流量的确定可通过计算估算：汽包压力11.3MPa，汽平衡母管压力0.6MPa锅炉的排污率一般在2%左右。可以算出2台220t/h锅炉每小时通过连排扩容器排放的污水约为5.5t，如果连扩污水的温度能够下降到90其可用热量约为390kW. 2.4热量回收方式这部分热量用于集中供冷或采暖的热源，显然是远远不够的，只能用作冷暖系统热源的补充。连扩污水与新蒸汽相比，比容很小，如将连扩污水直接引入制冷机，将影响蒸汽型溴化锂制冷机换热的均匀性，怎样才能有效回收这部分热量呢，现有研究表明，利用蒸汽喷射技术是合理解决上述两个问题的有效途径。蒸汽喷射器由喷嘴、吸入室和扩压管组成。依靠气流速度与压力的相互转换来达到提升连扩污水压力以及雾化混和的目的，使连扩污水达到或接近溴化锂制冷机所需热源的蒸汽品质。蒸汽喷射泵的结构及压力变化如。

　　蒸汽喷射泵工作蒸汽可以采用汽轮机的IV段抽汽（0.观、306°），来引射锅炉连扩污水，提升连扩污水的压力、比容，以保证制冷机中所需的热量以及换热的均匀。根据溴化锂制冷机对热源的要求，确定喷射器各部分尺寸，将连扩污水全部利用，从而最大限度的降低新蒸汽的用量。

　　使用两台相同的蒸汽喷射器回收锅炉连扩污7水计算结果见表1.表1掺混后工质的参数序号项目名称计算公式结果低压蒸汽用量G喷射器出口质量流量Gg喷射器出口体积流量V0.65Ma湿蒸汽喷射器出口工质焓值hg喷射器出口工质温度tg，6.5bar t饱和喷射器出品工质干度Xg hgh饱和水注：下标0表示工作蒸汽的参数，下标h表示连扩污水的参数，下标g表示喷射器出口的参数计算得出喷射器喷管的临界截面与圆筒混合室的截成比1=0.269计算表明，掺混后工质的体积流量与原溴化锂的汽源相接近，可以保证其在溴化锂制冷机高压发生器换热管中的均匀分布。

　　蒸汽喷射器几何形状的确定。

　　设喷管的出口处压力为0. 6MPa（用下标p表示喷射器的蒸汽喷管出口处蒸汽的参数），则蒸汽在喷管中流动的压力比为0.857小于临界压力比0.577，蒸汽在喷管中的流动为亚临界流动。

　　根据喷射器的计算公式APg=26.42以下标l表示蒸汽的临界流动参数Pg=Pg-Pp=0.05MPa喷管基本几何尺寸见表2.表2喷管的基本几何尺寸序号项目名称公式结果1蒸汽喷管的临界直径2.将以上计算结果代入喷射器的扬程方程得此喷射器的特性方程，得出（所示）的蒸汽喷射器特性曲线APg= 2可以看出当连排水的最低流量Glmin=2.78kg/s时，需够满足设计要求。

　　2.5连扩污水在溴化锂制冷机换热管中的换热情况1纯凝工况（入口处全部是蒸汽，出口处全部是凝结液，即原溴化锂制冷机的工况）2.5.2部分凝结工况（入口处有部分液体，或出口处有部分蒸汽）7MPa，306°C的过热蒸汽掺混为0.65MPa的湿蒸汽由上述计算可以看出：在满足溴化锂吸收式制冷机所需加热量的前提下，将2台220t/h锅炉连扩污水与0.7MPa306C的过热蒸汽掺混为0.65MPa的湿蒸汽用来驱动溴化锂吸收式制冷机，其高压发生器中的湿蒸汽无论是流动还是换热均能满足其使用要求。但是，由于制冷机的热源的工质流量原来只有0.433kg/s，采用连排水后质量流量将增加到1.786kg/s，凝结水的流量增加了1.353kg/s，必须考虑增加一排量为1.5kg/s的疏水器，选用疏水器时，需充分考虑原疏水器的背压、疏水量以及制冷机热回收器的压降。

　　同理，连扩污水的热量用于采暖也是不够的，同样需要新蒸汽掺混。当集中采暖站的热交换设备采用高效板式换热器（换热系数为2500 ~3500W/m2°C）时，经过板式换热器后热源的温度可以达到55°C，根据计算只需补充新蒸汽638.15kg/h，此时蒸汽喷射器的引射系数u=17.4，由蒸汽喷射泵的特性曲线可知：则APg接近设计值0.65MPa连排污水与供暖热水的传热示意。7连扩污水的回收当连扩污水经过热量的回收以后，连扩污水的水温已降至常压的饱和温度以下，因此，具备回收该部分热水的条件。热电厂是消耗新鲜水的大户，如果将部分热能已经利用的连扩污水回收进热电厂的循环水系统，作为循环水的补充水，这将有利于水资源的再利用，同样可取得可观的经济效益。

　　4结论金陵石化热电厂锅炉连扩污水用于冷暖联供，自2001年7月份改造以来，系统一直处于制冷工况运行，运行表明：运行正常。制冷参数与改造前一致，新蒸汽使用量减少，节约新蒸汽0.68t/h；预计冬季采暖工况运行时，将节约新蒸汽2.4t/h；回收水量5.5t/h.若冬、夏季各运行3500小时，全年可取得经济效益约74万元。而改造的全部投资仅20万元左右，能在极短的时间内回收全部投资。

　　此改造在回收连排水的同时，完成了对连排水热量的回收，杜绝了接触式换热采暖水箱的溢流问题；冷暖联供的优化，可将分散的冷暖站集中起来，不仅节约了场地，而且便于管理，可谓一举多得。对有集中供冷供暖的热电厂均有可借鉴之处。