热网加热器的安全运行措施

热网加热器的安全运行措施

董秀明 赵 伟

山东华昱压力容器股份有限公司

摘要：供热电厂要想顺利、稳定的运行，离不开热网加热器的辅助，只有确保热网加热器的安全、稳定，才能将电厂热效率全面提高。然而因受多方面因素的影响，热网加热器经常出现各种问题，这不但降低了热网加热器的质量，还阻碍了电厂热网的安全、稳定的运行。针对此，本文围绕热网加热器存在的问题进行了分析，对其安全、稳定的运行策略也进行了探讨。

关键词：热网加热器；问题；运行；安全

引言：在供热电厂中热网加热器是十分重要的辅助设备，它是借助汽轮机抽汽来实现热网一次水加热的，同时也能确保热网循环水达到温度标准。热网加热器能否安全、稳定的运行不仅关系着燃料的耗费，还影响着电厂热效率以及机组的经济性、安全性，如果热网加热器出现故障问题或者停止运行，它不仅会影响对外供热，在受到系统设计、运行等因素影响时，热网加热器设备还会出现泄漏、损坏等问题，甚至会缩减设备的使用期限，而这在很大程度上并不利于发电厂的稳定工作。

一、低压运行期间设备出现损坏问题的原因分析

结合传热方程可得如下图所示的热网加热器面积公式。

图1 热网加热器面积公式

在上述公式中，Q代表着热负荷，A代表着换热管的表面积，K作为总的传热系数，Δt_m是平均温差，t_o、t_i以及t_k对应的是循环水的出口、进口温度以及以蒸汽压力为基础的饱和蒸汽温度。针对普通热网加热器，在开展热力计算时需设计如下循环水参数，循环水的进口温度是70摄氏度、出口温度是130摄氏度，然而在具体运行的过程中，很多供热循环水的温度仅有50摄氏度，这要比最初设计值偏低，而热网加热器的出口温度也仅有110摄氏度左右。在具体运行期间，热网加热器设备结构、面积都是固定的，换热系数会随着参数的改变而出现变动，为了便于后续分析，可将传热系数视为不变。结合上图所示的公式，在确定换热管有效表面积、热负荷、总传热系数等参数的情况下便可合理计算出热网加热器的具体运行压力。

　　比如，电厂热网加热器的最初蒸汽压力是0.8兆帕，循环水进口温度是70摄氏度、出口温度在130摄氏度左右。但在实际运行的过程中，回水温度仅有50摄氏度，出口温度在110摄氏度左右，如果水量没有发生变动，那么就能确保热负荷不变，这时便可合理计算出热网加热器运行的蒸汽压力。依据计算可得热网加热器的平均温差在67摄氏度，蒸汽压力下的饱和蒸汽温度是150摄氏度，相对应的设备蒸汽压力为0.5兆帕。根据理想气体方程，在固定蒸汽流量的基础上，蒸汽压力、体积都为固定值，蒸汽压力会从0.8降为0.5兆帕，蒸汽体积不断提升，随之蒸汽流速也会加快。假设换热器蒸汽管道的进口流速最初设计是55米每秒，而具体运行期间的流速达到了92米每秒，由于具体循环水流速大于设计初始值，所以实际流速也会超过热网加热器允许的极限流速^[1] 。

　　由此可见，供热电厂的热网加热器之所以损坏甚至泄漏，和以下因素有着较大的联系。由于热网加热器设备在运行期间循坏水回水温度小于50摄氏度，而出口温度也只有90度，所以加热器实际运行温度都要低于最初设计值，这也会导致设备的蒸汽压力偏低，而气流速度过大，随着高气流不断冲刷换热管，设备就会出现泄漏情况，而设备的使用寿命也会大幅缩减。

二、热网加热器常规的处理办法

　　为了确保热网加热器能稳定、安全的运行，人们通常会采用如下对策。在设计初始值时要在抽汽管上安装减压器，以便抽汽压力能从最初的0.8降到0.3兆帕，之后便可导入热网加热器设备。在设计系统的过程中要充分考虑低压问题，还要将蒸汽管道的口径不断提升，并增加热网加热器的面积与尺寸。通过这一处理过程尽管热网加热器能安全运行，但这也大大提升了热网加热器的设备成本。在系统之中添加减压器会增加设备的噪音，为了消除噪音电厂还要配备消音器，这便提升了设备的运行成本，系统也会更加复杂、繁琐。扩大系统蒸汽管道口径，基于理想方程式，在确保蒸汽流量不发生变动的情况下，蒸汽流速是固定值，蒸汽压力会从最初的0.8降至0.3兆帕，而蒸汽管道的口径会得到大幅提升，这也会增加系统阀门以及配件的成本。最后是热网加热器的面积扩大。如设备的热负荷保持不变，热网循环水的设计参数要确定在进口70摄氏度、出口130摄氏度。蒸汽工作压力在0.8兆帕时热网加热器的平均温差是66摄氏度。蒸汽压力在0.3兆帕时，平均温差是21摄氏度。蒸汽压力由最初的0.8降至0.3兆帕，传热系数会偏高，在这一过程中加热器面积会扩大约60%，设备的成本也会提升。所以此处理方法并不具备经济性，也不适用于所有电厂运行作业^[2] 。

三、科学处理对策

　　在供热工作期间，热力企业对于供热电厂的工作提出了相应要求，其中就包括循环水的水量与温度要达到一定限值，基于此，在具体运行工作中很多电厂都未做好热网加热器循环水量的管控工作，只是一味的强调出口温度符合企业要求，但这一行为大大增加了热网循环水量，而出水温度不断降低也导致热网加热器的蒸汽压力偏低，而随着蒸汽流速过高，热网加热器的使用寿命也会大幅下降。面对此问题，电厂应对多台并联热网加热器系统缩减设备的运行台数，将1台或2台并联热网加热器系统的循环水量降低，这样也能提升设备循环水的出口温度，随之热网加热器的蒸汽压力也能得到有效的保障。

　　对缩减水量可行性进行的分析。在确保热网加热器热负荷不变的基础上，使用上文所述参数进行剖析，在具体运行期间循环水的回水温度在50摄氏度，由此可以得出循环水的出口温度在140摄氏度，这样便可确保热网加热器设备可在设计压力下安全、稳定的运行。由此可见，在确保热负荷不发生变动的情况下，有效缩减热网加热器的循环水量能将出口温度有效提高，而对热网加热器蒸汽压力的保证也极具可行性。

　　对热网加热器安全运行的可行性分析。在设计循环水系统的过程中并未设置旁路系统，为了提升总循环水量，在具体运行期间可将旁路系统开启，这样部分水便可走旁路，而高温水以及低温水也能在总管道有机混合，这在很大程度上便可确保水温、水量达到用户的实际需求。所以在使用此运行方法时，电厂应在旁路管道上适当添加阀门用来调节水流量，这样水量便可得到有效的管控，水资源也能得到充分的利用。

　　最后针对供热电厂已出现问题的热网加热器，工作人员要做好以下工作。首先要及时更换加热器的进汽遮流板，之后还要进行加固处理。在实际运行期间，工作人员还要重视循环水系统的排气操作，这样便可防止加热器的换热管过热而导致设备变形、泄漏。不仅如此，工作人员还可采用水侧旁路门转速调节方法来调整供水温度，在加热器上添加放汽点便可将设备内部的空气全部排出^[3] 。

结束语：

　　总而言之，作为一种民生工程，热网加热器运行的安全与稳定直接关系着社会的发展与人们的生活，所以该设备受到了社会各界的关注。在热网加热器运行的过程中通过调节加热器水量，确保热网加热器的蒸汽压力能贴近设计值进行运行，这样便能提高热网加热器运行的安全、可靠，如今这一调节对策在我国很多热电厂的运行工作中都得到了应用，同时也取得了极佳的应用效果。

参考文献：

[1] 王予川,杨智峰. 热网加热器的安全运行措施[J]. 华电技术,2017,39(12):44-45.

[2] 王志杰. 热电厂采暖热网加热器运行容易出现的问题及综合治理办法[J]. 中小企业管理与科技,2021(9):172-173.

[3] 彭兴凯,张勇,喜静波. 关于二级抽汽机组一种热网加热器液位波动处理的探讨[J]. 电力科技与环保,2019,35(6):47-49.