换热站设计Word下载.docx

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建筑设计后，建筑的保温隔热和气密性能差;

采暖系统相当落后，自动化程度不高。

造成的结果：

（l）低负荷、低效率。

我国供热采暖系统普遍在低负荷、低效率下运行，实际供热面积平均只有设备能力的40%左右。

管网输送热量效率低，管道泄漏和偷水现象严重。

（2）缺乏自动控制设施。

我国供暖系统自动化程度低，只有简单的调节手段，从整体上进行控制，造成热用户水力水平失调、垂直失调严重，各供热小区冷热不均，供热质量难以保证，供热不足和过度时，没有有效的调节手段。

（3）缺乏有效的计量手段。

采暖系统一般不安装计量热表，没有计量收费，这是成用户不会去主动节能的主要原因，没有计量也造成了管理运行人员没有具体的数量上依据来运行管理。

1.3问题的来源和背景

供热系统效率低下，致使供热能耗高而热环境质量差，是我国目前建筑供热状况的基本特征。

就全国范围内集中供热地区而言，建筑物供热主要状况是热源紧缺，总体供热不足，无法满足人民日益提高的生活水平需要，因此在现有能源供给条件下，节能成为首要的紧迫任务。

我国现行的换热站运行管理仍处于手工操作阶段，大部分依靠经验来进行温度调节影响了集中供热优越性的充分发挥，无法对运行工况进行系统的分析判断；

系统运行工况失调难以消除，造成用户冷热不均；

供热参数未能在最佳工况下运行，供热量与需热量不匹配；

运行数据不全，难以实现量化管理。

研究和建立热网分布式计算机监控系统，实现热网运行过程中的信息采集、信息集成、科学有效地控制和管理热网，为供热企业各级领导、管理和生产部门提供辅助决策和优化手段，己成为许多供热企业的迫切需求之一。

2．供热系统设计的要求

随着经济的发展，全国范围内环保、节能的呼声越来越高，利用先进的科学技术，合理分配热量，让现有的热能充分发挥作用，为更多的用户提供更好的供热服务是供热企业的首要任务。

将微机监控和自动化控制引入供热系统中，对供热系统的调节实现从手动到供暖企业换热站控制系统设计与研究自动的转变，这才能满足新形势下的供热需求。

在供热行业大力推广计算机控制技术必是今后的发展方向。

由于我国供热系统管理运行跟不上供热规模的发展，绝大多数系统仍处于手工操作段，从而影响了集中供热优越性的充分发挥。

这主要反映在:

缺少全面的参数测量手段无法对运行工况进行系统的分析判断；

系统工况失调难以消除造成用户冷热不均；

供参数未能在最佳工况下运行;

供热量与需热量不匹配，造成能源浪费；

故障发生时，不及时诊断报带，影响可靠运行;

数据不全，难以量化管理。

供热系统的计算机监控系统恰好弥补了上述不足。

概括起来，可以实现以下五方面的功能：

:

（1）实时检测，及时掌握系统运行工况。

以前的供热系统，由于不装或仅装少量仪表，调度很难即时掌握系统的水压图和温度分布状况，结果对运行工况了解不够，使调节处于盲目状态。

实现计算机自动检测，可及时测量供热系统的温度、压力、流量参数，避免以往的凭经验调节和调节滞后。

由于可以实时检测系统参数，运行人员即可调度室而知全局。

全面了解供热运行工况，是一切调节控制的基础。

（2）自动控制，消除冷热不均。

对于一个比较复杂的供热系统，特别是多热源、泵站的供热系统，投运的热源、泵站数量或投运的方式不同，对系统水力工况的影响也不同。

因此，消除水力工况失调的工作，不是单靠系统运行前的一次性调节就能实现的。

这样，系统在运行过程中，流量的不均匀调节是必不可少的。

计算机监控系统，可随时测量热力站或热用户入口处的回水温度或供回水平均温度，通过电动调节阀实现度调节，达到流量的均匀分配，进而消除冷热不均现象。

（3）合理匹配工况，保证按需供热。

供热系统出现热力工况失调，除因水力工况外，还有一个重要的因素，即系统的总供热量与当时系统的总热负荷不一致，从而造全网的平均室温偏低或者偏高。

计算机监控系统可以通过软件开发，配置供热系统特性识别和工况优化分析程序。

该软件可以通过前几天供热系统的实测数据，预测当天最佳工况，进而对热源和热力网实行直接自动控制或运行指导。

（4）及时诊断故障，确保安全运行。

目前我国在供热系统上尚无完备的故障诊断统，系统故障常常发展到很严重程度才被发现，严重影响了正常供热，也增加了检修度。

计算机监控系统可以配置故障诊断专家系统，通过对供热系统运行参数的分析，即对热源、热力网和热用户中发生的泄漏、堵塞等故障进行及时诊断，并指出故障位置，以便及时检修，保证系统安全可靠运行。

（5）健全运行档案，实现量化管理。

由于计算机监控系统可以建立各种信息数据库，对运行过程的各种信息数据进行分析，根据需要打印运行日志、水压图、煤耗水耗、电耗、供热量等运行控制指标，还可存储、调用供回水温度、室外温度、室内平均温度，压力、流量、故障记录等历史数据，以便查询、研究。

由于计量能力大大提高，因而健全了运行档案，为量化管理实现提供了物质基础。

供热系统的计算机自动监控，由于具备上述功能，不但可以改善供热效果，而且能大大提高系统的热能利用率。

一般在手动调节或凭经验的基础上，供热系统还能再节能10%-20%左右。

3．设备选型应注意的问题

随着国家环境保护政策的深人落实和能源供应的日趋紧张，中小型区域锅炉房集中供热方式进一步缩减，而以热电厂为热源的换热站供热系统所占的比重越来越大，其中汽——水换热站是一种常用的换热形式。

在汽—水换热站的设计中，换热器、循环水泵以及疏水器的选型是否合理，将直接影响整个供热系统的运行效果。

下面对换热站设计过程中换热器、循环水泵及疏水器的选型和供暖热力站监控系统应注意的几个问题进行分析。

3.1换热器的选择

换热器是换热站内进行热交换的设备，其换热能力的大小对整个供热系统的运行效果产生直接影响。

（1）换热器的换热能力

换热器的额定出力，该指标反映了换热器在设计工况下换热能力的强弱。

在供热系统的运行中，可能会由于供热系统的运行参数与换热器的设计工况参数不一致，而导致换热器的换热量高于或低于其额定换热量，从而会影响换热系统的供热效果。

因此，在换热站设计过程中，根据换热器的额定出力和系统的设计热负荷初选出换热器后，往往需要根据初选的换热器的面积指标及供热系统实际的设计及运行参数，对其实际的换热能力进行校核。

只有换热器的实际换热能力与供热系统设计热负荷相匹配，所选择的换热器才是经济合理的。

若换热器的实际换热能力远大于供热系统设计热负荷，会使得换热器的投资费用增加;

反之，会使得系统的供热效果不能满足要求。

（2）换热器的可备用性和运行的经济性

换热器的选择一般不应少于2台，且每台供热量不应小于总热负荷的70%川。

这就保证了换热器的可备用性。

正常情况下2台换热器同时运行，通过工况调节，每台承担总负荷的50%。

当其中1台发生故障，则未发生故障的1台满负荷运行，使系统的换热能力基本能够满足供热要求。

按上述规定设置换热器，对系统的初投资及运行的经济性是有利的。

当系统实际服务面积为系统总规划服务面积的70%以下时，可先设置1台换热器。

当服务面积增加至70%以上时，再增设另1台换热器。

这样，换热站的建设可分期投资完成，从而减少系统的一次投资。

当系统服务面积为系统总规划服务面积的70%以上时，可以根据系统实际热负荷的变化情况，确定1台运行或2台同时运行，以保证系统运行的经济性。

（3）换热器的设计运行参数

选择换热器时，应考虑系统运行对性能参数的影响，并参照性能参数完备的设计选型资料进行选择。

试以蒸汽的冷凝和过冷两级换热过程在同一个换热器内进行的换热为例说明这个问题。

凝结水的开式回收要求凝结水温度不能超过80℃，因而这种换热器的额定出力就是在80℃的凝水温度的换热量。

若换热器的设计选型资料中未对凝结水的出口温度及对应于该凝水温度的换热量给出明确的对应关系，就会给我们的设计选型带来困难。

因为，随着凝水过冷度的增加，换热器中水——水（凝水过冷）换热面必然增大，从而必然导致换热器中汽一水凝结换热面的减小。

由于汽——水凝结换热面的换热系数比水一水大得多，故必将导致换热器换热量的大幅度减小。

因此，换热器选择，应结合性能参数完备的设计选型资料，以免选型存在较大的误差，并导致换热器出力达不到额定出力。

3.2循环水泵的选择

热网循环泵是供热系统输送热量的关键设备。

热网循环泵选型是否合理，对整个供热系统的经济合理运行起着很重要的作用。

选择循环泵时应着重考虑以下几方面的因素。

（1）循环水泵的输送能力

循环水泵主要根据循环水泵的流量G和扬程H进行选择，其值一般按如下公式进行计算：

G—循环水泵流量，m，/h；

H一循环水泵扬程，m

；

Q—循环系统热负荷，KW；

h—循环系统阻力损失，m

，由4部分构成，包括换热站内部阻力损失h1，管网阻力损失h2，用户资用压力h3及裕量h4（一般取3一5m

）；

—供热系统供回水温差。

所选循环水泵输送能力过小，主要是由于供热系统的热负荷确定不正确造成的。

反映在循环水泵的流量和扬程上，其流量和扬程将均小于设计按上式的计算值。

在这种情况下，往往出现系统供水温度较高，回水温度较低，供回水温差过大，用户温度不能满足要求的现象。

若循环水泵输送能力过大，则将导致循环系统流量和阻力损失的增大，从而造成电能的巨大浪费。

循环水泵的输送能力过大，将会造成很大的能量浪费。

（2）循环水泵台数的确定和型号选择

循环水泵台数的确定和型号选择，应根据供热系统的规模，并结合供热系统运行的经济性和

可靠性确定。

在中小型供热系统中，宜选用2种不同容量的水泵。

其中一种循环水泵的流量和扬程应按系统设计工况计算值的100%选择，在供热负荷较高时运行；

另一种循环水泵流量按设计工况计算值的75%，扬程按设计工况计算值的56%选择，在供热负荷较低时运行。

在循环水泵效率大致相等的条件下，2种循环水泵的功率比大致为100：

42。

这2种循环水泵可互为备用。

在大型换热站供热系统中，循环水泵可按3档选择，流量分别为设计工况的100%、80%及60%，扬程分别为设计工况的100%、62%及36%。

3种水泵分别在高、中、低3种负荷状态下运行。

在循环水泵效率大致相等的条件下，3种循环水泵的功率比大致为100：

51：

21.6。

并且这3种循环水泵中相邻型号的水泵可互为备用。

可见，合理地进行循环水泵台数的确定和型号选择，系统运行时的节能效果是显著的。

3.3疏水系统设计

（1）疏水器的疏水能力

疏水器的合理选择对供热系统的正常运行同样起着非常重要的作用。

选择疏水器，应以其在设计工况下的疏水量作为选择依据，而不能只是简单地根据疏水器的连接管道的管径进行选择。

疏水器的疏水能力不满足要求，会使得换热系统蒸汽——凝结水通路的阻力增加，进人换热器的蒸汽流量减小，换热器蒸汽侧凝结水位升高，凝结水中水——水（凝水过冷）换热面增大，而汽——水凝结换热面减小。

由于汽——水凝结换热面的换热系数比水——水（凝水过冷）换热面的换热系数大得多，故必然会导致换热器换热能力的减小。

所以，在选择疏水器时，应根据其疏水能力进行合理选择。

疏水器样本中给出的疏水量等性能参数，多数

是以过冷态凝水为流动介质测定的。

若在设计排水量下，冷凝水流过疏水器时仍为过冷态，则无需对疏水器进行校核。

若冷凝水流过疏水器时被孔口节流产生二次汽化现象，或因换热器出口冷凝态过冷度较小以及由于管路阻力作用，使凝水在疏水器前即已发生汽化现象，则会因为二次蒸汽通过阀孔时要占去很大一部分空口面积，导致此时排水量比排除过冷水时大为减少。

故必须对疏水器的排水能力进行校核。

（2）疏水管路设计

在疏水管路中，由于冷凝水过冷度的不同，疏水管路阻力的不同，以及疏水管路内凝水流速的不同，冷凝水将呈现不同的流动形态。

对余压疏水管路（换热器疏水管路多为余压疏水管路）而言，主要有满管过冷态凝水单相流动，满管汽水乳状混合流动及满管汽水分层流动等几种形态。

进行疏水管路设计时，应首先确定凝水在疏水管路各部分中的流动形式，然后根据其相应的流动模型，选择与之相应的管路设计计算方法。

3.4供暖热力站监控系统

城市供暖通常是几个小区共用一个供暖换热站，每个小区都有一个独立的供暖回路。

尽管每个小区供暖的范围和规模可能不同，但其供暖系统的管网配置都是一样的。

每个换热站分别包括一次供暖回路和二次供暖回路，两者之间通过换热器实现热交换。

供暖热源为经过热力主管循环的一次高温热水，经过换热器对二次回水或冷水加热后，作为供给小区的二次热水，经小区家庭取暖装置循环后变成二次回水。

在一次高温热水从主网分支进人换热器之前，加装有电动调节阀和一次热水流量测量变送器;

为了给二次回路增压在二次循环管网中换热器之前加有变频器驱动的增压泵。

由于供暖中必然存在少量水损，所以必须进行适里补水。

为此在增压泵之前和储水箱之间加有变频补水泵，以稳定二次供暖回路的压力。

同时在二次管网中还装有温度变送器和压力变送器。

为了便于控制和曾理，小区换热站供暖系统的功能包括对集中供暖换热站的一次高温热水流量进行监测、记录和调节，对输送到小区的二次热水温度和压力进行监测和控制，并且要求输送到小区的热水温度和压力能够基本保持稳定，对检测的数据能够进行记录、存储和打印。

如果联网，还可以实现网络监控和信息传输。

（1）控制回路恒温

从控制的角度，供暖系统包括两个控制回路。

一是恒温控制回路，二是恒压控制回路。

首先，供热系统在运行时，二次回路供出的热水温度应该始终保持设定值，因此运行中必须不断进行适度调节。

这是通过改变一次高温热水供应流量来实现的。

系统采用电动调节阀

调节一次高温热水的注人流量，从而通过换热器间接改变二次循环热水的温度，温度单回路控制方框图如图2所示，图中，T*（t）表示温度设定值，T（t）表示流出换热器的热水实际温度值，e（t）表示偏差。

（2）恒压控制回路

在本系统中要求供给用户的热水是恒压的，即当用户量发生改变时系统能够自动调节热水供给流量，从而保持供给用户的热水压力是恒定的。

这里采用变频器改变给水泵的供水量，并通过补水泵进行必要的补水，压力单回路控制方框图如图3所示。

P*（t）表示设定的压力，P（t）为经过换热器后的输出热水压力，f（t）为管网压力损耗及其他压力干扰。

4.　换热站设施方面

（1）泄水阀

为了运行安全操作方便,进换热站主汽阀前后加泄水阀（泄水口应在室外）。

主汽阀前泄水主要作用:

一是初送汽时排气泄水用;

二是运行中蒸汽凝水量大,换热器内有水击声,不能正常运行时泄水用。

主汽阀后泄水主要作用是停汽时主汽阀关闭不严时泄放用;

另外,检修主汽阀后部位时（如减压阀、过滤器等）打开泄水降温,防止烫伤事故发生。

（2）过滤器

进换热站蒸汽主管或至各换热器支管应加设过滤器,以防止脏物进入换热器,堵塞换热器,或粘在传热面上,降低传热效率,危及安全运行,影响正常供热。

因换热站一般都在居民区,环境复杂,初投运前蒸汽吹管因受周围环境所限往往不很彻底,另外,部分管道不具备吹扫条件,因此加设过滤器很必要。

（3）减压阀应加设旁通

若进换热器蒸汽管有减压阀,减压阀要加旁通,投运时旁通阀打开,防止水锤冲击及密封面的损坏,待完全预热后再关闭旁通阀。

（4）水循环高低压报警

供热水循环系统（二级网）加设高低压力报警装置,因运行中换热器噪音大,突然停泵及管网突然失水若不能及时发现,会造成二级网系统汽化水击,损坏设备,造成极坏的社会影响。

（5）疏水器

疏水器前后阀门控制,疏水器加旁路。

疏水器堵塞时,打开旁通,关闭疏水器前后阀门处理。

5.　换热器投运注意事项

（1）投运前的准备工作

）投运前的准备工作

包括水循环系统检查、蒸汽加热系统检查、设备空载试车正常,加热蒸汽系统（一级网）的投运应注意几点:

①初投运要慢,要先充分预热,逐步提温;

②做好减压阀的预热及投运后的调整工作;

③换热器正常运行后,关闭汽水换热器疏水器旁通阀,疏水器投入正常工作。

若疏水器温度过低如50℃以下,旁通阀可开启运行,若疏水器温度过高,如90℃以上且凝水系统无压运行时,将旁通阀关闭,防止蒸汽通过,造成汽水冲击;

④尽可能与同类换热器一致,这样运行更平稳,运行效率更高。

（2）运行调节

运行调节主要根椐天气变化情况来调整供水温度和流量。

主要通过控制换热器进汽流量（或压力）,达到控制出水温度的目的。

室外温度较高时,通过控制设备运行台数及调整进汽流量（或压力）来控制供水温度。

但注意尽量减少换热器开启频率,以防因频繁开停而造成封密垫泄漏。

室外温度较高时,也要控制循环泵运行台数,节约电能。

减负荷时注意蒸汽管道疏水,防止换热器内产生水击。

运行调节要整个系统协调的进行,统一调配。

6.　停汽处理措施

（1）正常停汽

①逐步关闭汽阀,打开疏水器旁通阀。

（打开主汽阀后泄水阀）。

②减小水循环系统流量（控制循环泵运行台数）。

减少用电量节能降耗。

（2）二级网大量失水停汽

①迅速关闭主汽阀,关闭换热器进汽阀,打开疏水器旁通阀,打开主汽阀后泄水阀及换热器排气阀。

②同时停下循环水泵。

③通过判断和关开供回水包各支路阀门确定失水支网,查明失水支网后,将其关闭,其余支网迅速恢复供热。

督促查找跑水点并迅速修复。

（3）突然停电停汽

迅速关闭主汽阀,关闭换热器进汽阀、打开疏水器旁通阀,打开主汽阀后泄水阀及换热器排气阀。

关闭供回水总阀确保站内系统压力。

特别是主汽阀后无泄水阀,且主汽阀及换热器进汽阀不严时,换热器进出水阀应关闭,以防汽化水击产生。

紧急停车时,应沉着而迅速,切忌因惊慌失措而乱关控制阀门。

（4）突然停自来水

一般情况蒸汽凝结水足够二级网补水用,无需停运,保持运行平稳即可。

若本换热站凝结水不够用,可调用其他换热站凝结水使用,这需整个凝水系统统一调配。

7.结论

随着科学技术的发展和节能环保要求的提高，集中供热行业为进一步改善供热效果，提高供热能效，实现计算机自动监控是发展的必然趋势。

进行换热站集中供热进行微机监控系统的研究，不仅有良好的社会效益，也有着广泛的市场前景。

在换热站内对用户供热系统温度进行自动监测和控制，能很好地保证用户室温在设定范围内波动，不仅节省了大量的人力和物力，还提高了自动化程度及控制的精度。

由于换热站控制的好坏，直接影响供热品质，换热站合理设计研究具有重要意义。

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目录

绪论………………………………………………………1

1.1国外供热系统现状………………………………1

1.2国内供热