高溫渦街流量計的原理工作流程與運行參數及常見(jiàn)問(wèn)題處理

摘要：在熱網(wǎng)實(shí)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(guò)程中，存在著(zhù)較大的不可逆損失，熱力站通過(guò)高溫渦街流量計來(lái)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(hù)。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(lái)，“節能減排”這個(gè)詞對于我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)耳熟能詳。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的持續飛速發(fā)展，熱力管網(wǎng)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(diǎn)思考的問(wèn)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(xué)第二定律我們得知，能級不匹配的大溫差換熱過(guò)程中，存在著(zhù)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(dòng)熱源，驅動(dòng)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(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(shí)際運行中的數據分析。
1高溫渦街流量計原理
1.1高溫渦街流量計簡(jiǎn)介
高溫渦街流量計主要應用于集中供熱熱網(wǎng)的熱力站，它可以代替傳統的板式換熱器，用以實(shí)現一次網(wǎng)熱水與二次網(wǎng)熱水的高效換熱。與傳統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，驅動(dòng)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。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。高溫渦街流量計內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)器內都對外部循環(huán)水進(jìn)行了降溫 ；冷凝器、吸收器內都將外部循環(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到更大的換熱效果，機組還需配備板式換熱器。
2實(shí)例分析高溫渦街流量計工作流程與運行參數
2.1熱力站實(shí)際運行流程
熱力站的水-水換熱環(huán)節在一、二次網(wǎng)換熱過(guò)程中存在著(zhù)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)供回水設計溫度為130℃ /70℃，二次網(wǎng)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(jiàn)。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)供水作為高溫驅動(dòng)熱源，為板式換熱器中的回水提供驅動(dòng)力，繼而發(fā)揮熱泵效應，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(hù)。

此熱力站高溫渦街流量計的一次網(wǎng)設計供回水設計溫度為 ：120℃ /36℃，二次網(wǎng)設計供回水溫度為 ：80℃ /60℃。在高溫渦街流量計工作流程中（見(jiàn)圖2），高溫熱源（即一次網(wǎng)供水）先進(jìn)入高溫渦街流量計，發(fā)生器作為驅動(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的蒸發(fā)器，放熱至36℃后返回電廠(chǎng)。熱用戶(hù)的二次網(wǎng)回水并聯(lián)后分別進(jìn)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(jìn)行熱交換，然后一起供給熱用戶(hù)。上述過(guò)程就是在高溫渦街流量計啟動(dòng)時(shí)，熱力站內的實(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，仍然利用板式換熱器單好換熱。
2.2熱力站實(shí)際運行參數分析
在2018-2019年采暖季熱力站運行過(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)的供回水溫度數據，并對一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供回水溫差也進(jìn)行了相應的對比（見(jiàn)表1）。
通過(guò)對比我們發(fā)現，在采暖季初期，啟動(dòng)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(shí)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(guān)二次網(wǎng)的供回水溫度卻一直很穩定，溫差一直保持在7℃ ~10℃。
經(jīng)過(guò)數據分析，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(chǎng)的熱量損失，為電廠(chǎng)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(shuō)將熱量從低溫傳遞到高溫這一點(diǎn)變成了可能，對于集中供熱來(lái)說(shuō)，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，節約了管網(wǎng)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(chǎng)熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱能力至少提高了30%以上，同時(shí)節約了電廠(chǎng)的供熱能耗。③加設高溫渦街流量計，對于熱用戶(hù)沒(méi)有影響，二次網(wǎng)參數不變，只需在熱力站增加機組，推廣應用便利。
4高溫渦街流量計運行中的常見(jiàn)問(wèn)題
從2013年開(kāi)始，為了響應國家節能減排政策，我分公司熱力站開(kāi)始陸續進(jìn)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(guò)程中，偶爾會(huì )出現由于運行操作不當而導致的常見(jiàn)問(wèn)題。
（1）機組結晶 ：大機組在停機狀態(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，從而析出溴化鋰結晶體，使大機組無(wú)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(huì )產(chǎn)生凍管現象，還有可能把管道凍裂，造成較大損失。
5結語(yǔ)
吸收式換熱技術(shù)可以應用在任意的能級不匹配的換熱過(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)行梯級利用。這樣的換熱方式不僅節約了熱源，還增大了管網(wǎng)輸送能力和建設投資。相信吸收式換熱技術(shù)對于工業(yè)生產(chǎn)和生活會(huì )產(chǎn)生深遠的影響，給我們的節約型社會(huì )創(chuàng )造更多更好的經(jīng)濟價(jià)值。

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