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高溫渦街流量計(jì)的原理工作流程與運(yùn)行參數(shù)及常見(jiàn)問(wèn)題處理
點(diǎn)擊次數(shù)：2639 發(fā)布時(shí)間：2021-01-06 11:37:16
摘要：在熱網(wǎng)實(shí)際的供熱運(yùn)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(guò)程中，存在著較大的不可逆損失，熱力站通過(guò)高溫渦街流量計(jì)來(lái)充分利用這些被損失掉的低品位熱源，繼而將它們?cè)俅我詿崮艿姆绞焦┙o熱用戶。通過(guò)吸收式換熱技術(shù)，不僅極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(lái)，“節(jié)能減排”這個(gè)詞對(duì)于我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)耳熟能詳。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)思考的問(wèn)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(dǎo)致了能源的損失與浪費(fèi)。根據(jù)熱力學(xué)*二定律我們得知，能級(jí)不匹配的大溫差換熱過(guò)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(fèi)。基于能源再利用的考慮，可利用高溫蒸汽、高溫水等作為驅(qū)動(dòng)熱源，驅(qū)動(dòng)增熱型熱泵，制取低品位熱源的熱量，以達(dá)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(yùn)而生，由此產(chǎn)生了吸收式換熱裝置，即高溫渦街流量計(jì)。以下將介紹高溫渦街流量計(jì)的工作原理，以及高溫渦街流量計(jì)在熱力站實(shí)際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)分析。
1高溫渦街流量計(jì)原理
1.1高溫渦街流量計(jì)簡(jiǎn)介
高溫渦街流量計(jì)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(shí)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(jì)能夠充分運(yùn)用一次水高溫?zé)嵩吹淖鞴δ芰Γ?qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組，產(chǎn)生制冷效果，在不影響二次網(wǎng)供水的各項(xiàng)參數(shù)前提下，大幅降低一次網(wǎng)回水溫度，且遠(yuǎn)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(jì)原理
高溫渦街流量計(jì)主要以吸收式循環(huán)為基礎(chǔ)。吸收式換熱的循環(huán)過(guò)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(diǎn)低的特性。高溫渦街流量計(jì)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(guò)程。外部循環(huán)水的流程如下 ：發(fā)生器、蒸發(fā)器內(nèi)都對(duì)外部循環(huán)水進(jìn)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(jìn)入發(fā)生器和蒸發(fā)器進(jìn)行降溫，二次網(wǎng)水依次通過(guò)吸收器和冷凝器進(jìn)行升溫。為了能讓熱量匹配合理并且達(dá)到更大的換熱效果，機(jī)組還需配備板式換熱器。
2實(shí)例分析高溫渦街流量計(jì)工作流程與運(yùn)行參數(shù)
2.1熱力站實(shí)際運(yùn)行流程
熱力站的水-水換熱環(huán)節(jié)在一、二次網(wǎng)換熱過(guò)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(jì)溫度為130℃ /70℃，二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度為80℃ /60℃，這其中的不可逆損失在圖中顯而易見(jiàn)。我們可以利用增熱型吸收式熱泵，即高溫渦街流量計(jì)，將一次網(wǎng)供水作為高溫驅(qū)動(dòng)熱源，為板式換熱器中的回水提供驅(qū)動(dòng)力，繼而發(fā)揮熱泵效應(yīng)，吸收一次網(wǎng)回水的低溫?zé)嵩吹臒崃浚倥c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(jì)的一次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水設(shè)計(jì)溫度為 ：120℃ /36℃，二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度為 ：80℃ /60℃。在高溫渦街流量計(jì)工作流程中（見(jiàn)圖2），高溫?zé)嵩矗匆淮尉W(wǎng)供水）先進(jìn)入高溫渦街流量計(jì)，發(fā)生器作為驅(qū)動(dòng)熱源，換熱后進(jìn)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(jì)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(jìn)入高溫渦街流量計(jì)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(jìn)行熱交換，然后一起供給熱用戶。上述過(guò)程就是在高溫渦街流量計(jì)啟動(dòng)時(shí)，熱力站內(nèi)的實(shí)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(jì)，仍然利用板式換熱器單好換熱。
2.2熱力站實(shí)際運(yùn)行參數(shù)分析
在2018-2019年采暖季熱力站運(yùn)行過(guò)程中，我們選取了10個(gè)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(duì)一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫差也進(jìn)行了相應(yīng)的對(duì)比（見(jiàn)表1）。
通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，在采暖季初期，啟動(dòng)高溫渦街流量計(jì)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(yuǎn)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(shí)地關(guān)閉高溫渦街流量計(jì)，直接啟用板式換熱器并單好運(yùn)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(dá)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(guò)數(shù)據(jù)分析，我們得知，高溫渦街流量計(jì)在不影響二次網(wǎng)運(yùn)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(lái)?yè)Q熱，同時(shí)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(jì)運(yùn)行中的優(yōu)勢(shì)
吸收式換熱技術(shù)的誕生，可以說(shuō)將熱量從低溫傳遞到高溫這一點(diǎn)變成了可能，對(duì)于集中供熱來(lái)說(shuō)，更是產(chǎn)生了很大的影響和深遠(yuǎn)的意義。它的優(yōu)勢(shì)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(shí)節(jié)約了電廠的供熱能耗。③加設(shè)高溫渦街流量計(jì)，對(duì)于熱用戶沒(méi)有影響，二次網(wǎng)參數(shù)不變，只需在熱力站增加機(jī)組，推廣應(yīng)用便利。
4高溫渦街流量計(jì)運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題
從2013年開(kāi)始，為了響應(yīng)**節(jié)能減排政策，我分公司熱力站開(kāi)始陸續(xù)進(jìn)行大溫差改造，截至2018-2019年采暖期，分公司熱力站共計(jì)228座，自管站34座，大溫差熱力站78座。對(duì)于新的換熱方式的運(yùn)用，我們也在摸索中前行。高溫渦街流量計(jì)運(yùn)行的熱力站供熱效果較好，但是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)由于運(yùn)行操作不當(dāng)而導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題。
（1）機(jī)組結(jié)晶 ：大機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下，必須關(guān)閉一次網(wǎng)供水閥門(mén)，否則高溫的一次網(wǎng)供水在不循環(huán)的情況下，會(huì)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(jī)組無(wú)法運(yùn)行。
（2）機(jī)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(dǎo)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(huì)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(yǔ)
吸收式換熱技術(shù)可以應(yīng)用在任意的能級(jí)不匹配的換熱過(guò)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(jìn)行梯級(jí)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(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和生活會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，給我們的節(jié)約型社會(huì)創(chuàng)造更多更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
近年來(lái)，“節(jié)能減排”這個(gè)詞對(duì)于我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)耳熟能詳。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(diǎn)思考的問(wèn)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(dǎo)致了能源的損失與浪費(fèi)。根據(jù)熱力學(xué)*二定律我們得知，能級(jí)不匹配的大溫差換熱過(guò)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(fèi)。基于能源再利用的考慮，可利用高溫蒸汽、高溫水等作為驅(qū)動(dòng)熱源，驅(qū)動(dòng)增熱型熱泵，制取低品位熱源的熱量，以達(dá)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(yùn)而生，由此產(chǎn)生了吸收式換熱裝置，即高溫渦街流量計(jì)。以下將介紹高溫渦街流量計(jì)的工作原理，以及高溫渦街流量計(jì)在熱力站實(shí)際運(yùn)行中的數(shù)據(jù)分析。
1高溫渦街流量計(jì)原理
1.1高溫渦街流量計(jì)簡(jiǎn)介
高溫渦街流量計(jì)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(shí)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(jì)能夠充分運(yùn)用一次水高溫?zé)嵩吹淖鞴δ芰Γ?qū)動(dòng)溴化鋰機(jī)組，產(chǎn)生制冷效果，在不影響二次網(wǎng)供水的各項(xiàng)參數(shù)前提下，大幅降低一次網(wǎng)回水溫度，且遠(yuǎn)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(jì)原理
高溫渦街流量計(jì)主要以吸收式循環(huán)為基礎(chǔ)。吸收式換熱的循環(huán)過(guò)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(diǎn)低的特性。高溫渦街流量計(jì)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(guò)程。外部循環(huán)水的流程如下 ：發(fā)生器、蒸發(fā)器內(nèi)都對(duì)外部循環(huán)水進(jìn)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(jìn)入發(fā)生器和蒸發(fā)器進(jìn)行降溫，二次網(wǎng)水依次通過(guò)吸收器和冷凝器進(jìn)行升溫。為了能讓熱量匹配合理并且達(dá)到更大的換熱效果，機(jī)組還需配備板式換熱器。
2實(shí)例分析高溫渦街流量計(jì)工作流程與運(yùn)行參數(shù)
2.1熱力站實(shí)際運(yùn)行流程
熱力站的水-水換熱環(huán)節(jié)在一、二次網(wǎng)換熱過(guò)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(jì)溫度為130℃ /70℃，二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度為80℃ /60℃，這其中的不可逆損失在圖中顯而易見(jiàn)。我們可以利用增熱型吸收式熱泵，即高溫渦街流量計(jì)，將一次網(wǎng)供水作為高溫驅(qū)動(dòng)熱源，為板式換熱器中的回水提供驅(qū)動(dòng)力，繼而發(fā)揮熱泵效應(yīng)，吸收一次網(wǎng)回水的低溫?zé)嵩吹臒崃浚倥c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(jì)的一次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水設(shè)計(jì)溫度為 ：120℃ /36℃，二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度為 ：80℃ /60℃。在高溫渦街流量計(jì)工作流程中（見(jiàn)圖2），高溫?zé)嵩矗匆淮尉W(wǎng)供水）先進(jìn)入高溫渦街流量計(jì)，發(fā)生器作為驅(qū)動(dòng)熱源，換熱后進(jìn)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(jì)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(jìn)入高溫渦街流量計(jì)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(jìn)行熱交換，然后一起供給熱用戶。上述過(guò)程就是在高溫渦街流量計(jì)啟動(dòng)時(shí)，熱力站內(nèi)的實(shí)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(jì)，仍然利用板式換熱器單好換熱。
2.2熱力站實(shí)際運(yùn)行參數(shù)分析
在2018-2019年采暖季熱力站運(yùn)行過(guò)程中，我們選取了10個(gè)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(duì)一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫差也進(jìn)行了相應(yīng)的對(duì)比（見(jiàn)表1）。
通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)，在采暖季初期，啟動(dòng)高溫渦街流量計(jì)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(yuǎn)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(shí)地關(guān)閉高溫渦街流量計(jì)，直接啟用板式換熱器并單好運(yùn)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(dá)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(guò)數(shù)據(jù)分析，我們得知，高溫渦街流量計(jì)在不影響二次網(wǎng)運(yùn)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(lái)?yè)Q熱，同時(shí)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(jì)運(yùn)行中的優(yōu)勢(shì)
吸收式換熱技術(shù)的誕生，可以說(shuō)將熱量從低溫傳遞到高溫這一點(diǎn)變成了可能，對(duì)于集中供熱來(lái)說(shuō)，更是產(chǎn)生了很大的影響和深遠(yuǎn)的意義。它的優(yōu)勢(shì)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(shí)節(jié)約了電廠的供熱能耗。③加設(shè)高溫渦街流量計(jì)，對(duì)于熱用戶沒(méi)有影響，二次網(wǎng)參數(shù)不變，只需在熱力站增加機(jī)組，推廣應(yīng)用便利。
4高溫渦街流量計(jì)運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題
從2013年開(kāi)始，為了響應(yīng)**節(jié)能減排政策，我分公司熱力站開(kāi)始陸續(xù)進(jìn)行大溫差改造，截至2018-2019年采暖期，分公司熱力站共計(jì)228座，自管站34座，大溫差熱力站78座。對(duì)于新的換熱方式的運(yùn)用，我們也在摸索中前行。高溫渦街流量計(jì)運(yùn)行的熱力站供熱效果較好，但是在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)由于運(yùn)行操作不當(dāng)而導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題。
（1）機(jī)組結(jié)晶 ：大機(jī)組在停機(jī)狀態(tài)下，必須關(guān)閉一次網(wǎng)供水閥門(mén)，否則高溫的一次網(wǎng)供水在不循環(huán)的情況下，會(huì)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(jī)組無(wú)法運(yùn)行。
（2）機(jī)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(dǎo)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(huì)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(yǔ)
吸收式換熱技術(shù)可以應(yīng)用在任意的能級(jí)不匹配的換熱過(guò)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(jìn)行梯級(jí)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(duì)于工業(yè)生產(chǎn)和生活會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，給我們的節(jié)約型社會(huì)創(chuàng)造更多更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。