舊有換熱站事故后的壓力保護改造

任 會 賓

(山西太鋼工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030009)

1 概述

某小區(qū)為2013年前后由單位所建集資房，小區(qū)內(nèi)為兩棟居民樓，總面積約為10 000 m2。小區(qū)為區(qū)域集中供熱，由附近鍋爐房熱水經(jīng)換熱后供暖。一二次網(wǎng)換熱站位于小區(qū)內(nèi)居民樓附近，內(nèi)設(shè)有板式水水換熱機組一臺，內(nèi)置循環(huán)泵2臺，一用一備；變頻補水定壓，定壓值為0.22 MPa；循環(huán)泵運行揚程約為20 m；采暖系統(tǒng)總管管徑DN100。

十二月初某日，該小區(qū)換熱站值班人員早晨巡查時，發(fā)現(xiàn)換熱機組一臺循環(huán)泵泵殼裂開停運，緊急切換至另一臺循環(huán)泵運行后，進行事故分析。

最初認為由于循環(huán)泵老舊，泵殼銹蝕使得承壓能力下降造成事故。但現(xiàn)場觀察，該泵殼內(nèi)壁并無明顯銹蝕過重、殼壁減薄情況；以往運行前后的檢查保養(yǎng)工作做得較為到位，故此排除此種事故原因。

經(jīng)查運行記錄，當(dāng)日凌晨約0:30左右，一次網(wǎng)來水壓力驟降至零，二次網(wǎng)水溫?zé)o法經(jīng)換熱升溫，在凌晨4:30左右溫度降至20 ℃左右，4:40時一次網(wǎng)來水壓力驟升，來水水溫為90 ℃，二次網(wǎng)出水水溫隨之升高，約凌晨5:10左右，二次網(wǎng)溫度約為68 ℃時，壓力驟減至零。

經(jīng)了解，由于一次網(wǎng)支線上供另一小區(qū)的分支閥門泄露，故此一次網(wǎng)產(chǎn)權(quán)單位臨時關(guān)閉了支管總閥進行緊急維修更換；更換完畢后，開啟支管總閥送入一次網(wǎng)進行供暖。因事發(fā)在深夜，故停、供均未通知小區(qū)換熱站。

經(jīng)查，板式水水換熱機組上二次網(wǎng)循環(huán)側(cè)未設(shè)置安全閥，亦無自動泄放裝置，僅在總管進出換熱站處設(shè)置有手動泄水閥門，一般用于系統(tǒng)沖洗時泄放用。

2 原因分析

根據(jù)上述情況判斷，當(dāng)天凌晨一次網(wǎng)停止供熱后，小區(qū)二次網(wǎng)仍然循環(huán)散熱，使得循環(huán)水溫逐步降低，水體積收縮，系統(tǒng)壓力降低，補水泵補入新水。凌晨一次網(wǎng)復(fù)供時，由于是臨時關(guān)閉支管閥門，熱源仍在持續(xù)運行，一次網(wǎng)水溫較高；二次網(wǎng)與較高水溫的一次網(wǎng)進行熱交換后，溫度升高較快，循環(huán)水體積膨脹造成系統(tǒng)靜壓升高。而二次網(wǎng)管路上又無安全泄放裝置，使得靜壓持續(xù)升高最終超過泵體耐受能力造成泵殼裂開的事故。

往年供熱時，由于熱源鍋爐房統(tǒng)一供應(yīng)一次網(wǎng)熱水，升溫較慢，且初始供暖時熱負荷較小，一次網(wǎng)溫度較低；使得二次網(wǎng)水溫升溫慢、溫度低，二次網(wǎng)水膨脹慢，且幅度較小，通過系統(tǒng)排氣、跑冒滴漏等基本吸收，未發(fā)生過靜壓明顯升高現(xiàn)象，只是系統(tǒng)補水量較低。此次事故發(fā)生前，一次網(wǎng)水溫已在較高溫度下運行，支線切出后，二次網(wǎng)自行循環(huán)數(shù)小時，水溫已降低；支線維修完畢后，高溫?zé)崴苯舆M入換熱站，二次網(wǎng)水溫迅速升高，水體積迅速膨脹，無法再通過微量泄漏吸收膨脹量，造成靜壓迅速升高而發(fā)生事故。

當(dāng)然，檢修方未通知一次網(wǎng)啟停、換熱站人員巡檢不力等人為因素，亦是造成此次事故的原因之一。

3 整改方案的比較

事故發(fā)生之后，除了恢復(fù)正常運行之外，還需對系統(tǒng)進行改造以防止下次事故的發(fā)生。

解決循環(huán)系統(tǒng)靜壓升高的常用方式有如下幾種：

1)加設(shè)安全閥。無疑，這是預(yù)防此種事故最簡單的方式之一。但安全閥需定期校驗、換熱站內(nèi)條件有限，無法進行起跳試驗等，為運行管理帶來了不便。

2)設(shè)置閉式膨脹水箱。膨脹水箱，既能吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的熱膨脹，又可對系統(tǒng)進行定壓，是中小型循環(huán)系統(tǒng)常見的設(shè)備，根據(jù)計算，該小區(qū)系統(tǒng)水容量不足30 m3，根據(jù)膨脹水箱設(shè)計容積計算公式：V=0.031Vc可得出：設(shè)置1個1 m3水箱即可滿足要求。但該小區(qū)樓房頂部無并無足夠荷載加設(shè)水箱，不具備設(shè)置開式水箱條件。閉式水箱則屬于壓力容器，存在運行管理方面的問題；并且閉式膨脹罐直接接入系統(tǒng)，將對系統(tǒng)的靜壓產(chǎn)生影響；如采用膨脹水箱對系統(tǒng)定壓，則必然需對原換熱機組內(nèi)的電器元件及控制系統(tǒng)進行改造，也為運行管理帶來不便。

3)由泵入口管道上引出一根泄放管至換熱站內(nèi)下水。管道上設(shè)置電磁閥，并在閥前與泵入口管道附近設(shè)置壓力測點，安裝電接點壓力表，通過測點的壓力值控制電磁閥的啟閉，測點壓力高于0.3 MPa，電磁閥開啟；低于0.25 MPa，電磁閥關(guān)閉。該泄放管道管徑，宜小不宜大，過大則將使系統(tǒng)壓力泄放過快、閥門啟停過頻繁；根據(jù)系統(tǒng)水容量、水溫變化引起的膨脹量、泄放管長度等數(shù)值，該泄放管選取DN15較為適宜。

經(jīng)過討論，第三種方式僅在管路上進行改造，不涉及設(shè)備改造、定期報驗等，且可自行試驗泄放安全性，且施工時間較短，對系統(tǒng)影響較小。最終決定采用此方式保證系統(tǒng)靜壓不超壓。

同時，在第三種方式上，結(jié)合換熱站具體情況進行了方案優(yōu)化：在現(xiàn)有手動泄放閥后增加一道手動閥門，在兩閥門中間引出泄放管，并設(shè)置泄放電磁閥；將換熱機組泵入口管道上的就地壓力表更換為電接點壓力表?？刂菩盘栍尚略龅碾娊狱c壓力表引出，開閥壓力設(shè)定為0.5 MPa，關(guān)閥壓力設(shè)定為0.45 MPa?？刂菩盘柾ㄟ^中間繼電器對電磁閥啟閉進行控制。換熱系統(tǒng)運行時，泄壓管路的第一道(現(xiàn)有)手動閥門處于全開狀態(tài)，新增手動閥處于關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)靜壓(泵入口壓力)升高達到0.5 MPa時，由電接點壓力表發(fā)出開閥信號，通過中間繼電器打開電磁閥進行泄放。當(dāng)系統(tǒng)壓力降至0.45 MPa時，電接點壓力表發(fā)出關(guān)閥信號，通過中間繼電器關(guān)閉電磁閥停止泄放。如系統(tǒng)需沖洗泄放，則由運行值班人員手動開啟新增手動閥門進行泄放。此方案的施工、運行等對現(xiàn)有系統(tǒng)無任何影響，同時可做到不停車施工，對居民采暖無任何影響，且便于系統(tǒng)改造的進行。

4 結(jié)語

壓力安全，是采暖系統(tǒng)最重要的需保證值，在大中型采暖系統(tǒng)上各方均較為重視。該小區(qū)供熱面積較小，系統(tǒng)簡單，運行壓力較低，因此在系統(tǒng)壓力安全上產(chǎn)生了懈怠。所幸此次事故僅造成了站內(nèi)設(shè)備損壞，未造成小區(qū)戶內(nèi)散熱系統(tǒng)損壞，產(chǎn)生大的事故。同時也提醒我們，小型采暖系統(tǒng)，水容量較小，對溫度壓力的變化更加敏感，更應(yīng)對此方面加以關(guān)注。