試論集中供熱熱力站的設(shè)計方法

王玉偉（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100029）

試論集中供熱熱力站的設(shè)計方法

王玉偉
（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100029）

集中供熱是熱力站供熱常用的方式之一，對提高人們生活質(zhì)量，降低環(huán)境污染具有重要作用。文章結(jié)合具體的工程案例，通過計算，說明在集中供熱的熱力站設(shè)計中，要結(jié)合具體情況，綜合采取有效對策，計算熱水網(wǎng)絡(luò)，合理確定熱網(wǎng)管徑，科學(xué)選擇相應(yīng)型號的設(shè)備，為集中供熱正常運(yùn)行創(chuàng)造便利，促進(jìn)供熱效果提升，滿足供熱需要，更好實(shí)現(xiàn)人們?nèi)詹膳繕?biāo)。

熱力站 集中供熱 熱水網(wǎng)絡(luò) 供熱設(shè)備

集中供熱是城市供熱的一種重要方式，它不僅滿足人們采暖需要，促進(jìn)人們生活質(zhì)量提高。同時在節(jié)約資源、能源，保護(hù)周圍環(huán)境等方面也發(fā)揮著重要作用。目前，大多數(shù)城市都采用集中供熱方式，并且在集中供熱系統(tǒng)當(dāng)中，采暖系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路利用熱力站連接，應(yīng)用的是一種間接連接方式。該方式能顯著減少熱源的補(bǔ)水率，整個供熱網(wǎng)在具體運(yùn)行過程中，其壓力和流量情況不受采暖用戶的影響，這樣既可以為用戶提供更好的工作環(huán)境，還能方便對供熱網(wǎng)的運(yùn)行管理工作，促進(jìn)供熱系統(tǒng)有效運(yùn)行和工作，提高熱網(wǎng)工作效率，為人們生活創(chuàng)造良好環(huán)境。

1　集中供熱熱力站的設(shè)計方法

在集中供熱熱力站設(shè)計工作中，為促進(jìn)設(shè)計任務(wù)順利完成，必須根據(jù)實(shí)際情況，綜合采取有效對策。具體來說。最為主要的工作是，計算熱力網(wǎng)和選擇合適的設(shè)備。只有這樣，才能更好完成設(shè)計任務(wù)，滿足供熱和采暖需要，為熱力站的有效運(yùn)行提供保障。

1.1計算熱水網(wǎng)路

包括一級熱網(wǎng)和二級熱網(wǎng)供熱管徑的確定，這是整個設(shè)計工作中非常重要的環(huán)節(jié)，為設(shè)計單位所要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。具體設(shè)計步驟和方法如下：先估算熱力站設(shè)計熱負(fù)荷，常用面積熱指標(biāo)法進(jìn)行，再確定熱網(wǎng)計算流量，最后結(jié)合熱網(wǎng)計算流量和經(jīng)濟(jì)比摩阻，利用熱水網(wǎng)路水力計算表，將熱網(wǎng)管徑確定下來。按照熱力網(wǎng)規(guī)范相關(guān)要求，熱網(wǎng)經(jīng)濟(jì)比摩阻采用30-70Pa/m。

1.2選擇主要設(shè)備

熱力站供熱主要設(shè)備為換熱器，循環(huán)水泵等，設(shè)計過程中要結(jié)合具體情況，綜合采取有效對策，促進(jìn)設(shè)計水平提高，從而為人們?nèi)粘Ｉ顮I造良好的環(huán)境氛圍，滿足供熱和采暖需要。具體來說，在設(shè)計工作中，進(jìn)行設(shè)備選擇時要注意以下幾個問題。

1.2.1換熱器

根據(jù)集中供熱具體需要，采用性能優(yōu)良、工作可靠、傳熱性能良好的換熱器，通過計算分析，確定換熱器及其結(jié)構(gòu)和傳熱系數(shù)，再通過計算得出所需的傳熱面積。換熱器所需傳熱面積計算公式A = Q÷（ηK△tp），在該公式中，A代表傳熱面積，Q代表換熱器傳熱量，K代表換熱器傳熱系數(shù)，可利用廠家樣本給出的數(shù)據(jù)，或參照設(shè)計書冊或教材給出的方法計算得知。η代表換熱器的熱效率，取值在0.96 -0.99之間，△tp代表換熱器進(jìn)出口端熱媒的溫差，由t2減t1的差值計算所得。

1.2.2二級熱網(wǎng)循環(huán)水泵

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，循環(huán)水泵的水泵流量不應(yīng)小于所有用戶的設(shè)計流量之和，水泵揚(yáng)程不應(yīng)小于換熱器、站內(nèi)管道設(shè)備、主干線和最不利用戶內(nèi)部系統(tǒng)阻力之和。熱力站實(shí)際運(yùn)行過程中，如果采用質(zhì)-量調(diào)節(jié)或用戶自主調(diào)節(jié)，需要采用調(diào)速泵。循環(huán)水泵總流量等于二級熱網(wǎng)循環(huán)水量的105%—110%，循環(huán)水泵揚(yáng)程 =安全系數(shù) ×（循環(huán)泵出水段的壓力損失 +除污器至循環(huán)水泵入口段壓力損失 +最不利環(huán)路供回水干管壓力損失 +最不利環(huán)路末端用戶的壓力損失）。壓力損失與連接方式、用戶入口設(shè)備相關(guān)，設(shè)計時需要做好選擇工作，提高設(shè)計合理性，促進(jìn)熱力站更好運(yùn)行和工作。

1.2.3二級熱網(wǎng)補(bǔ)水裝置

在補(bǔ)水裝置選擇時，應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，補(bǔ)水泵流量為正常補(bǔ)水量的4-5倍，正常補(bǔ)水量宜采用系統(tǒng)水容量的1%。在確定補(bǔ)水泵揚(yáng)程時，不應(yīng)該小于補(bǔ)水點(diǎn)壓力加30-50kPa，補(bǔ)水泵至少要選用兩臺，一臺使用，一臺備用。一旦出現(xiàn)故障時，可以及時進(jìn)行修復(fù)，為水泵有效運(yùn)行創(chuàng)造良好條件。

1.3熱力站運(yùn)行方式

設(shè)計完成后，為促進(jìn)熱力站更好供熱，滿足人們采暖需要，還要明確工藝流程，對各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理安排，促進(jìn)設(shè)計水平提高。主要設(shè)備為一次網(wǎng)供水、一次網(wǎng)回水、二次網(wǎng)供水、二次網(wǎng)回水，再加上補(bǔ)水泵、止回閥、循環(huán)水泵、泄水閥、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，共同促進(jìn)整個熱力站有效運(yùn)行和工作。在集中供熱系統(tǒng)之中，還要合理確定熱網(wǎng)管徑，科學(xué)選擇相應(yīng)型號的設(shè)備，為集中供熱正常運(yùn)行創(chuàng)造便利，促進(jìn)供熱效果提升，更好滿足人們?nèi)詹膳枰?/p>

2　集中供熱熱力站的設(shè)計具體實(shí)例

為了讓人們對熱力站設(shè)計有更為全面的了解，促進(jìn)設(shè)計水平提高，下面將結(jié)合具體工程實(shí)例對此進(jìn)行探討分析。某集中供熱熱力站供熱總面積5萬m2，設(shè)計供熱量32 00kW，熱用戶都處在低層建筑。根據(jù)該工程實(shí)際情況，具體的設(shè)計要求如下：一次網(wǎng)側(cè)介質(zhì)為高溫水，設(shè)計壓力1.6MPa，設(shè)計溫度150/70℃；二次網(wǎng)側(cè)介質(zhì)為低溫水，設(shè)計壓力1.0MPa，設(shè)計溫度85/60℃。為滿足供熱和采暖需要，設(shè)計單位綜合采取以下對策，不僅順利完成設(shè)計任務(wù)，還取得良好效果，滿足供熱需要。同時，還可為類似熱力站設(shè)計提供啟示與借鑒。

2.1計算熱水網(wǎng)絡(luò)

通過該項(xiàng)計算工作，能確定熱水網(wǎng)路的管徑，一級熱網(wǎng)流量為0.86×Q÷（t1—t2）=0.86×3200（150—70）=34.4t/h，根據(jù)該流量值，結(jié)合經(jīng)濟(jì)比摩阻30-70Pa/m，利用熱水網(wǎng)路水力計算表，最后確定一級熱網(wǎng)的管徑為DN125。然后計算二級熱網(wǎng)的流量為0.86×Q÷ （t1—t2）=0.86×3200（85—60）=110.08t/h，同樣采用該流量值，結(jié)合經(jīng)濟(jì)比摩阻，確定二級熱網(wǎng)的管徑為DN200。

2.2選擇相關(guān)設(shè)備

首先做的工作是選擇并計算換熱器，加熱流體與被加熱流體之間的對數(shù)平均溫差△tp，計算得知△tp值為29.38℃，換熱器的熱效率η取值0.96，該工程設(shè)計和施工中，選用板式水-水換熱器，利用廠家給出的樣本數(shù)據(jù)，傳熱系數(shù)取值為3 000W/（m2.℃），這樣一來，熱力站換熱器所需面積為Q÷（ηK△tp）=3 200 000÷（0.96×3000 ×29.38）=37.8m2。然后計算并選擇二級熱網(wǎng)循環(huán)水泵。循環(huán)水泵流量=110%×110.08=121.09t/h，末端用戶為：與網(wǎng)路直接連接的大型散熱器采暖系統(tǒng)，阻力損失取值為50Pa，這樣循環(huán)水泵的揚(yáng)程=1. 1×（11.5+3.5+5+9）=31.9m。在具體選擇和設(shè)計中，循環(huán)水泵采用

……

……兩臺，一用一備。最后計算并選擇二級熱網(wǎng)補(bǔ)水裝置，補(bǔ)水泵流量為0.04×110.08 =4.4t/h，用戶建筑高度21m，補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)置在循環(huán)泵吸入口，補(bǔ)水泵揚(yáng)程為21+5=26m，補(bǔ)水泵采用兩臺，一臺使用，一臺備用。

3　結(jié)語

熱力站是供熱網(wǎng)與用戶連接的重要場所，集中供熱是常用的一種方式。為更好滿足用戶需要，提高供熱效果，必須做好熱力站設(shè)計工作，合理安排各項(xiàng)設(shè)施，促進(jìn)熱力站更好運(yùn)行和工作。在設(shè)計過程中，要合理確定熱網(wǎng)管徑，科學(xué)選擇相應(yīng)的設(shè)備，促進(jìn)設(shè)計水平提高，從而更好指導(dǎo)熱力站施工建設(shè)，使其更好運(yùn)行和工作，滿足供暖和用戶采暖需要。

［1］劉亞萌.直供式供熱管網(wǎng)熱力站設(shè)計探討［J］.暖通空調(diào)，2014（9）：40-46.

［2］張浩.集中供熱自動化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.能源與節(jié)能，2015（2）：126-128.

［3］孫春艷.集中供熱熱力站的設(shè)計［J］.電力學(xué)報，2011（1）：88-90.

［4］張戰(zhàn)鋒.城市集中供熱熱力站自動控制系統(tǒng)方案研究［J］.區(qū)域供熱，2014（1）：86-89.

［5］蒯萬成.城市集中供熱熱力站控制系統(tǒng)設(shè)計簡介［J］.科技與創(chuàng)新，2014（17）：1-2.