【關鍵詞】換熱器,經濟
【摘要】熱網水軟化除氧保障供熱安全經濟運行
  1 前言
    牡丹江鐵南熱網于1991年投入運行，采用三級供熱方式。到1998年底，總供熱面積 達到450萬平米，輸送高溫水的一級管線總長度達到93Km，靜態貯水量達7746噸。在原設計中，供熱一次網補水主要有兩個途徑，一是由熱電廠補經過除氧的軟化水，另一種方式是由熱網首站補自來水。
2 存在的問題
    由于多種原因，熱網補水軟化除氧裝置始終未能投入運行，在1998年以前，一次網補水主要是熱電廠用除鹽水與清水混合的未除氧的水。由于清水未經過軟化，所以混合后水質較難控制，經常出現硬度超標現象。
    熱網補水規定氧含量不能高于100ppb，熱網除氧器未投運，溶解氧超標，根據有關數據分析 ，超標達60多倍。按照一次網平均每天補水400噸計算，由于水中溶解的氧氣在正常供熱溫度下極易與金屬發生氧化反應，每天系統大約損失鐵16公斤，使大網供熱管壁減薄，出現了點狀腐蝕、潰瘍甚至穿孔，使系統失水量、補水量增加形成惡性循環。另外，大約每天產生鐵的氧化物，沉積在一次網管路、除污器、換熱器管壁。這樣運行的直接后果是影響了供熱質量、經濟性及安全性，其表現為：
2.1 熱網首站加熱器經常堵塞
    由于補水未除氧，補水硬度經常超標，管道氧化嚴重，產生大量氧化物。一次網水中懸浮物、陰陽離子和鐵銹等氧化物經常在熱網首站換熱器受熱面濃縮、沉積下來，增加熱交換阻力 、減少銅管流通面積甚至堵塞換熱器管束，嚴重影響換熱器的換熱效果。
2.2 調峰熱水鍋爐管內結垢
    牡丹江市鐵南熱網由熱電廠與西城鍋爐房聯合供熱，西城鍋爐主要起調峰作用。因調峰鍋爐直接加熱一次網的水，因此上面所提到的結垢問題同樣會出現在西城鍋爐上，鍋爐內的省煤器等管束會發生堵塞，造成換熱效率下降，甚至發生爆管。
2.3 換熱站板式換熱器換熱效率下降
    在各換熱站內進行二次換熱的板式換熱器上，一次網水不除氧的表現為板式換熱器結垢很快，影響換熱效率，需經常拆洗板式換熱器，浪費大量的人力物力。
2.4 汽水加熱器內氧氣析出，換熱效率下降
    由于氣體在換熱器遇高溫及壓力下降析出，在加熱器中形成一段氣體空間，減少了換熱空間，使換熱面積減小，造成汽水加熱器換熱效率明顯下降，大大降低了熱網首站的供熱能力。
    在以前的運行中，為了提高換熱效果，就不得不經常對熱網首站汽水加熱器進行清洗。但是，清洗雖然能解決一時的問題，卻不是徹底的解決辦法，往往是過不了多長時間，便又不得 不清洗。
    另外，清洗方法主要有酸洗和機械清洗，這兩種方法都會對加熱器的壽命造成一定的危脅。熱網首站就曾經發生過因酸洗造成汽水加熱器內銅管漏泄的事故。
    因此，解決此問題最根本的辦法是熱網水進行軟化除氧，提高供熱一次管網的水質。
3 九八-九九采暖期采取的措施
熱網除氧系統中存在的問題，一是熱網除氧器自投產后即存在多項缺陷，比如除氧 頭未裝噴嘴，連續排污擴容器至熱網除氧器調節門未裝電動調節裝置；二是設計存在不合理 問題，連續排污擴容器無法投入運行。針對具體問題，我們采取了以下措施：
3.1 消除缺陷，投入熱網除氧器
    為了投入熱網除氧器，對熱網除氧器存在的缺陷進行了處理，恢復了熱網除氧器的噴嘴，對各主要閥門進行了解體檢修，恢復了熱網補水泵的電源，對電機、泵、管路進行了檢修，使之達到投運條件。
3.2 進行技改，提高熱網除氧器的安全性、經濟性
    首先，為了提高熱網除氧器的經濟性，對鍋爐連續排污擴容器進行了技改，加裝了連續排污擴容器水位遠傳裝置，使運行人員在汽機零米控制器內就可對其運行狀況進行監視；為了便于運行監控，把連排水位調節器由鍋爐控制盤移至汽機零米控制室。
    經過改造，達到了正常投入鍋爐排連續排污擴容器的目的，鍋爐排污水(完全符合熱網要求的高溫水)排入熱網除氧器送到熱網使用，回收了工質及熱量。
    其次，為了解決熱網除氧器水封筒動作后無法補水問題，從軟化水管上給水封筒接了補水管路。
    另外，為了能對連排水位進行控制，把不經常使用的除鹽水補水調節執行器改裝到連排至熱網除氧器調節門上，加強對連排水位的控制，保障運行的安全。
3.3 加強運行控制及監督
    為了提高運行人員的水平與責任感，重新制訂了熱網除氧器、連續排污擴容器運行規程；對相關運行人員進行了培訓，并反復強調了熱網除氧器投入的重要性。在運行過程中，通過考核等手段使熱網除氧器運行參數的合格率得到有效控制。
3.4 投入軟化器
    在1998年冬季投入化學軟化器運行，保證除去熱網水中的硬度，消除結鹽垢的根源。
    采用了以上措施后，熱網補水流程如下圖所示。

    通過采用以上措施后，1998-1999采暖期供熱一次管網水質得到了明顯提高，整個采暖期末再對首站加熱器進行清洗，板換清洗過程中也明顯看出一網側結垢明顯比往年減少，達到了預期目的。尤其突出的是熱網首站的換熱效果得以明顯提高，往年熱網首站投入三臺尖峰加熱器依然難以把電廠的熱量換走，今年只運行了二臺就已經達到歷史最高換熱量。
4 經濟效益估算
4.1 回收鍋爐連續排污水的效益
    連排按鍋爐蒸發量的1.5%進行計算，一個采暖期節約高溫水約為29000噸，按每噸10MPa、30 0℃的高溫水15元計算，每年可節約43.5萬元。
4.2 減少熱網首站汽水換熱器清洗的效益
    每年可減少首站清洗加熱器6臺次，人工費可節約400元/臺次。臟污最嚴重情況一般出現在最冷的季節，這樣在清洗首站時必須投運西城鍋爐以補足熱量。由于西城鍋爐的效率低、廠用電價較高，每次啟動造成的成本在5000元/臺次。如果采用化學清洗，則每次化學費用在2-5萬元。但有過加熱器被洗漏的教訓，現已盡量不用。
    除氧后減少熱網首站汽水換熱器清洗的效益，合計約為32400元/年。
4.3 提高熱網首站換熱效率的效益
    通過對熱網補水進行除氧后，基本上避免了換熱器內管束結垢(近兩個采暖期未發生因結垢被迫在運行期清洗加熱器現象)，大大提高了熱網首站換熱能力。1997-1998采暖期由于結垢造成換熱效率降低，熱網首站六臺汽水加熱器全部投入，熱電廠還有10-20t/h蒸汽能力無法利用，據統計最大利用蒸汽量為290t/h。近兩個采暖期，即使熱電廠在超過額定負荷情況下運行，熱網首站只投入五臺汽水加熱器就已經把蒸汽全部消耗了，最大利用蒸汽量為350t/h。按熱電廠有10-20t/h蒸汽得不到利用，這些熱量用西城調峰鍋爐補足的話，相當于西城一臺鍋爐的出力。由于西城調峰鍋爐是熱水鍋爐效率較低，電價較高(電價0.6元)，因此運行成本高。假設每年有一個月這種情況，西城起動一臺爐來補足這些熱量，則耗電量的電價差為
    (0.6-0.3)(元/kwh)×24(小時)×30(天)×250(kwh)=38.88(萬元/年)
4.4 減少清洗二網板式換熱器提高的效益
    由于二網換熱器清洗主要取決于二次側臟污，一次側臟污主要影響的是傳熱效率，故此項可與4.5項相互抵消，忽略不計。
4.5 投入除氧器增加成本
    由于投入連續排污擴容器與熱網除氧器幾乎未投入成本，只是增加了夏季檢修工作量，故可與4.4項相互抵消，忽略不計。
5 結論
    通過以上分析可以看出，投入連排與熱網除氧器每年可減少損失近百萬元，提高了供熱的經濟性與安全性，獲得極大的社會效益與經濟效益。
參考資料：
1 邵漢橋《電力工業技術改造項目經濟效分析與經濟評價實用方法手冊》水利電力出版社1994
2 徐殿柱《傳熱學》吉林大學出版社1990年
3 鄭體寬《熱力發電廠》水利電力出版社1985年
作者簡介：
王建軍工程師，1976年7月16日出生，東北電力學院畢業。參加工作后，始終從事熱動專業，曾提出并主持過多項技術改造。
王建工程師，1972年2月28日出生，大慶石油學院畢業。參加工作后，始終從事化學專業。