生物質(zhì)燃料鍋爐供暖系統(tǒng)

陳銳，施宇紅，康莉，陳瑞志

（北京建工集團(tuán)有限責(zé)任公司總承包部，北京100055）

1 引言

本文結(jié)合北京某重點(diǎn)工程冬季施工供暖情況，對(duì)目前北方地區(qū)常用的燃煤鍋爐供暖、燃?xì)忮仩t供暖、電加熱鍋爐供暖以及生物質(zhì)燃料鍋爐供暖等供暖方式進(jìn)行了對(duì)比分析。并經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明了生物質(zhì)燃料鍋爐供暖對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)供暖而言是一種切實(shí)可行，經(jīng)濟(jì)合理的供暖方式。

2 項(xiàng)目概況

北京某重點(diǎn)工程位于北京市通州區(qū)。項(xiàng)目總用地面積158 544.78m2，總建筑面積290 611.4m2。具有施工工期緊、工程量大，質(zhì)量要求高的特點(diǎn)。2016 年冬施期間，按照施工進(jìn)度計(jì)劃，要進(jìn)行地下1 層和2 層、地上1～5 層二次結(jié)構(gòu)的砌筑安裝及地下部分的二次結(jié)構(gòu)墻體的抹灰工作。為確保工程質(zhì)量，施工期間必須確保室內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到10～15益。

3 方案選擇及設(shè)計(jì)

3.1 熱源的選擇

考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件：現(xiàn)場(chǎng)周邊無(wú)市政熱源，市政電力容量只能滿足小部分供暖需要。燃油、燃?xì)獾拇娣糯嬖跇O大的安全隱患，以及北京市對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)要求，確定采用生物質(zhì)燃料鍋爐供暖熱源。其優(yōu)勢(shì)如下：（1）單位供暖費(fèi)用較低；（2）由廠家提供鍋爐及附屬設(shè)備、燃料及進(jìn)行運(yùn)行管理并進(jìn)行回收，節(jié)約人力物力；（3）綠色燃料，尾氣排放可控。

3.2 供暖計(jì)劃及散熱器的確定

相對(duì)于普通或鋼制鑄鐵散熱器，光管式散熱器存在單組散熱器散熱量大、抗破壞能力強(qiáng)、采購(gòu)成本較低，方便回收等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境比較復(fù)雜及供暖完成后方便回收等因素，最后確定采用光管式散熱器。

3.3 熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

熱源由生物質(zhì)鍋爐提供，供暖供回水溫度取75/50益。供暖面積：2伊105m2，地下1 層（5伊104m2）、1 層（5伊104m2）、地上5 層（1伊105m2）。為維持正常施工要求的環(huán)境溫度10～15益，在車道出入口、人員出入口及建筑周邊土建專業(yè)封閉完好的情況下，結(jié)合以往其他項(xiàng)目的供暖經(jīng)驗(yàn)，各層設(shè)計(jì)的供暖負(fù)荷如下：地下2 層（圍護(hù)結(jié)構(gòu)情況很好）單位供暖負(fù)荷取20W/m2；地下1 層（圍護(hù)結(jié)構(gòu)情況較好）單位供暖負(fù)荷取35W/m2；地上1 層～5 層（圍護(hù)結(jié)構(gòu)情況差）單位供暖負(fù)荷取50W/m2。

3.3.2 供暖熱負(fù)荷的確定

供暖熱負(fù)荷計(jì)算公式為：

式中，Q為總熱量，W 或kW；F為供暖面積，m2；q為單位供暖面積熱負(fù)荷，W/m2。

代入工程具體數(shù)據(jù)，得：Q=7750kW。

3.3.3 流量計(jì)算

流量計(jì)算公式為：

式中，G為總流量，kg/h 或m3/h；駐t為供回水溫差，益。代入工程具體數(shù)據(jù)，得：G=266.7m3/h。

3.3.4 供暖干管管徑的確定

供暖干管管徑計(jì)算：

式中，d為管道內(nèi)徑，mm；u為流速，m/s，經(jīng)濟(jì)流速取0.6～0.9m/s，選0.9m/s。代入數(shù)據(jù)得：d=323.6mm

因此，供暖供回水干管采用DN350 的成品保溫螺旋焊縫管。

3.3.5 各層散熱器組數(shù)的確定：

光管散熱器類型有3m/4m/5m 長(zhǎng)3～5 排、高度約1m 等不同的形式，管道直徑有準(zhǔn)76mm、準(zhǔn)100mm、準(zhǔn)133mm 等。對(duì)于管徑為DN100 的光管散熱器，每延米最大散熱量約為400W，采用4 排5m 單組散熱器，散熱量約為8000W，可滿足160m2的供熱需求。考慮到地下部分空間較大，二次移位安裝的概率較小，采用規(guī)格較大的散熱器，以減少散熱器的組數(shù)。因此，地下部分供暖采用5 排4m 單組散熱器，管道直徑準(zhǔn)100mm，散熱量約為8000W。地上部分二次隔墻多，各個(gè)空間面積相對(duì)較少，地上1～5 層采用4 排3m 單組散熱器，管道直徑準(zhǔn)100mm，散熱量約為4800W。各層散熱器數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 各層散熱器數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

3.3.6 供暖循環(huán)泵的確定

在熱水的供水側(cè)設(shè)置2 臺(tái)離心泵，一用一備，結(jié)合系統(tǒng)流量的測(cè)算，具體參數(shù)為：流量300m3/h，揚(yáng)程45m（0.45MPa）。

3.3.7 生物質(zhì)鍋爐的選型

基于節(jié)約成本考慮，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置2 臺(tái)負(fù)荷為5000kW 的生物質(zhì)燃料鍋爐。供暖前期啟用1 臺(tái)，寒冬季節(jié)2 臺(tái)同時(shí)啟用。

4 供暖方案的實(shí)施

基于消防安全考慮，鍋爐房設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)廠區(qū)外的西北角部位。鍋爐房與主樓之間的主干供回水管道埋地敷設(shè)。2 根DN350 的供回水干管管線利用設(shè)計(jì)在地下1 層北側(cè)的正式空調(diào)水管預(yù)留孔洞進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后進(jìn)入地下2 層16-17/M-N 軸原1#區(qū)域二次泵站處，在地下2 層K 軸布置供暖主管道，再由分支管道利用電梯井進(jìn)入地下1 層及地上1～5 層采暖區(qū)域，各立管分支處及水平支管處均設(shè)置切斷閥門，末端采用光管式散熱器為施工現(xiàn)場(chǎng)提供臨時(shí)供暖（見(jiàn)圖1）。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)供暖系統(tǒng)圖

5 供暖效果及總結(jié)

經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的運(yùn)行，整體供暖效果良好，確保了施工的順利進(jìn)行，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。生物質(zhì)燃料鍋爐作為一種可再生綠色新能源，具有廣闊的發(fā)展前景。但在設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中需要注意以下問(wèn)題：

1）做好燃料煙氣的除塵工作，要采取配套設(shè)置水除塵或者靜電除塵設(shè)施，確保排出的煙氣含塵量滿足環(huán)保要求；

2）結(jié)合鍋爐生物質(zhì)燃料消耗量的大小合理設(shè)置生物質(zhì)燃料倉(cāng)庫(kù)，確保雨雪天氣燃料的充足供應(yīng)，燃料倉(cāng)庫(kù)設(shè)置合理的消防設(shè)施、配備充足的滅火器材；

3）建議生物質(zhì)燃料鍋爐采用小容量多數(shù)量模塊化組合設(shè)置，根據(jù)施工計(jì)劃及天氣情況合理啟用燃料鍋爐，以節(jié)約供暖成本；

4）務(wù)必做好建筑物周邊的封閉保溫工作，減少不必要的熱量損失；

5）供暖運(yùn)行期間，配備適當(dāng)?shù)难惨暀z查及鍋爐房值班人員，及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)供暖情況，發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏問(wèn)題及時(shí)解決。