【关键词】换热器,经济
【摘要】热网水软化除氧保障供热安全经济运行
1 前言
牡丹江铁南热网于1991年投入运行，采用三级供热方式。到1998年底，总供热面积 达到450万平米，输送高温水的一级管线总长度达到93Km，静态贮水量达7746吨。在原设计中，供热一次网补水主要有两个途径，一是由热电厂补经过除氧的软化水，另一种方式是由热网首站补自来水。
2 存在的问题
由于多种原因，热网补水软化除氧装置始终未能投入运行，在1998年以前，一次网补水主要是热电厂用除盐水与清水混合的未除氧的水。由于清水未经过软化，所以混合后水质较难控制，经常出现硬度超标现象。
热网补水规定氧含量不能高于100ppb，热网除氧器未投运，溶解氧超标，根据有关数据分析 ，超标达60多倍。按照一次网平均每天补水400吨计算，由于水中溶解的氧气在正常供热温度下极易与金属发生氧化反应，每天系统大约损失铁16公斤，使大网供热管壁减薄，出现了点状腐蚀、溃疡甚至穿孔，使系统失水量、补水量增加形成恶性循环。另外，大约每天产生铁的氧化物，沉积在一次网管路、除污器、换热器管壁。这样运行的直接后果是影响了供热质量、经济性及安全性，其表现为：
2.1 热网首站加热器经常堵塞
由于补水未除氧，补水硬度经常超标，管道氧化严重，产生大量氧化物。一次网水中悬浮物、阴阳离子和铁锈等氧化物经常在热网首站换热器受热面浓缩、沉积下来，增加热交换阻力 、减少铜管流通面积甚至堵塞换热器管束，严重影响换热器的换热效果。
2.2 调峰热水锅炉管内结垢
牡丹江市铁南热网由热电厂与西城锅炉房联合供热，西城锅炉主要起调峰作用。因调峰锅炉直接加热一次网的水，因此上面所提到的结垢问题同样会出现在西城锅炉上，锅炉内的省煤器等管束会发生堵塞，造成换热效率下降，甚至发生爆管。
2.3 换热站板式换热器换热效率下降
在各换热站内进行二次换热的板式换热器上，一次网水不除氧的表现为板式换热器结垢很快，影响换热效率，需经常拆洗板式换热器，浪费大量的人力物力。
2.4 汽水加热器内氧气析出，换热效率下降
由于气体在换热器遇高温及压力下降析出，在加热器中形成一段气体空间，减少了换热空间，使换热面积减小，造成汽水加热器换热效率明显下降，大大降低了热网首站的供热能力。
在以前的运行中，为了提高换热效果，就不得不经常对热网首站汽水加热器进行清洗。但是，清洗虽然能解决一时的问题，却不是彻底的解决办法，往往是过不了多长时间，便又不得 不清洗。
另外，清洗方法主要有酸洗和机械清洗，这两种方法都会对加热器的寿命造成一定的危胁。热网首站就曾经发生过因酸洗造成汽水加热器内铜管漏泄的事故。
因此，解决此问题最根本的办法是热网水进行软化除氧，提高供热一次管网的水质。
3 九八-九九采暖期采取的措施
热网除氧系统中存在的问题，一是热网除氧器自投产后即存在多项缺陷，比如除氧 头未装喷嘴，连续排污扩容器至热网除氧器调节门未装电动调节装置；二是设计存在不合理 问题，连续排污扩容器无法投入运行。针对具体问题，我们采取了以下措施：
3.1 消除缺陷，投入热网除氧器
为了投入热网除氧器，对热网除氧器存在的缺陷进行了处理，恢复了热网除氧器的喷嘴，对各主要阀门进行了解体检修，恢复了热网补水泵的电源，对电机、泵、管路进行了检修，使之达到投运条件。
3.2 进行技改，提高热网除氧器的安全性、经济性
首先，为了提高热网除氧器的经济性，对锅炉连续排污扩容器进行了技改，加装了连续排污扩容器水位远传装置，使运行人员在汽机零米控制器内就可对其运行状况进行监视；为了便于运行监控，把连排水位调节器由锅炉控制盘移至汽机零米控制室。
经过改造，达到了正常投入锅炉排连续排污扩容器的目的，锅炉排污水(完全符合热网要求的高温水)排入热网除氧器送到热网使用，回收了工质及热量。
其次，为了解决热网除氧器水封筒动作后无法补水问题，从软化水管上给水封筒接了补水管路。
另外，为了能对连排水位进行控制，把不经常使用的除盐水补水调节执行器改装到连排至热网除氧器调节门上，加强对连排水位的控制，保障运行的安全。
3.3 加强运行控制及监督
为了提高运行人员的水平与责任感，重新制订了热网除氧器、连续排污扩容器运行规程；对相关运行人员进行了培训，并反复强调了热网除氧器投入的重要性。在运行过程中，通过考核等手段使热网除氧器运行参数的合格率得到有效控制。
3.4 投入软化器
在1998年冬季投入化学软化器运行，保证除去热网水中的硬度，消除结盐垢的根源。
采用了以上措施后，热网补水流程如下图所示。
通过采用以上措施后，1998-1999采暖期供热一次管网水质得到了明显提高，整个采暖期末再对首站加热器进行清洗，板换清洗过程中也明显看出一网侧结垢明显比往年减少，达到了预期目的。尤其突出的是热网首站的换热效果得以明显提高，往年热网首站投入三台尖峰加热器依然难以把电厂的热量换走，今年只运行了二台就已经达到历史最高换热量。
4 经济效益估算
4.1 回收锅炉连续排污水的效益
连排按锅炉蒸发量的1.5%进行计算，一个采暖期节约高温水约为29000吨，按每吨10MPa、30 0℃的高温水15元计算，每年可节约43.5万元。
4.2 减少热网首站汽水换热器清洗的效益
每年可减少首站清洗加热器6台次，人工费可节约400元/台次。脏污最严重情况一般出现在最冷的季节，这样在清洗首站时必须投运西城锅炉以补足热量。由于西城锅炉的效率低、厂用电价较高，每次启动造成的成本在5000元/台次。如果采用化学清洗，则每次化学费用在2-5万元。但有过加热器被洗漏的教训，现已尽量不用。
除氧后减少热网首站汽水换热器清洗的效益，合计约为32400元/年。
4.3 提高热网首站换热效率的效益
通过对热网补水进行除氧后，基本上避免了换热器内管束结垢(近两个采暖期未发生因结垢被迫在运行期清洗加热器现象)，大大提高了热网首站换热能力。1997-1998采暖期由于结垢造成换热效率降低，热网首站六台汽水加热器全部投入，热电厂还有10-20t/h蒸汽能力无法利用，据统计最大利用蒸汽量为290t/h。近两个采暖期，即使热电厂在超过额定负荷情况下运行，热网首站只投入五台汽水加热器就已经把蒸汽全部消耗了，最大利用蒸汽量为350t/h。按热电厂有10-20t/h蒸汽得不到利用，这些热量用西城调峰锅炉补足的话，相当于西城一台锅炉的出力。由于西城调峰锅炉是热水锅炉效率较低，电价较高(电价0.6元)，因此运行成本高。假设每年有一个月这种情况，西城起动一台炉来补足这些热量，则耗电量的电价差为
(0.6-0.3)(元/kwh)×24(小时)×30(天)×250(kwh)=38.88(万元/年)
4.4 减少清洗二网板式换热器提高的效益
由于二网换热器清洗主要取决于二次侧脏污，一次侧脏污主要影响的是传热效率，故此项可与4.5项相互抵消，忽略不计。
4.5 投入除氧器增加成本
由于投入连续排污扩容器与热网除氧器几乎未投入成本，只是增加了夏季检修工作量，故可与4.4项相互抵消，忽略不计。
5 结论
通过以上分析可以看出，投入连排与热网除氧器每年可减少损失近百万元，提高了供热的经济性与安全性，获得极大的社会效益与经济效益。
参考资料：
1 邵汉桥《电力工业技术改造项目经济效分析与经济评价实用方法手册》水利电力出版社1994
2 徐殿柱《传热学》吉林大学出版社1990年
3 郑体宽《热力发电厂》水利电力出版社1985年
作者简介：
王建军工程师，1976年7月16日出生，东北电力学院毕业。参加工作后，始终从事热动专业，曾提出并主持过多项技术改造。
王建工程师，1972年2月28日出生，大庆石油学院毕业。参加工作后，始终从事化学专业。
