低温热循环水作为供暖热源的探讨

(中盐青海昆仑碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

1 我公司目前冬季采暖现状

我公司地处青海省海西州德令哈市，属高原大陆性气候区，加之海拔较高，从而形成了本地区冬季寒冷漫长的特点。由于本地区具有的气候特点，冬季采暖期从当年的10月至来年的4月，采暖期长达6个月。

我公司冬季采暖区域分为厂前区、生产区及劳务队生活区三个区域，其中生产区由各车间依据各车间热源特点，选择适合的供热方式。厂前区及劳务队生活区的供热由热电车间利用0.35 MPa饱和低压蒸汽为热源与脱盐水换热后统一提供。

厂前区设计供暖热源为70～95 ℃热水，核算总热量10 048.018 MJ/h；劳务队生活区设计热负荷457.2 MJ/h。热水流量100 m3/h。

2 低温热循环水作为供暖热源的可能性

循环水作为冷却介质完成一次换热后，经过凉水塔其中潜热释放到大气中，造成环境热污染，而且也损失了大量的热能，对低温热循环水的余热利用是提高纯碱生产企业对能源利用效率的一个途径。通过核算，低温热循环水作为厂前区供热的热源具备基础条件，系统建成后可以实现将不能利用的低温热能变成有用的热能，提高热能利用效率，从而节约原煤。

按照《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)2001版，德令哈冬季室外采暖计算温度为-22 ℃，采暖期平均温度-8.5 ℃，室内采暖计算温度为18 ℃，起始采暖温度5 ℃。

2.1 热循环水可释放热量

供暖温度42 ℃(176.41 MJ/t)，回水温度30 ℃(126.28 MJ/t)

厂前区和劳务队生活区采暖核算总热量:

10 048.018+457.2=10 505.218 MJ/h

10 505.218÷(176.41-126.28)=209.56 t/h

轻灰工序冷凝塔循环水回水量达到210 m3/h，即可满足需要。

2.2 散热器面积选择

散热器的散热量可用下式表示：

Qs=KsFs(tp-tn)

式中：Qs——散热器的散热量，W；

Ks——散热器的传热系数，W/m2·℃；

Fs——散热器的散热面积，m2；

tp——散热器内热媒的平均温度，℃；

tn——散热器所在室内的空气温度，℃。

假设：要求散热器的散热量Qs、散热器的传热系数Ks、散热器所在室内的空气温度tn保持不变(18 ℃)，散热器内热媒的平均温度Tp取热媒进出水平均温度则：

Qs1=KsFs1(tp1-tn1)

Qs2=KsFs2(tp2-tn1)

Qs1=Qs2

通过计算，需增加3.5倍的供暖面积，才能维持现有室温不低于18 ℃的要求。

3 低温热循环水供暖的难点

3.1 循环水的pH值影响

我公司循环水pH=8.0～9.2，大体上属于中性或微碱性的范围；冷却水的腐蚀性随pH值的上升而下降，循环水的pH值低于这一范围时，水的腐蚀性将增加，造成设备的腐蚀；循环水的pH值高于这一范围时，则水的结垢倾向增大，容易引起换热器的结垢。实际运行时需要考虑循环水PH值对换热器的腐蚀影响，严格控制该指标。

3.2 悬浮物影响

循环水由于其特殊性，水体中带来系统中生物软泥较多且相对集中多，存在堵塞流速低的换热器的现象，一般情况下，循环冷却水的悬浮物浓度或浊度不应大于20 mg/L，当使用板式、翅片管式或螺旋板式换热器时，悬浮物浓度或浊度不宜大于10 mg/L。实际运行时需要考虑循环水悬浮物对换热器的堵塞影响，需增加澄清设施和排污设施，确保进入供暖系统的循环水不含悬浮物。

3.3 含盐量影响

含盐量也可通过电导率来间接表示，天然淡水的电导率通常在50～500 μS/cm；电导率与含盐量大致成正比关系，其比值1 μS/cm的电导率相当于0.55～0.90 mg/L的含盐量；我公司循环水含盐量较高，达到2 000 mg/L左右，因而水的腐蚀性较强。实际运行时需要考虑循环水含盐量的影响，严格控制浓缩倍率不超过2.5倍。

4 低温热循环水二次利用对策及措施

综合以上因素，经对生产系统涉及低温热循环水的换热设备进行梳理后，结合现场实际情况，公司决定实施厂前区热源改造项目。

4.1 厂前区供暖热源改造

将煅烧车间轻灰工段炉气冷凝塔循环水回水(42 ℃)作为厂前区和劳务队生活区冬季采暖的热源，通过增加容积为20 m3的缓冲水箱和水泵，并对缓冲水箱进行保温，考虑循环水悬浮物和生物泥的影响，缓冲水箱加装4道折流板，每道折流板都增设排污设施，排污水依靠重力返回循环水池。增加两台套流量为210 m3/h、扬程为60 m热水泵及配套电机，运行时，开一备一。配管将低温热循环水接入厂前区及劳务队生活区供暖系统，实现满足厂前区和实施劳务队生活区冬季采暖供热需要。考虑生物泥的问题，在热水泵进口加装前置过滤器，确保进入供暖系统的热水不含悬浮物和生物泥考虑极端天气，保留热电车间换热站的供热能力。

4.2 供热面积改造

依据计算结果，本着经济性原则，选择将项目建设期安装的约350套散热系数仅为130 W/m2·℃铸铁材质的换热器更换成高效的散热系数高达487 W/m2·℃铜铝材质的散热器。铜铝复合散热器与热媒接触的管路系统的材质全部为铜，铜的防腐蚀效果优异，因此可以延长换热器的使用寿命长。

5 效果分析

1)低温热循环水二次利用系统经两个采暖期运行情况表明，厂前区办公室温度均达到设计指标，保障了冬季采暖需要。

2)将低温热循环冷却水的余热充分回收，变废为宝，节省了标煤3 313.25 t，节省原水25 925.25 t，从而降低纯碱生产成本，经济效益显著。

3)低温热循环水二次利用系统的成功应用，降低碳排放，具有较高的社会效益。