高溫渦街流量計的原理工作流程與運行參數(shù)及常見問題處理

摘要：在熱網(wǎng)實際的供熱運行中，一次網(wǎng)回水溫度常常高于二次網(wǎng)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，熱力站通過高溫渦街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(shù)，不僅*大地減少了熱量的不可逆損失，為余熱回收創(chuàng)造條件，還降低了管網(wǎng)的建設(shè)投資，繼而大幅提升了系統(tǒng)的供熱效率和能源利用率。
近年來，“節(jié)能減排”這個詞對于我們來說已經(jīng)耳熟能詳。隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)飛速發(fā)展，熱力管網(wǎng)逐步體現(xiàn)出輸送能力不足的短板，因此，該如何調(diào)節(jié)現(xiàn)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(zhuǎn)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(jù)熱力學*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(qū)動熱源，驅(qū)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(jié)能效果。吸收式換熱的概念在此基礎(chǔ)上應(yīng)運而生，由此產(chǎn)生了吸收式換熱裝置，即高溫渦街流量計。以下將介紹高溫渦街流量計的工作原理，以及高溫渦街流量計在熱力站實際運行中的數(shù)據(jù)分析。
1高溫渦街流量計原理
1.1高溫渦街流量計簡介
高溫渦街流量計主要應(yīng)用于集中供熱熱網(wǎng)的熱力站，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板式換熱器，用以實現(xiàn)一次網(wǎng)熱水與二次網(wǎng)熱水的高效換熱。與傳統(tǒng)板式換熱器直接換熱相比，高溫渦街流量計能夠充分運用一次水高溫熱源的作功能力，驅(qū)動溴化鋰機組，產(chǎn)生制冷效果，在不影響二次網(wǎng)供水的各項參數(shù)前提下，大幅降低一次網(wǎng)回水溫度，且遠低于二次網(wǎng)的回水溫度，從而加大一次網(wǎng)供回水溫差和一次網(wǎng)的供熱輸送能力。
1.2高溫渦街流量計原理
高溫渦街流量計主要以吸收式循環(huán)為基礎(chǔ)。吸收式換熱的循環(huán)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。高溫渦街流量計內(nèi)部主要由四大部件組成：發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器。溴化鋰溶液和冷劑水在這四大部件中完成循環(huán)及換熱的過程。外部循環(huán)水的流程如下 ：發(fā)生器、蒸發(fā)器內(nèi)都對外部循環(huán)水進行了降溫 ；冷凝器、吸收器內(nèi)都將外部循環(huán)水升溫，一次網(wǎng)水依次進入發(fā)生器和蒸發(fā)器進行降溫，二次網(wǎng)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實例分析高溫渦街流量計工作流程與運行參數(shù)
2.1熱力站實際運行流程
熱力站的水-水換熱環(huán)節(jié)在一、二次網(wǎng)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(guān)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(wǎng)供回水設(shè)計溫度為130℃ /70℃，二次網(wǎng)設(shè)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，即高溫渦街流量計，將一次網(wǎng)供水作為高溫驅(qū)動熱源，為板式換熱器中的回水提供驅(qū)動力，繼而發(fā)揮熱泵效應(yīng)，吸收一次網(wǎng)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(wǎng)的供水一起供給熱用戶。

此熱力站高溫渦街流量計的一次網(wǎng)設(shè)計供回水設(shè)計溫度為 ：120℃ /36℃，二次網(wǎng)設(shè)計供回水溫度為 ：80℃ /60℃。在高溫渦街流量計工作流程中（見圖2），高溫熱源（即一次網(wǎng)供水）先進入高溫渦街流量計，發(fā)生器作為驅(qū)動熱源，換熱后進入板式換熱器，經(jīng)板式換熱器換熱后的低溫水再次回到高溫渦街流量計的蒸發(fā)器，放熱至36℃后返回電廠。熱用戶的二次網(wǎng)回水并聯(lián)后分別進入高溫渦街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。上述過程就是在高溫渦街流量計啟動時，熱力站內(nèi)的實際供熱流程，在供暖季的初期和末期，可以關(guān)閉高溫渦街流量計，仍然利用板式換熱器單好換熱。
2.2熱力站實際運行參數(shù)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(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫度數(shù)據(jù)，并對一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫差也進行了相應(yīng)的對比（見表1）。
通過對比我們發(fā)現(xiàn)，在采暖季初期，啟動高溫渦街流量計后，一次網(wǎng)供水溫度在80℃ ~90℃，一次網(wǎng)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(wǎng)供水溫度在100℃ ~110℃，一次網(wǎng)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(wǎng)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(guān)閉高溫渦街流量計，直接啟用板式換熱器并單好運行，一次網(wǎng)供水溫度降低到90℃以下，一次網(wǎng)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(wǎng)的供回水溫度卻一直很穩(wěn)定，溫差一直保持在7℃ ~10℃。
經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，我們得知，高溫渦街流量計在不影響二次網(wǎng)運行參數(shù)的情況下，拉大了一次網(wǎng)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(wǎng)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高溫渦街流量計運行中的優(yōu)勢
吸收式換熱技術(shù)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(chǎn)生了很大的影響和深遠的意義。它的優(yōu)勢在于 ：①增加了管網(wǎng)的輸送能力，節(jié)約了管網(wǎng)的建設(shè)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(lián)產(chǎn)的供熱能力至少提高了30%以上，同時節(jié)約了電廠的供熱能耗。③加設(shè)高溫渦街流量計，對于熱用戶沒有影響，二次網(wǎng)參數(shù)不變，只需在熱力站增加機組，推廣應(yīng)用便利。
4高溫渦街流量計運行中的常見問題
從2013年開始，為了響應(yīng)**節(jié)能減排政策，我分公司熱力站開始陸續(xù)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。高溫渦街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(xiàn)由于運行操作不當而導致的常見問題。
（1）機組結(jié)晶 ：大機組在停機狀態(tài)下，必須關(guān)閉一次網(wǎng)供水閥門，否則高溫的一次網(wǎng)供水在不循環(huán)的情況下，會蒸發(fā)掉溴化鋰溶液中的水分，從而析出溴化鋰結(jié)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(wǎng)供熱溫度較低，從而導致一次網(wǎng)回水溫度變得很低，一旦溫度降到0℃及以下，就會產(chǎn)生凍管現(xiàn)象，還有可能把管道凍裂，造成較大損失。
5結(jié)語
吸收式換熱技術(shù)可以應(yīng)用在任意的能級不匹配的換熱過程中，*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(jié)約了熱源，還增大了管網(wǎng)輸送能力和建設(shè)投資。相信吸收式換熱技術(shù)對于工業(yè)生產(chǎn)和生活會產(chǎn)生深遠的影響，給我們的節(jié)約型社會創(chuàng)造更多更好的經(jīng)濟價值。

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