【摘 要】為了保證集中供熱的正常運(yùn)行，充分發(fā)揮熱力站的功能及作用，本文主要對(duì)集中供熱熱力站的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的分析與研究，在熱力站設(shè)計(jì)中，只有合理確定熱網(wǎng)管徑，進(jìn)行設(shè)備的合理選型，才能確保集中供熱系統(tǒng)合理運(yùn)行。本文是一些個(gè)人的見解，可供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】熱力站；設(shè)計(jì)；集中供熱

前言

集中供熱系統(tǒng)中熱力站是連接熱網(wǎng)與熱用戶的場所，在供熱系統(tǒng)中起到熱量的轉(zhuǎn)換、調(diào)節(jié)、分配、計(jì)量、檢測(cè)的作用。熱力站作為供熱系統(tǒng)中的一個(gè)中樞環(huán)節(jié)，它是供熱系統(tǒng)節(jié)能的重要組成部分。在實(shí)際的熱力站設(shè)計(jì)中，有許多細(xì)節(jié)沒有引起設(shè)計(jì)者的重視，導(dǎo)致了整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行的高能耗、高成本。間接連接的集中供熱系統(tǒng)中，熱力站是供熱網(wǎng)路與熱用戶的連接場所，熱力站設(shè)計(jì)的合理與否，直接關(guān)系到整個(gè)集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。熱力站設(shè)計(jì)應(yīng)合理確定熱網(wǎng)管徑，并進(jìn)行設(shè)備的合理選型，以確保集中供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行。

一、熱力站設(shè)計(jì)的步驟分析研究

1、熱水網(wǎng)路的計(jì)算。熱水網(wǎng)路的計(jì)算包括一級(jí)熱網(wǎng)和二級(jí)熱網(wǎng)供熱管徑的確定。首先采用面積熱指標(biāo)法對(duì)熱力站的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷進(jìn)行概算，再確定熱網(wǎng)的計(jì)算流量，最后根據(jù)熱網(wǎng)的計(jì)算流量和經(jīng)濟(jì)比摩阻，利用熱水網(wǎng)路水力計(jì)算表確定熱網(wǎng)的管徑。根據(jù) 《熱力網(wǎng)規(guī)范》，熱網(wǎng)經(jīng)濟(jì)比摩阻采用 30～70 Pa/m。

2、主要設(shè)備的選擇

①換熱器的選擇計(jì)算。熱力站應(yīng)選用工作可靠、傳熱性能良好的換熱器。換熱器選擇計(jì)算的主要任務(wù)是在換熱量和結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，換熱器出入口的加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)的溫度為已知的條件下，確定傳熱系數(shù)，計(jì)算所需的傳熱面積。熱力站換熱器所需的傳熱面積A 按下式計(jì)算

其中：

式中 Q 為換熱器的傳熱量；K 為換熱器的傳熱系數(shù)，在初設(shè)或可研階段進(jìn)行粗略估算時(shí)，可采用廠家樣本給出的數(shù)據(jù)，或采用常用換熱器的傳熱系數(shù) K值。如需要詳細(xì)計(jì)算 K 值，則應(yīng)參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)或教材給出的計(jì)算方法；△tp為加熱流體與被加熱流體之間的對(duì)數(shù)平均溫差；η 為換熱器的熱效率，取η=0.96～0.99；G2為通過換熱器的被加熱水的流量；c為水的質(zhì)量比熱；t1，t2為流出和流進(jìn)換熱器的被加熱水溫度；△td，△tx為換熱器進(jìn)出口端熱媒的最大、最小溫差。

②二級(jí)熱網(wǎng)循環(huán)水泵的選擇。根據(jù) 《熱力網(wǎng)規(guī)范》 第 10.3.5 條，循環(huán)水泵的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：水泵流量不應(yīng)小于所有用戶的設(shè)計(jì)流量之和；水泵揚(yáng)程不應(yīng)小于換熱器、站內(nèi)管道設(shè)備、主干線和最不利用戶內(nèi)部系統(tǒng)阻力之和；當(dāng)采用質(zhì)-量調(diào)節(jié)或考慮用戶自主調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)選用調(diào)速泵。循環(huán)水泵總流量等于二級(jí)熱網(wǎng)循環(huán)水量的 105%～11 0%。

循環(huán)水泵的揚(yáng)程可按下式求得：H = K（H1+ H2+ H3+ H4） .式中，H 為循環(huán)水泵揚(yáng)程；K 為安全系數(shù)，1.10～1.20；H1為熱力站內(nèi)部的循環(huán)泵出水段的壓力損失，一般取 80～100 Pa；H2為熱力站內(nèi)部除污器至循環(huán)水泵入口段壓力損失，一般取 20～50 Pa；H3為最不利環(huán)路供回水干管壓力損失；H4為最不利環(huán)路末端用戶的壓力損失。用戶系統(tǒng)的壓力損失與用戶的連接方式及用戶入口設(shè)備有關(guān)。在設(shè)計(jì)中可采用如下的參考數(shù)據(jù)。對(duì)與網(wǎng)路直接連接的采暖系統(tǒng)，約為 10～20 Pa；對(duì)與網(wǎng)路直接連接的暖風(fēng)機(jī)采暖系統(tǒng)或大型的散熱器采暖系統(tǒng)、地暖系統(tǒng)等約為 20～50 Pa；對(duì)采用水噴射器的采暖系統(tǒng)，約為 80～120 Pa；對(duì)采用水-水換熱器間接連接的用戶系統(tǒng)，約為 100～150 Pa。

③二級(jí)熱網(wǎng)補(bǔ)水裝置的選擇。根據(jù) 《熱力網(wǎng)規(guī)范》 第 10.3.8 條，補(bǔ)水裝置的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：補(bǔ)水泵的流量宜為正常補(bǔ)水量的4～5 倍，正常補(bǔ)水量宜采用系統(tǒng)水容量的 1%；補(bǔ)水泵的揚(yáng)程不應(yīng)小于補(bǔ)水點(diǎn)壓力加 30～50 kPa；補(bǔ)水泵的臺(tái)數(shù)不宜少于二臺(tái)，其中一臺(tái)備用。

二、熱力站設(shè)計(jì)舉例子分析

某市集中供熱工程某熱力站設(shè)計(jì)供熱面積為 5萬 m2，設(shè)計(jì)供熱量 3200 kW，熱用戶均為低層建筑。該站一次網(wǎng)側(cè)介質(zhì)為高溫水，設(shè)計(jì)壓力 1.6 MPa，設(shè)計(jì)溫度為：150/70 ℃；二次側(cè)介質(zhì)為低溫水，設(shè)計(jì)壓力1.0 MPa，設(shè)計(jì)溫度為 85/60 ℃。

（1） 熱水網(wǎng)路的計(jì)算，即確定熱水網(wǎng)路的管徑。一級(jí)熱網(wǎng)的流量為：

根據(jù)熱網(wǎng)的計(jì)算流量 34.4 t/h 和經(jīng)濟(jì)比摩阻 30～70 Pa/m，利用熱水網(wǎng)路水力計(jì)算表確定一級(jí)熱網(wǎng)的管徑為 DN125。二級(jí)熱網(wǎng)的流量為：

根據(jù)熱網(wǎng)的計(jì)算流量 110.08 t/h 和經(jīng)濟(jì)比摩阻30～70 Pa/m，利用熱水網(wǎng)路水力計(jì)算表確定二級(jí)熱網(wǎng)的管徑為DN200。

（2） 主要設(shè)備的選擇。

①換熱器的選擇計(jì)算。加熱流體與被加熱流體之間的對(duì)數(shù)平均溫差△tP

換熱器的熱效率 η 取 0.96。換熱器選用板式水-水換熱器，采用廠家樣本給出的數(shù)據(jù)，取傳熱系數(shù)為 3 000 W（/m2·℃），則熱力站換熱器所需的傳熱面積：

②二級(jí)熱網(wǎng)循環(huán)水泵的選擇。循環(huán)水泵的流量 G循=110%×110.08=121.09 t/h .循環(huán)水泵的揚(yáng)程：末端用戶為與網(wǎng)路直接連接的大型散熱器采暖系統(tǒng)，阻力損失取 50 Pa，H循=1.1×（11.5+3.5+5+9）=31.9 m.循環(huán)水泵選兩臺(tái)，一用一備。

③二級(jí)熱網(wǎng)補(bǔ)水裝置的選擇。補(bǔ)水泵的流量：G補(bǔ)=0.04×110.08=4.4 t/h .補(bǔ)水泵的揚(yáng)程：用戶建筑高度為 21 m，補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)在循環(huán)泵吸入口，則：H補(bǔ)=21+5=26 m .補(bǔ)水泵選兩臺(tái)，一用一備。

三、熱力站的運(yùn)行管理問題分析

熱力站正確的設(shè)計(jì)、施工是系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，科學(xué)合理的運(yùn)行管理才能實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)真正的節(jié)能和良好的供熱效果。熱力站設(shè)備都是按照最不利工況下的熱負(fù)荷計(jì)算選擇的，而熱負(fù)荷是隨著室外溫度等因素變化的，系統(tǒng)處于非滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行，做到運(yùn)行節(jié)能。因此，必須制定采暖期熱網(wǎng)參數(shù)的運(yùn)行調(diào)節(jié)曲線（表），根據(jù)室外溫度的變化來調(diào)節(jié)供熱量，達(dá)到良好的供熱質(zhì)量和運(yùn)行節(jié)能。其次，使熱網(wǎng)處于設(shè)計(jì)、運(yùn)行要求的溫差下運(yùn)行，避免出現(xiàn)“大流量、小溫差”，增加循環(huán)水泵電耗，引起熱網(wǎng)的水力、熱力失調(diào)。第三，繪制供熱系統(tǒng)的水壓圖，用于供熱系統(tǒng)壓力和水力工況的分析。還有就是對(duì)換熱站的設(shè)備，如換熱器、除污器的壓力損失進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓力損失超過一定限度時(shí)，清洗、排污，降低系統(tǒng)循環(huán)阻力損失。再者，根據(jù)熱用戶的類型和用熱性質(zhì)的差別，采用不同的經(jīng)濟(jì)合理的供熱參數(shù)和供熱方式，最大限度的節(jié)能。最后，正確認(rèn)識(shí)供熱質(zhì)量與熱網(wǎng)水力工況的重要關(guān)系，把解決熱網(wǎng)的水力失調(diào)作為供熱系統(tǒng)良好運(yùn)行、節(jié)能的首要問題，從根本上提高供熱的效果。

四、結(jié)語

我國城市集中供熱是在 20 世紀(jì) 70 年代末、80年代初迅速發(fā)展的，它對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境發(fā)揮了重要的作用。目前，在許多城市的集中供熱系統(tǒng)中，采暖系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路采用利用熱力站連接的間接連接方式。間接連接方式大大減少了熱源的補(bǔ)水率，同時(shí)熱網(wǎng)的壓力工況和流量工況不受采暖熱用戶的影響，便于熱網(wǎng)的運(yùn)行管理。本文在此談了談自己的一些觀點(diǎn)和看法。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀平，孫剛，王飛. 供熱工程[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.8.

[2]中國建筑研究院. CJJ34-2002 城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]中國建筑研究院. 05R103，熱力站設(shè)計(jì)施工圖集[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.