某工业厂区换热站系统设计.doc

某工业厂区换热站系统设计北京博鼎诚工程设计有限公司 董玉平中国寰球工程公司 阎宇宏 武秉礼 张芫摘 要 以青海省西宁市某工业厂区采暖用换热站系统设计为例，介绍了该工业厂区换热站的设计思想和运行调节方法，并对设计中容易忽略的问题进行了分析，提出了改进措施，希冀能对类似换热站系统设计提供参考。关键词 换热站 设计 问题 改进 Heat Exchange Station System Design in an Industrial PlantDong Yuping Yan Yuhong Wu Bingli Zhang YuanAbstract Based on the heat exchange station system design in an industrial plant of Xining City, Qinghai Province, describes the heat exchange station design concept and operation method of the industrial plant, and put forward a improve measure of the easy overlook problem in design, The introduction might be useful in the similar heat exchange station system design.Key words heat exchange station; design; problem; improve青海省西宁市按民用建筑热工设计规范（GB50176-93）建筑热工设计气候分区，地处严寒地区，采暖室外计算温度为-11.4，供暖期149天1。该厂区需采暖的建筑面积约为35000m2，经计算，总需热负荷为4440kW，平均热负荷指标为127W/m2。1 厂区供热特点该厂区作为一个生产性工业工厂，占地面积广阔，需要采暖的建筑物相对厂区整体工程较少，且厂区工艺用管道较多，为了厂区整洁美观，几乎所有管道架空敷设，设有专用管廊，采暖供热管线大多敷设在统一规划的管廊内，只有个别远离管廊的建筑物采用直埋敷设。另外，由于各厂房内工艺要求的通风量和使用功能不同，造成各建筑物内热负荷和室内设计采暖温度差别较大，预热室外新风所需热量不尽一致。因此，经过与业主沟通，并在满足各建筑物内工艺需求的基础上，设计了冬季采暖方案，即采暖热媒采用90/70热水；采暖热源尽可能采用生产工艺用热余热，以减少业主的供热运行费用，提高用能效率，不足部分由厂区蒸汽锅炉房补充2。2 换热站系统设计图1 换热站流程图按业主要求，该换热站按照无人值守、定期巡检运行管理模式设计。换热站总设计热负荷为5400kW，采用两种换热方式：一种是2台水-水换热机组（HE-C0501），利用温度为157，压力为0.577Mpa，流量为36621.3kg/h的工艺用蒸汽高温凝结水作为高温热源，换热得到90/70的热水。换热量为1415kW。另一种为2台汽-水换热机组（HE-C0502），高温热源为锅炉房提供的1.0MPa饱和蒸汽，换热制得90/70的热水，换热量为3985kW。4台换热机组一次侧高温热媒换热后均凝结成为80的凝结水，混合后流入凝水回收装置（HE-C0504），再经凝水泵（P-C0502A/B）输送到除氧装置作为锅炉给水循环利用。凝结水泵一用一备，由凝水回收器液位来控制凝结水泵的启停，回收器高液位时凝水泵启动，低液位时停泵。二次侧选用两用一备同型号循环水泵（P-C0501A/B/C），由手动控制启停和定时更换。系统定压采用气压罐定压（HE-C0503），定压补水泵（P-C0503A/B）一用一备，补水采用厂区脱盐水。补水泵实现手动和自动启停及定期转换，正常运行时，水泵的自动启停由定压点的压力控制，设计0.25MPa启泵，0.40MPa停泵，0.45MPa安全阀开启。热水站供热系统按冬季24小时连续运行设计，详见图1 换热站流程图。3 系统运行调节为了能够最大限度节约用能，降低运行费用，笔者在设计时采暖用热水优先使用工艺用热余热，并随着室外温度变化划分为三阶段进行运行调节方式来保证冬季供暖，调节方式如下。第一阶段：水-水换热机组和1台循环水泵运行，此阶段二次侧采用1台循环水泵定流量运行，采用质调节方式调节采暖供水温度，即手动设定水-水换热机组温控阀被控介质（采暖供水）温度，温控阀根据被控介质温度的变化自动调节阀开度，控制工艺冷凝液的流量。第二阶段：水-水换热机组、汽-水换热机组和1台循环水泵运行，此阶段二次侧仍采用1台循环水泵定流量运行，采用质调节方式调节采暖供水温度，水-水换热机组保持最大开度即工艺冷凝液经温控阀旁通管进入水-水换热机组不需再流经温控阀；手动设定汽-水换热机组温控阀被控介质（采暖供水）温度，温控阀根据被控介质温度的变化自动调节阀开度，控制饱和蒸汽的流量。第三阶段：水-水换热机组、汽-水换热机组和2台循环水泵运行，此阶段二次侧为2台循环水泵定流量运行，采用质调节方式调节采暖供水温度，水-水换热机组同第二阶段仍保持最大开度运行，手动设定汽-水换热机组温控阀被控介质（采暖供水）温度，温控阀根据被控介质温度的变化自动调节阀开度，控制饱和蒸汽的流量。以上运行调节是采暖初期到采暖中期调节过程，采暖中期到采暖末期运行调节与上述调节过程相反。换热站总体调节方式为分阶段量调节，但在每个定流量阶段进行质调节。质调节的具体温度设定应根据不断总结运行管理规律的基础上，根据室外天气变化和厂区采暖建筑使用具体情况而定。4 设计不足及改进措施图2高低压凝水合流依据设计计算，工艺用高温凝结水经再换热，凝结水回水温度为80，而锅炉房提供的高压蒸汽经换热后的凝结水温度亦为80，理论上，两种换热方式得到的80凝结水在饱和压力相同的情况下混合不会出现再次气化现象，但是，在采暖期运行时发现，工艺用高温凝结水为热源的水-水换热系统单独运行时没有任何问题，当水-水换热与汽-水换热同时运行时，汽-水换热与水-水换热凝结水混合点C（见图1）至水-水换热器之间的系统管道总是有水击震动现象。分析其产生原因，发现汽-水换热系统凝结水压力高于水-水换热系统凝结水压力。为使压力不同的两股凝结水顺利流入凝水回收器，避免互相干扰，笔者将汽-水换热系统凝水管插入水-水换热系统凝水管内，同时放大2号凝结水回水总管管径3，由原来DN100扩大到DN200，如图2 所示。变更后，又经过一段采暖季的实际考验，整套系统运行良好。5 结论换热站的设计是一个复杂的过程，笔者结合青海省西宁市某工业厂区采暖用换热站系统的设计，提出了针对这类供热特点的厂区较为合理的设计思想和运行调节方式，以及某些容易忽略的设计问题的处理方法。然而，对于本文未曾述及的问题，设计者尚应依据每个项目的供热特点仔细分析进行设计，这样才能保证整个热网系统运行的合理性、经济性和可靠性。参考文献1 陆耀庆. 实用供热空调设计手册（第二版）M.北京：中国建筑工业出版社,20082 中国有色工程设计研究总院.采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003 S.北京:中国计划出版社,20033 全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业教材（第二版）M.北京:中国建筑工业出版社,20