竇鑫祿

(中昊(大連)化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧大連 116023)

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淺談工業(yè)廠區(qū)內(nèi)換熱站的設(shè)計(jì)

竇鑫祿

(中昊(大連)化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧大連 116023)

以某廠區(qū)換熱站系統(tǒng)為例，依據(jù)節(jié)省能源、節(jié)省投資、滿足供熱效果的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，著重介紹了換熱站的補(bǔ)水系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。

工業(yè)企業(yè)；換熱站；板式換熱機(jī)組；集中供熱系統(tǒng)；控制調(diào)節(jié)

眾所周知，供暖就是采用人工的方法，向建筑物內(nèi)供給熱量，以滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展，本著節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物的排放、合理而有效的利用能源、提高能源利用率的宗旨，國(guó)家逐步取締了工業(yè)企業(yè)內(nèi)部用于取暖的小型鍋爐房，城市集中供熱系統(tǒng)隨之發(fā)展起來，換熱站就是城市集中供熱系統(tǒng)與用戶鏈接的紐帶。

1 項(xiàng)目概況

現(xiàn)有某工業(yè)性化工企業(yè)，占地面積廣闊，廠區(qū)內(nèi)工藝管道全部采用地上管廊，集中架空敷設(shè)?？紤]到廠區(qū)的整體規(guī)劃及日后的巡檢，采暖管線同樣采取架空敷設(shè)的方式，集中敷設(shè)在管廊上，同時(shí)也能相對(duì)減少直埋管道的工程量；廠區(qū)內(nèi)，未設(shè)置管廊的地方采用局部埋地的方式進(jìn)行敷設(shè)。

城市集中供熱熱媒為P=0.8 MPa飽和蒸汽，冷凝水回收溫度為t=75 ℃。

2 換熱站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 換熱機(jī)組

本項(xiàng)目擬采用板式換熱機(jī)組進(jìn)行供熱系統(tǒng)(一次熱網(wǎng))與用戶系統(tǒng)(二次熱網(wǎng))的熱量交換。板式換熱器比傳統(tǒng)的管殼式換熱器傳熱效率高，節(jié)能環(huán)保，且板式換熱機(jī)組的結(jié)構(gòu)比較緊湊，占地面積也相對(duì)較小，機(jī)組損失小，一般在78～98 Pa(8～10 mmH2O)，拆卸方便易維護(hù)，熱損失小，投資運(yùn)行費(fèi)用低，已被廣泛應(yīng)用于化工及電力等工業(yè)部門。換熱機(jī)組的容量和臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)采暖及通風(fēng)的熱負(fù)荷選擇，一般可不設(shè)備用。但當(dāng)任何一臺(tái)換熱器停止運(yùn)行時(shí)，其余設(shè)備應(yīng)滿足70%熱負(fù)荷需要。

2.2 換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選用兩臺(tái)板式換熱機(jī)組，在采暖初期，由其中一臺(tái)換熱機(jī)組負(fù)責(zé)供應(yīng)廠區(qū)采暖的熱量；在采暖期，隨著室外溫度的逐漸降低，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組不能滿足廠區(qū)采暖需求時(shí)，啟用第二臺(tái)換熱機(jī)組；當(dāng)室外溫度降低至采暖室外設(shè)計(jì)溫度時(shí)，換熱系統(tǒng)進(jìn)入滿負(fù)荷工作狀態(tài)；在采暖末期，隨著室外溫度的升高，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組可以滿足廠區(qū)采暖供暖需求時(shí)，采用一臺(tái)機(jī)組供熱，關(guān)閉另一臺(tái)機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組互為備用。

對(duì)于板式換熱機(jī)組，在其一次熱網(wǎng)側(cè)的供汽管及凝結(jié)管上和二次熱網(wǎng)的供回水管上，應(yīng)設(shè)置就地壓力表及溫度計(jì)，以供巡視人員及時(shí)方便的了解管網(wǎng)參數(shù)，還應(yīng)設(shè)置壓力變送器及溫度變送器，將管網(wǎng)參數(shù)反饋給中央控制系統(tǒng)。另外，在一次熱網(wǎng)側(cè)的供汽管上還應(yīng)設(shè)置與室外溫度補(bǔ)償器連鎖的控制閥門，通過改變一次熱網(wǎng)的流量來改變二次熱網(wǎng)的供回水溫度，即一次熱網(wǎng)采用“量”調(diào)節(jié)的方式，二次熱網(wǎng)采用“質(zhì)”調(diào)節(jié)的方式，來實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

2.3 補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熱水采暖系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，采暖管網(wǎng)及末端散熱設(shè)備的滲漏是不可避免的，如不能及時(shí)補(bǔ)水，就會(huì)造成系統(tǒng)壓力的下降，不能保證供暖系統(tǒng)的正常運(yùn)行。熱水供熱系統(tǒng)的定壓裝置由水處理裝置、補(bǔ)給水箱、補(bǔ)給水泵、變頻控制柜及遠(yuǎn)傳壓力表等組成。

補(bǔ)給水采用軟化水，因?yàn)楸卷?xiàng)目原水為城市自來水，已經(jīng)經(jīng)過了處理，所以水處理的過程無需再進(jìn)行過濾處理，只需進(jìn)行軟化處理即可。軟化水處理以去除水中的鈣、鎂離子為目的，對(duì)不同性質(zhì)的水的處理方法基本相同，對(duì)于換熱站而言，如果不使用軟化水，某些情況下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，大量熱水存在高溫區(qū)局部汽化問題，在汽化嚴(yán)重的水管部分，甚至水垢過多，形成局部堵死，造成爆管。

軟化水設(shè)備選用全自動(dòng)軟化水設(shè)備，降低了對(duì)軟水設(shè)備操作人員的要求，使許多沒有專職水處理化驗(yàn)人員的單位，仍能很好的使用軟化水，作為換熱站補(bǔ)給水。

原水經(jīng)軟化水設(shè)備軟化處理后流入矩形給水箱，經(jīng)補(bǔ)水定壓水泵輸送進(jìn)入二次熱網(wǎng)系統(tǒng)，定壓點(diǎn)設(shè)在二次熱網(wǎng)循環(huán)水泵吸入口端。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)定壓點(diǎn)處遠(yuǎn)傳壓力表壓力的變化，通過變頻調(diào)速控制柜自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)給的水量與整個(gè)系統(tǒng)所需求水量相適應(yīng)，從而保證定壓點(diǎn)處的壓力恒定不變。其中補(bǔ)給水箱采用全自動(dòng)控制，保證補(bǔ)給水箱有充足的水量。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為無人值守的換熱站。換熱站的控制采用中央控制室與就地分工協(xié)作的監(jiān)控方式，換熱站的就地系統(tǒng)通過設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)過程，保證用戶室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值；完成循環(huán)水泵及補(bǔ)水泵的自動(dòng)控制，包括控制水泵的啟、停等，并將水泵的運(yùn)行狀態(tài)、事故狀態(tài)信號(hào)輸送給中央控制室；水箱水位自動(dòng)控制；系統(tǒng)停電控制；停水控制。對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和連鎖啟停切換控制。

在過渡季節(jié)通過就地設(shè)置的室外溫度補(bǔ)償器及就地控制系統(tǒng)，適時(shí)地調(diào)節(jié)一次熱網(wǎng)系統(tǒng)的流量與二次熱網(wǎng)系統(tǒng)的供回水溫度，通過一次熱網(wǎng)的“量”調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)二次熱網(wǎng)的“質(zhì)”調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)的設(shè)計(jì)參數(shù)，中央控制室只負(fù)責(zé)系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)視、記錄及管理。

3 總 結(jié)

該方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱站運(yùn)行參數(shù)的集中監(jiān)視、控制，與老系統(tǒng)相比,可以大量的減少維護(hù)人員，換熱站實(shí)現(xiàn)了無人值守，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

換熱站的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，筆者結(jié)合該工業(yè)廠區(qū)采暖用換熱站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提出了針對(duì)這類供熱特點(diǎn)的廠區(qū)較為合理的設(shè)計(jì)思想和運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，以及某些容易忽略的設(shè)計(jì)問題的處理方法。然而，對(duì)于本文未曾涉及的問題，設(shè)計(jì)者尚應(yīng)依據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際供熱特點(diǎn)仔細(xì)分析進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能保證整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的合理性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

[1] GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008

[3] 賀平，孫剛.供熱工程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993

[4] 王宇清.供熱工程[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001

TQ083.3

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1005-8370(2016)06-37-02

2016-09-14

竇鑫祿(1982—)，黑龍江慶安人，2006年畢業(yè)于北京科技大學(xué)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)。中昊(大連)化工研究設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)員，主要從事暖通空調(diào)及熱工設(shè)計(jì)。