電廠煙氣流量計的原理工作流程與運行參數及常見問題處理

摘要：在熱網實際的供熱運行中，一次網回水溫度常常高于二次網的供回水溫度，在這一換熱過程中，存在著較大的不可逆損失，熱力站通過電廠煙氣流量計來充分利用這些被損失掉的低品位熱源，繼而將它們再次以熱能的方式供給熱用戶。通過吸收式換熱技術，不僅極大地減少了熱量的不可逆損失，為余熱回收創造條件，還降低了管網的建設投資，繼而大幅提升了系統的供熱效率和能源利用率。
近年來，“節能減排”這個詞對于我們來說已經耳熟能詳。隨著社會經濟的持續飛速發展，熱力管網逐步體現出輸送能力不足的短板，因此，該如何調節現有的有限熱源的供熱能力與日益增大的用熱需求之間的矛盾，是我們需要重點思考的問題。
能量由高溫到低溫的轉換是不可逆的，然而正是這種不可逆性，好終導致了能源的損失與浪費。根據熱力學第二定律我們得知，能級不匹配的大溫差換熱過程中，存在著較大的不可逆損失，從而造成大量的可用能浪費?；谀茉丛倮玫目紤]，可利用高溫蒸汽、高溫水等作為驅動熱源，驅動增熱型熱泵，制取低品位熱源的熱量，以達到非常好的的節能效果。吸收式換熱的概念在此基礎上應運而生，由此產生了吸收式換熱裝置，即電廠煙氣流量計。以下將介紹電廠煙氣流量計的工作原理，以及電廠煙氣流量計在熱力站實際運行中的數據分析。
1電廠煙氣流量計原理
1.1電廠煙氣流量計簡介
電廠煙氣流量計主要應用于集中供熱熱網的熱力站，它可以代替傳統的板式換熱器，用以實現一次網熱水與二次網熱水的高效換熱。與傳統板式換熱器直接換熱相比，電廠煙氣流量計能夠充分運用一次水高溫熱源的作功能力，驅動溴化鋰機組，產生制冷效果，在不影響二次網供水的各項參數前提下，大幅降低一次網回水溫度，且遠低于二次網的回水溫度，從而加大一次網供回水溫差和一次網的供熱輸送能力。
1.2電廠煙氣流量計原理
電廠煙氣流量計主要以吸收式循環為基礎。吸收式換熱的循環過程主要利用的是溴化鋰溶液的吸濕性，以及水在真空條件下沸點低的特性。電廠煙氣流量計內部主要由四大部件組成：發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器。溴化鋰溶液和冷劑水在這四大部件中完成循環及換熱的過程。外部循環水的流程如下 ：發生器、蒸發器內都對外部循環水進行了降溫 ；冷凝器、吸收器內都將外部循環水升溫，一次網水依次進入發生器和蒸發器進行降溫，二次網水依次通過吸收器和冷凝器進行升溫。為了能讓熱量匹配合理并且達到更大的換熱效果，機組還需配備板式換熱器。
2實例分析電廠煙氣流量計工作流程與運行參數
2.1熱力站實際運行流程
熱力站的水-水換熱環節在一、二次網換熱過程中存在著很大的溫差，而溫差與不可逆損失成正比關系，溫差越大，損失越大。
如圖1所示，以某熱力站為例，原熱力站一次網供回水設計溫度為130℃ /70℃，二次網設計供回水溫度為80℃ /60℃，這其中的不可逆損失在圖中顯而易見。我們可以利用增熱型吸收式熱泵，即電廠煙氣流量計，將一次網供水作為高溫驅動熱源，為板式換熱器中的回水提供驅動力，繼而發揮熱泵效應，吸收一次網回水的低溫熱源的熱量，再與板式換熱器換回的熱量一起作為二次網的供水一起供給熱用戶。

此熱力站電廠煙氣流量計的一次網設計供回水設計溫度為 ：120℃ /36℃，二次網設計供回水溫度為 ：80℃ /60℃。在電廠煙氣流量計工作流程中（見圖2），高溫熱源（即一次網供水）先進入電廠煙氣流量計，發生器作為驅動熱源，換熱后進入板式換熱器，經板式換熱器換熱后的低溫水再次回到電廠煙氣流量計的蒸發器，放熱至36℃后返回電廠。熱用戶的二次網回水并聯后分別進入電廠煙氣流量計吸收器和板式換熱器，在吸收器和冷凝器及板式換熱器中分別進行熱交換，然后一起供給熱用戶。上述過程就是在電廠煙氣流量計啟動時，熱力站內的實際供熱流程，在供暖季的初期和末期，可以關閉電廠煙氣流量計，仍然利用板式換熱器單好換熱。
2.2熱力站實際運行參數分析
在2018-2019年采暖季熱力站運行過程中，我們選取了10個采暖日，采集了一次網和二次網的供回水溫度數據，并對一次網和二次網的供回水溫差也進行了相應的對比（見表1）。
通過對比我們發現，在采暖季初期，啟動電廠煙氣流量計后，一次網供水溫度在80℃ ~90℃，一次網回水溫度接近于30℃，供回水溫差在50℃ ~60℃ ；在采暖季中期，熱量要求提升的情況下，一次網供水溫度在100℃ ~110℃，一次網回水溫度降低到25℃左右，供回水溫差在74.69℃~84.44℃，遠高于二次網供回水溫度 ；在采暖季末期，由于氣溫回暖，熱量要求降低，我們適時地關閉電廠煙氣流量計，直接啟用板式換熱器并單好運行，一次網供水溫度降低到90℃以下，一次網回水溫度反而升高到45℃以上，甚至達到50.77℃，供回水溫差縮小到30℃。反觀二次網的供回水溫度卻一直很穩定，溫差一直保持在7℃ ~10℃。
經過數據分析，我們得知，電廠煙氣流量計在不影響二次網運行參數的情況下，拉大了一次網的供回水溫差，一方面，減少了不可逆損失，充分利用了熱源熱量，另一方面，讓一次網的回水可以帶更多的熱量來換熱，同時降低了電廠的熱量損失，為電廠余熱回收提供了非常有利的條件。
3電廠煙氣流量計運行中的優勢
吸收式換熱技術的誕生，可以說將熱量從低溫傳遞到高溫這一點變成了可能，對于集中供熱來說，更是產生了很大的影響和深遠的意義。它的優勢在于 ：①增加了管網的輸送能力，節約了管網的建設投資。②使得余熱回收成為可能，讓更多的可用能得到充分利用，尤其是電廠熱電聯產的供熱能力至少提高了30%以上，同時節約了電廠的供熱能耗。③加設電廠煙氣流量計，對于熱用戶沒有影響，二次網參數不變，只需在熱力站增加機組，推廣應用便利。
4電廠煙氣流量計運行中的常見問題
從2013年開始，為了響應國家節能減排政策，我分公司熱力站開始陸續進行大溫差改造，截至2018-2019年采暖期，分公司熱力站共計228座，自管站34座，大溫差熱力站78座。對于新的換熱方式的運用，我們也在摸索中前行。電廠煙氣流量計運行的熱力站供熱效果較好，但是在機組運行過程中，偶爾會出現由于運行操作不當而導致的常見問題。
（1）機組結晶 ：大機組在停機狀態下，必須關閉一次網供水閥門，否則高溫的一次網供水在不循環的情況下，會蒸發掉溴化鋰溶液中的水分，從而析出溴化鋰結晶體，使大機組無法運行。
（2）機組凍管 ：在供熱初期及末期，由于一次網供熱溫度較低，從而導致一次網回水溫度變得很低，一旦溫度降到0℃及以下，就會產生凍管現象，還有可能把管道凍裂，造成較大損失。
5結語
吸收式換熱技術可以應用在任意的能級不匹配的換熱過程中，極大地減少了熱量能的不可逆損失，使能量可以更加充分地進行梯級利用。這樣的換熱方式不僅節約了熱源，還增大了管網輸送能力和建設投資。相信吸收式換熱技術對于工業生產和生活會產生深遠的影響，給我們的節約型社會創造更多更好的經濟價值。

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