建筑环境与设备工程毕业论文开题报告-哈尔滨市福顺尚都小区供热外网及换热站工程设计

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 开题报告设计题目：哈尔滨市福顺尚都小区供热外网及换热站工程设计 学生姓名： 宫佳慧 学院名称： 能源动力工程学院 专业名称： 建筑环境与设备工程 班级名称： 建环1143班 学 号： 1103421302 指导教师： 赵麒 教师职称: 讲师 学 历： 硕士 2015年 3 月 16 日开题报告一、选题依据1.设计目的及意义毕业设计作为我们大学生活结束的一个实践环节，是我们大学学习不可或缺的一部分，其重要性和必要性将会很明显的体现在我们将来的实际工作当中，它在我们大学阶段尤为重要，是对我们大学期间所学知识的一次综合性和系统性的运用，要求我们做到知识的系统化、实际化，做到理论联系实际。此次毕业设计，我们所收到的题目都是来自实际的设计题目，通过这次毕业设计，我们应该培养出实际做工程设计的能力，这些能力应该包括以下方面：1、数据收集的能力，包括气象资料，水文地质资料。2、资料利用的能力，这其中包括利用以下资料的能力（1）设计规范：设计规范对设计提出的基本要求必须满足，所采用的有关公式、数据都应该来自于有关设计规范；（2）技术规程：对工艺、操作、安装等具体技术要求和实施程序所作的统一规定；（3）施工验收规范：作用主要是对施工方面提出的具体要求，但设计人员必须读。（4）图集：是实际工程的通用做法，尽量采用图集做法；（5）制图标准：是对于本专业制图的一些要求；（6）技术措施：作用是本专业惯用的，推荐的做法以及一些相关问题；（7）手册：系统的理论介绍及有关数据（主要数据来自规范）。3、方案比较的能力，主要是做技术经济比较。4、制图的能力，要知道什么是施工图的深度，其主要表现为两个方面，一方面是图纸要全，另一方面是单张图纸必须达到施工图的深度，图纸符合规范要求，所谓达到施工图的深度，就是图纸表现是清楚的，意味着施工人员可以看懂，不需要再找设计人员沟通。5、设计图纸的专业配合问题，主要是专业之间互提条件，也就是主导专业和辅助专业在设计的过程中相互协调沟通的问题。开题报告本课题是哈尔滨市福顺尚都小区供热外网及换热站工程设计，设计内容为整个小区的供热管网设计及与其配套的换热站设计。这个设计将涉及到供热外网的布置、管道的敷设形式、管网的水利及其管径计算、各种设备的选型、平面图、系统图、大样图和剖面图的绘制等内容。几乎涵盖了我们所学的各门专业课程，通过这个设计，我们将把大学四年所学的专业知识系统地结合起来，并融会贯通，为毕业以后走上工作岗位打下坚实的基础。2.设计拟解决的工程实际问题（1) 水力失调现象:原因： 1)受热源设备的限制，供给的压力不足，或者因为系统的循环水量超过原设计值，使循环水泵的供给压力下降，导致水力失调。 2)管网设计不合理，或者管网堵塞造成系统的压力损失过大，超出了热源设备所提供的压力，导致水力失调。 3)热网失水严重，超过了补水设备的补水能力，系统因缺水而不能维持需要的压力，导致水力失调。 4)系统缺少合理分配水量的手段，为解决末端用户不热的问题而加大循环水量，因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足，导致水力失调。 5)供热管网新接入热用户或停运部分热用户，全网阻力特性改变，导致水力失调。 6) 热用户室内水力工况改变，比如随意增减散热器或开关阀门等，导致水力失调。 7)随意调整网路分支阀门或用户入口阀门，导致水力失调3。（2）循环水泵选型不合理，单位循环水量过大:原因：1）习惯采用大流量低温差运行方式。2）是水泵的扬程选择过高，造成扬程富裕，而富裕的扬程又转变成了流量的增加，加之水泵进出口阀门全部开启，这样就极大地浪费了能源，同时又造成了设备的浪费、日常费用增加。 开题报告3）确定扬程的水力计算结果与实际相差太大。（3）技术经济不协调原因：造价上主要减少钢材的使用量，但是管径变小，相应的阻力会增加，泵耗加大，实际中热耗占的比例比较大，热耗大约是电耗的十倍。（4）保证供热安全（5）在换热站中噪音的处理问题原因：1）换热站空间太小震动物体产生噪音。2）水泵和电机运转过程中，风扇和轴承运转产生噪音。3）管道中水流引起壁管震动散发的宽屏噪音。4）水泵运转的震动通过基础传递给建筑物结构在传至室内，与水泵相连的管道产生震动发出噪声4。3.设计拟应用的现场资料综述（1）该工程为哈尔滨市福顺尚都小区供热外网及换热站工程设计。（2）该小区为7层建筑，其中一层为地下车库。附属建筑物有商场、文化活动中心、物管、卫生站、居委会及其他建筑。（3）设计热媒：8060 ,机械循环热水系统。（4）哈尔滨地处北纬4541，东经12637，海拔171.7m，冬季室外采暖计算温度-26，采暖期平均温度-9.5，冬季室外平均风速3.8m/s,最大冻土深度205cm8。4.设计拟应用的文献综述（1）采暖通风与空气调节室外气象参数(GBJ19-87 2001年版）2008-11-10日编制，确定了气象参数。（2）集中供热设计手册【M】.北京.中国电力出版社1995.作者：李善化等，介绍了本设计负荷的计算及管网的水力计算。（3）国外供暖方式现状与发展趋势,介绍了俄罗斯、法国、德国等西方国家供暖概况，并对区域供热与计量、热电联产、集中供热系统和热收费方式的现状和发展进行了对比分析。指出了其供热方式在节能和环保方面的优势，对我国的供暖事业的发展提供了借鉴作用。（4）面向节能的换热站智能控制系统, 简要介绍了我国城市供热系统现状、存在的问题, 进而着重从城市供热系统的主要环节换热站为主, 分以下三个部分做了较为详细的介绍: 第一部分介绍了换热站控制系统开发的必要性; 第二部分介绍了换热站控制系统的结构、控制系统的实现步骤及方法、控制系统的模型等; 第三部分介绍了换热站控制系统的应用效果及未来目标。(5)集中供热换热站安装技术,结合工程实例，介绍了集中供热换热站安装技术，从工艺原理、工艺安装、水泵及设备等方面进行了论述，提出了先进的 安装技术，总结出一套实用的施工技术。（6）直埋分支管道接点祥图、直埋管道横断面图参考了热水管道直埋敷设国标图集05R410。（7）直埋管道覆土深度的确定与计算按照1GJJ34-2002城市热力网设计规范【S】。（8）集中供热换热站优化配置及运行分析，针对济南市供热系统部分换热站能耗高的问题，根据调研应用水力计算软件对换热站相关管网进行水力计算，根据计算结果，从换热站规模、循环水泵、换热器和一二次网的连接方式四个方面，结合运行管理方式对换热站进行分析，找出能耗高的原因，并优化设备配置与运行管理来解决存在问题，进而提出了换热站优化设计的方法，从而达到节能的目的。（9）热力站回水定压方式的缺陷分析及对策，列举了换热站原工艺状况下定压方式的若干缺陷，通过分析其中的原因，从环保、节能、优化站内工艺 角度着手，对传统定压方式进行了大胆改造。（10）预制保温管道及技术参数采用大连开元热力仪表管道有限公司提供的直埋式热水用预制热力管道，相关规格为开元公司依照CJ/T1142000中国标准及EN253欧洲标准制定的。5.设计相关技术的国内外现状供热工程是现代化城市重要的基础设施，也是城市公共事业的一项重要设开题报告计。各地区都努力从现有条件出发，积极调整能源结构，研究多元化的供热方式，实现供热事业的可持续发展，实现计量供热的节能目标。计量供热不仅能给城市提供稳定的可靠地高品位热源，改善人民生活环境。而且能节约能源，减少城市污染。有利于城市美化，有效地利用城市空间。城市供热管网的设计，首先要在总体规划的指导下，既要为今后的发展留有余地，又要实事求是的对热负荷进行调查和计算。在了解热负荷的性质、类别、用途等多方面现场的资料后，进行供热外网的设计。1、城市集中供热发展概述我国城市供热热源的型式有热电厂、集中锅炉房、分散锅炉房、工业余热、核能、地热、太阳能、热泵、家庭用电暖器和小燃煤(油、气)炉等。集中供热广泛应用的热源主要是热电厂和集中锅炉房。供热所用能源包括煤炭、燃油、天然气、电能、核能、地热、太阳能等，集中供热所用能源仍以煤炭为主。随着人民生活达到小康水平目标的实现，国家在能源政策上提出了节约与开发并重的方针，在城市环境保护和节约能源上采取了一系列措施，各地方城市供热产业得到了迅猛发展，形成了以热电联产为主，集中锅炉房为辅，其他方式为补充的供热局面1。2、城市供热技术发展趋势（1）大型供热机组比重增加一些城市为适应工业与民用热负荷的增长，正建设大型供热机组，以代替小型供热机组，目前20万千瓦以上大型抽凝供热机组已在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、太原等城市安装运行，大型供热机组比重正在增加。（2）城市热、电、冷联产快速发展随着工业的发展和人民生活水平的提高，既需供热又需供冷的城市公用建筑大量增加，一些城市已发展了一批以热电厂为热源的集中供热与供冷系统，溴化锂制冷负荷的增加，使热电厂的综合效益明显提高，现已出现迅速增加热、电、冷联产的势头。近些年来，为了促进我国热电联产行业健康快的成长，我国出台了不少相关政策。其中，近几年的政策有，2009年通过的我国热电联产行业发展机制与开题报告政策研究，2011年的发展热电联产指导意见，提出十二五期间要达到的目标是，凝汽供热两用机组装机7000万千瓦。大中型凝汽机组改供热2000万千瓦，落实关停小型燃煤锅炉方案，实现代替小锅炉3万台，总容量10万吨/时。实现节约标煤量7500万吨，减少CO2180万吨。在相关政策的推动下，我国热电联产迅速发展起来。更多的城市安装了大型供热机组，有的城市在市区周边和开发区已建起十多个热电厂，形成当地重要的热能动力供应系统。有些私营企业家也看好热电联产投资建设热电厂。不过，当前存在的问题也较为突出，主要表现在虽然热电联产在城市集中供热的总供热量在逐年增加，但其比重却在不断下降，由于很多热电联产企业是央企，在很多地方都存在管理不顺的现象。尚普咨询发布的2014-2017年中国热电联产市场分析及投资价值研究报告显示：热电联产能源利用效率高，在环保方面也优于锅炉，在脱硝、脱硫、除尘等方面的优势更是明显，目前我国热电联产的发展，形势大好，但仍存在不少问题，我国应当出台更为详细的配套措施，确保产业的顺利发展。（3）多热源联网运行日益得到发展随着供热规模的扩大，供热较发达的城市已开始尝试多热源联网运行。多热源联网运行可以优化生产和运行方式，增加热力运行的灵活性、互补性，提高系统的经济性和可靠性，系统对自动监控、微机仿真、变流量压力控制技术要求较高。（4）城市供热开始引进竞争伴随国际公用事业自由化的趋势，集中供热产业已逐渐由独占走向竞争，有关省份已出台有关公用事业行业引进竞争的政策，鼓励不同所有制的资本参与城市供热投资，这将对提高供热管理水平，降低供热成本，保障热用户权益起到巨大的促进作用。（5）开始使用洁净燃料随着人们现代文明和环保意识的不断加强，以油、气等相对清洁的燃料代替污染较重的煤而作为都市使用的主要一次能源已成为必然趋势，应积极发展燃气-蒸汽联合循环发电供热机组，以达到高效、节能、改善环境、提高电网调峰能开题报告力的目的。3、直埋保温管现状分析直埋式保温管由输送介质的钢管，高密度聚乙烯外套管、以及钢管和外套管之间的填充的聚氨酯硬泡保温层紧密结合而成。直埋式预制保温管较之传统的各类保温管材具有十分突出的优点： （1）保温性能好，热损失仅为传统管材的25%，长期运行可节约大量能源，显著降低能源成本。 （2）具有很强的防水和耐腐蚀能力，不需附设管沟，可直接埋入地下或水中，施工简便迅速，综合造价低。 （3）在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性，可直接埋入冻土层。 （4）使用寿命可达30-50年，正确的安装和使用可使管网维修费用极低。 （5）可设置报警系统，自动监测管网渗漏故障，准确指示故障位置并自动报警项目 单位 指标 试验方法、标准 密度kg/m3 40-60 ISO 845-77 抗拉强度 KPa 200 ISO 1926-79 抗压强度 KPa 200 ISO 844-78 粘接强度 KPa 200 实验方法、标准 导热系数 w/mk 0.023 ISO 2851-75 耐热性 120 ISO 477-76 耐寒性 -50 实验方法、标准 吸水性 Kg/2011。预制直埋保温管、聚氨酯保温管、高密度聚乙烯保温管、高密度聚乙烯预制直埋保温管、外套高密度聚乙烯保温管、塑套钢保温、钢套钢直埋保温、高温蒸汽直埋保温、钢管管件内外防腐保温、单层和双层熔结环氧粉末防腐（FBE）、双层聚乙烯（2PE）和三层聚乙烯防腐（3PE）、双层聚丙烯防腐（2PP）和三层聚丙烯（3PP）外涂敷工程，二三PE管道保温等产品巨擎管道制造有限公司均有生产，同时代理各大钢厂无缝钢管、螺旋管。执行DIN30670、DIN30671、SY/T0413-2002、SY/T0315-97标准。聚氨酯直埋式保温管、聚氨酯直埋保温管有十分突出的优点：1)、聚氨酯直埋保温管保温性能好，热损失仅为传统管材的25%，长期运行可节约大量能源，显著降低能源成本。2)、具有很强的防水和耐腐蚀能力，不需附设管沟，可直接埋入地下或水中，施工简便迅速，综合造价低。3)、在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性，可直接埋入地下冻土。开题报告4)、使用寿命可达30-50年，正确的安装和使用可使管网维修费用极低。5)、可设置报警系统，自动检测管网渗漏故障，准确指示故障位置并自动报警。6)、使用寿命可达30-50年。管径：DN15DN600 厚度:1550mm 用途:集中供热管道、制冷管道、工业管道等。7)、含氧指数：27 密度：4070kg/立方m 憎水率：0.03kg/立方cm 导热系数:0.022kcal/m.h.11。聚氨酯保温直埋管在国外一些发达国家已成为一项比较成熟的先进技术。近几年中国供热工程技术人员通过消化、吸收这项先进技术，正推动着中国国内管网敷设技术向更高的层次发展。几年来的实践成果充分证明了聚氨酪保温直埋管敷设方式与传统的地沟及架空敷设相比，具有诸多优点。这也正是聚氨酪保温直埋管在中国供热工程上得以迅猛发展的内在动力4、城市供热技术与国际先进水平的比较丹麦、芬兰等北欧国家的集中供热发展居世界领先水平。以丹麦为例，几十年来一直不遗余力的发展热电联产、集中供热，每个大城市都建有热电厂和垃圾焚烧炉用于集中供热。热电联产、天然气和再生能源满足丹麦全国大部分的热负荷需求。俄罗斯也是世界上集中供热比较发达的国家之一。全俄动力设计研究院是俄罗斯最大的热电联产设计研究部门，负责全国各城市热力规划、设计及新技术、新产品研究开发。在俄罗斯和北欧等集中供热发达的国家，设立国家级的热电设计研究机构是一个很重要的保证，而我国在这方面差距比较明显。韩国集中供热的历史与中国相当，基本上都是始于七十年代，八十年代中期进入快速发展阶段，经十几年的发展，韩国供热发展速度之快、规模之大以及技术之先进均使人刮目相看。韩国集中供热的规划、设计、施工、监理，全面引进芬兰的供热先进技术和经验，扬长避短，达到了技术先进、投资效率高、施工运行管理方便、安全的目的。我国集中供热起步晚，与世界先进水平还有很大差距。如何从政策上和体制上引导集中供热既注重数量扩张，又注重质量和效率的提高，实现集中供热发展开题报告由数量型到效益型的转变，北欧国家的经验值得我们借鉴。总之与国外先进供热技术相比，我国供热产业尚有很大差距，主要表现在：能源热利用率低，热能浪费严重，供热成本高；缺乏权威性的国家级供热系统及设备研究机构，先进供热技术得不到全面推广，这些都严重制约着我国集中供热产业的发展。5、国外集中供热发展现状国外集中供热发展的时间早。但都以节能舒适为目的，各国根据自己所在的地理位置，气候特点，能源结构，技术经济水平确定各自的供热方式。热电厂仍为国外大型集中供热系统的主要热源，热电联产在北欧和东欧发展最快。随着大型热电厂和核电厂的建设，热输送的距离越来越远，管径也越来越大，因此，各国都采取：a）发展多热源环网供热系统；b）大规模直连供热系统；c）当生活热水负荷达到城市集中供热负荷相当大的比例时，采用单管供热；d）对长距离输送管线采用高温度循环水等办法，提高热能输送系统的效率和可靠性。国外直埋热力管道的技术成熟，也广泛应用聚氨酯硬质泡沫预制保温管，最高耐热温度为120。为了改善这种保温管的使用范围，德国成功地研制出真空钢套管，提高了供水温度。开题报告二、设计方案及技术路线(一)区域供热系统设计1.决定区域供热系统设计热负荷（1）供暖热负荷（2）生产热负荷（3）通风热负荷（4）生活热负荷2.计算设计热负荷（最大小时热负荷）年负荷，绘制热负荷延续图。供暖设计热负荷采用面积热指标法和体积热指标法。通风热负荷采用体积热指标。.生产工艺负荷主要取决于工艺工程性质,用热设备和工作制度。3.供热方案的确定以汽-水换热站作为供热热源，以热水作为小区供热管网的热媒，换热站设在变电室下方空隙位置。4.供热管网平面布置及敷设方式供热管道平面布置图示与热媒的种类、热源和热用户相互位置及热负荷的变化热点有关，主要有枝状和环状两类。枝状网比较简单，造价较低，运行管理比较方便，它的管径随着到热源的距离增加而减小，其缺点在于如没有供热的后备性能，即一旦网路发生事故，在损坏地点以后的所有用户均将中断供热。环状网路的主要优点是具有供热的后备性能，可靠性好，运行也安全，但它往往比枝状网路的投资要大很多。本设计中，力争做到设计合理，安装质量符合标准和操作维护良好的条件下，热网能够无故障的运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求，加之考虑到目前我国的国情，故设计中的热力网型式采用枝状网。5、供热管道的定线原则（1）敷设方式:管线采用无沟（直埋）敷设方式。目前最多采用的型式是供热管道、保温层和保护外壳。三者紧密粘接在一起，形成整体式的预制保温管结构型式。开题报告（2）经济上合理，主干线力求短直，使金属耗量小，施工方便，主干线尽量走热负荷集中区，管线上所需的阀门及附件涉及到检查井的数量和位置，而检查井的数量应力求减少。（3）技术上可靠，线路尽可能走地势平坦，土质好，水位低的地区，尽量利用管段的自然补偿。（4）对周围环境影响少而协调，少穿主要街道，城市道路上的供热管道一般平行于道路中心线，并尽量敷设在车道以外的地方。（5）穿过街区的城市热力管网应敷设在易于检修和维护的地方。（6）通过非建筑区的热力管道应沿公路敷设。（7）热水管道在最低点设放水阀，在最高点设放气阀，管线布置见管线平面图5。6.管道的水力计算7.绘制水压图8.保温防腐（1）直埋敷设管道保温采用预制保温。首先在管道上涂耐热防锈漆两遍，外用玻璃棉毡捆扎再用镀锌丝缠绕，用密纹玻璃布包扎做为保护层，表面涂冷底子油2遍。（2）保温。地下直埋管道保温通常采用预制保温管，采用采用氰聚塑预制保温管。为增加保温层的耐久性和分辨各种介质的管道在保护层外涂刷颜色漆。（3）管道的防腐涂料选用铁红防锈漆。（4）水压实验，实验压力为工作压力的1.5倍。管道系统安装后，进行实验，十分钟内压力下降不大于0.05MPa ，不漏为合格。（5）热力管道严密性实验合格后，须清除管内留下的污垢或杂物，热水及凝结水管道以系统内可能达到的最大压力和流量进行清水冲洗，直至排出口水洁净为合格10。9.设备、附件的选择计算（二）换热站系统设计开题报告1.换热站型号及台数选择根据计算热负荷的大小，负荷特点，参数和燃料种类等四类因素来选择锅炉（或换热器）型号及台数，并进行必要的技术、经济性比较，从而选出最佳方案。2.换热站水处理设计3.换热站设备布置方案及平面简图4.与其它专业配合条件开题报告三、可能存在的问题及解决措施1、水平失调问题解决措施：（1）不改变现有的循环水总量及供回水温度、压力，重新分配流量，使得实际输出的热量尽可能在用户平均分配。具体方法如下：以热力站总循环水量除以总供热面积，计算出单位供热面积所需的平均流量，即单位面积流量，然后用计算出的单位面积流量分别乘以每个支线、每栋住宅楼的供热面积，计算出每条支线、每栋楼的所需流量(理想流量)。 由于现有外网在运行过程中阀门大多数处于全部开启状态，所以在调节过程中，我们采用了以关小阀门开启度来改变阻力系数的方法。具体做法是首先调节各支线流量，用超声波流量测量仪测出各支线的实际流量后，将流量分配过大的支线阀门关小，直到理想流量的9095，由于改变了支线的s值，热力站总循环水量也相应地随之减少。根据近几年来的实际经验，在调节中我们预留5-10的流量变化量。调节好各支线的流量后，从各支线的始端依次向来端调节。由于始端用户实际流量一般都大于理想流量，且增大阻力系数后总流量也相应减少，所以在调节中，除了关小始端用户阀门以达到理想流量外，我们还按理想流量扣减510，支线中间用户理想流量扣减额视其楼栋大小、进户管网情况相应减少，至末端用户按理想流量调节。这样，可使在末端调节完后各用户实际流量基本符合理想流量要求，从而达到一次调节成功的目的。（2）在保证供热效果的同时，降低单位循环水量。2、循环水泵选型解决措施：在循环水泵的选择上最好选用变频的循环水泵。采用换热站自控系统。对换热站的热计量仪表、水泵、热指标等参数实施在线监控，也可实施远程监控，达到节能效果。3、技术经济分析比较解决措施：减少费用的主要方法：造价上主要减少钢材的使用量，但是管径开题报告变小，相应的阻力会增加，泵耗加大，实际中热耗占的比例比较大，热耗大约是电耗的十倍，利用计算机VB模拟，进行技术经济的分析比较。4、保证供热安全解决措施：设计中采用管道无补偿，主要考虑节点上的应力集中的问题，防止安装补偿器因年久失修出现漏水、爆裂，影响供热安全。 5、在换热站中噪音的处理问题解决措施：将换热站有效面积扩大，将所有的墙壁做为吸音墙壁，循环水