换热站课程设计说明书

供热课程设计说明书

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摘要 (3)

第一章绪论 (4)

第二章热负荷计算 (6)

原始资料

负荷计算

第三章供热系统方案的选择 (11)

系统热源型式及热媒的选择

供热管道的平面布置类型

供热管道的定线原则

管道的保温与防腐

第四章设备的选择 (13)

热交换器选型

水泵的选择和计算

除污器选择

设计小结 (19)

参考文献 (21)

摘要

本设计名为长春市曙光苑小区室外供热管网和换热站工程设计。

随着国家计量供热的逐步推行，供热行业面临着新的机遇和挑战。计量供热是供热行业从粗放型管理方式向精细型管理方式的一次深刻转变。计量供热的主目标是节能环保。计量供热的成功实行必须依托高精确的热网调控。而热网的高精确调控基础是热网的设计和建设。这对我们供热系统的设计人员和施工人员提出了新的更高的要求。能否设计出满足热网精确调控需求的供热系统是当前我们设计人员面临的一道重要难题。

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。

本次设计以节能建筑的热指标为基础，以热网的精确调节为最终目标，尽量降低热网的各项指标，尽量应用精确调节的阀门和设备，为计量供热打好基础。

本设计以经济、环保、节能为原则，通过借鉴以前的设计方法和经验，采用了合理的技术措施，使设计的各个系统达到了很好的使用效果。

关键词：集中供热；供热管网;换热站；节能；

第一章绪论

一、我国城市供热的技术走向

1，我国城市集中供热的技术方向，主要采用热电联产的型式，这是我国当前的具体情况决定的。当然，集中供热的首要前提是节约能源，但是当前我国电力紧张的局面也是不能忽视的。在供热的同时，生产一定量的电力，也能缓解部分用电的需要。

2，落实热负荷，是集中供热一切要素之首。没有准确的热负荷，热电站的建设将似海滩上的建筑，不仅不能节约燃料，更无经济效益可谈。

3，目前，我国建设资金短缺，无论是建设热源还是管网，耗资都相当大。因此，改造老凝汽式电站为热电厂，既可大大降低投资，也可缩短工期，且运行效益可立竿见影。这是集中供热应优先考虑的热源。

4，尽可能在老厂扩建供热机组，降低生产与非生产设施投资，并且技术上有比较强的后盾，安全生产有比较可靠的保证。

5，热源内机组参数的选择，应优先选用较高参数的机组。12MW及6MW容量机组，宜选用次高压；3MW及以下机组宜选用中压机组。总之应尽可能少用和不用次中压或低压机组。

6，热源内机组型式的选择，宜以背压机组带基本负荷，在多台机组中可选用一台抽汽冷凝机组，以增加负荷调节的灵活性。

7，在大、中城市采暖负荷较大时，宜选用大容量的两用机组，采暖季节降低部分电负荷供热，非采暖季节仍恢复正常运行，节能效益是非常理想的。

8，近年发展起来的循环流化床锅炉，具有许多优点：煤种适应范围广；适应负荷变化范围50%～100%；热效率较高；易于脱硫且投资少，适宜作建筑材料。

9，集中供热方案的优化方面，现已有北京水利电力经济研究所、清华大学等单位研制了优化软件，它包括热源布点优化、热源机组组合选型优化、热力管网管径、路径优化、并可计算热力规划或可行性研究报告有关技术经济指标等。今后应广泛应用，以节约能源，降低投资，提高效益。

二、设计目的及意义

课程设计的目的主要是对已经学过的专业知识的进一步加深，分析总结和解决实际问题的一次实践教学环节，也是我在大学四年所学专业知识的综合训练。它对提高我们的个人素质，增强就业后的竞争能力至关重要。学生在课程设计实践的基础上，综合运用所学的专业知识，参考国家有关规范标准、工程设计图集及其它参考资料，能够比较系统地掌握专业设计的计算步骤、方法。独立完成课程设计任务，培养自己分析和解决实际工程问题的能力，熟练一定电脑绘图能力和文字处理能力，为以后顺利走向工作岗位奠定良好的基础。

三、设计指导思想

目前，我国的能源紧张是影响我国经济发展的重要因素，并被认为是当今世界具有普遍性的问题。我国能源发展的速度比较缓慢但是能源浪费却十分严重，所以本工程的设计应该尽量的节约能源，提高能源的利用率，要因地制宜地确定综合利用能源的供热方案，同时结合我国的国情和社会主义建设初级阶段资金短缺等实际困难，在确定设计方案时也要力求节俭，减少工程造价。本设计就是在遵循经济合理的前提下，经过经济分析比较后，设计小区集中供热系统以及给排水系统。

第二章 热负荷计算

原始资料

2.1.1 设计地区气象资料(长春市) 长春市气象资料：

1﹚冬季室外供暖计算温度：c t w 23' 2﹚冬季主导风向：北风

3﹚冬季室外平均风速：s m v pj 2.4

4﹚冬季日照率：55% 5) 冬季采暖天数： 174天 6)最大冻土深度： 145 cm

7﹚缝隙渗风量的朝向修正系数n

北 东北 东 东南 南 西南 西 西北

2.1.2 土建资料

度假村平面布置图，包括道路走向、建筑物分布、建筑面积、建筑用途、区域的地形标高和位置坐标。

2.1.3 热媒

低温热水 95℃/70℃；有城市管网供的饱和蒸气

2.1.4 采暖方式

采用对流辐热式钢铝散热器

负荷计算

2.2.1 集中供热系统热负荷的概算 2.2.1.1 集中供热系统

集中供热系统系统指的是以热水或蒸汽作为热媒集中向一个具有多种热用户的较大区域供热的系统.

2.2.1.2 热负荷的类型

(1)按性质分为两大类:

一类是季节性热负荷,它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,起决定性作用的是室外温度在全年中有很大的变化.

另一类是常年性热负荷主要取决于生活用热和生产状况,其日变化较大,而在全年的变化较小.

(2)按热用户的性质分:

a、供暖设计热负荷；

b、通风设计热负荷；

c、生产工艺热负荷

d、生活用热的设计热负荷

2.2.2 热负荷的计算

2.2.2.1 采暖设计热负荷的计算

热源设计时，对于办公建筑、民用建筑等可利用供暖面积热指标计算采暖热负荷，热指标选取参阅教科书或有关设计手册。室内采暖设计时，应进行围护结构的热工计算，分别计算建筑的热负荷，其设计参数详见设计手册。

热指标是表示各类建筑物，在室内外温差1℃时，单位体积（面积）的供暖热负荷。对于热指标的估算，主要取决于通过垂直维护结构向外传递的热量，它与建筑物的平面尺寸和层高有关，因而不直接取决于建筑平面面积，热指标有体积热指标与面积热指标两种方法，体积热指标更能准确的反映出建筑物的传热状况，但是采用面积热指标比体积热指标更易于概算，计算方法简便。因此，本设计采用单位建筑面积热指标法进行计算。

选择热指标的大小，主要与建筑物的结构外形以及层高有关，建筑物的维护结构传热系数越大，采光率越高，则建筑物的热损失越大，在这种情况下，热指标可取较大值；反之，则取较小值。因此热指标的选择合适与否直接影响到计算热负荷的计算值以及系统的总的耗热量。

表2-1各类建筑物采暖热指标推荐值q h(W/m2)

针对长春市曙光苑小区采用60%-65%节能,由上表的采暖热指标推荐值对小区节能热指标推荐如下:

曙光苑度假村建筑物供暖面积节能热指标推荐值

2/W m

50

建筑面积热指标法，其计算公式为： . Q h =q n

A

10-3 （2-1）

式中：Q h ——采暖设计热负荷（kw ） q n ——采暖热指标（w/m 2）

A ——采暖建筑物的建筑面积（m 2） 以度假村主楼为例（计算它的热负荷）：

从曙光苑度假村平面布置图可知主楼的面积A1=33000 m 2，qn =40 w/m 2 ，Qh =33000*40=1320kw 。其他计算结果如下表：

曙光苑度假村建筑物供暖面积与热负荷汇总表

建筑编号 建筑总面积㎡ 热指标 热负荷Q （KW ） A1# 7600 40 304 A2#-a 3520 40 A2#-b 3520 40 A3#-a 1760 40 A3#-b 1760 40 A3#-c 1760 40 A3#-d 1760 40 A4# 6600 40 264 A5# 2680 40 A6# 2680 40 B1 1200 34 B2 580 34 B3

660

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第三章供热系统方案的选择

系统热源型式及热媒的选择

根据对曙光苑度假村的调查，该度假村有如下特点：

(1)度假村处于建设阶段，且规划负荷只采暖热负荷无生活热水热负荷；

(2) 该区域内建筑物以旅馆为主，间有培训中心，职工食堂,别墅区等且该区热负荷较集中。

(3)度假村建筑总面积为万m2，设计总热负荷为。

基于上述特点，本规划以汽-水换热站作为供热热源，以热水作为度假村供热管网的热媒，换热站设在洗衣厂后面。

供热管道的平面布置类型

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。

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。（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。

管道的保温与防腐

（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倍。管道系统安装后，进行实验，十分钟内压力下降不大于，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。

第四章设备的选择

热交换器选型

热交换器选型原则：

1）热交换器的设计参数和适合介质，应符合热交换器的使用要求。

2）在满足用户热负荷调节要求的前提下，同一个供热系统中的换热器台数不宜少于2台，也不宜多于5台。一般采暖的换热系统，可不设备用换热器，但当其中一台停用时，其余换热器的换热量应能满足60%-75%总计算热负荷要求。

3）汽水换热系统，宜选用管壳式换热器，并宜选用在设计满负荷下，能将凝结水出口水温降至85℃以下的产品。

换热器的计算

查饱和蒸汽焓温表，饱和蒸汽的温度为158.73℃，焓值为kg，为满足上述设计选型原则，选取凝结水出口水温为80℃。

1）换热器传热面积F(m2)：

F=*Qj/(K*△tpj*B) （4-1）

式中，Qj—换热量，kw；

K—传热系数，kw/（m2℃）；

B—考虑水垢的系数；

当汽—水换热器时，B=当水—水换热器时，B=（t1-tg）-(t2-th)] /[ln(t1-tg)/(tg-th)]

—对数平均温度差，℃。

式中，，—热媒入口及出口处的最大、最小温差值，℃。

△tpj=46.58℃

汽水传热系数K=2000~4000 w/（m2℃），取K=3 kw/（m2℃），

F=45.3369m2

F 70%=%=31.73538 m2

选取两台F6-400-11-2型号的管壳式汽—水换热器，该型换热器的构造参数如表4-1所示

表4-1 换热器参数

型号

设计压力

Mpa 进出水

温℃

公称传

热，面积

m2

压降kpa

设备净重/满

水重量kg

F6-400-1

1-2

70-9511824/1200注：参考《简明供热设计手册》

水泵的选择和计算

选用水泵的注意事项：

1)选用水泵的流量比计算的大5%-10%；

2)选用水泵的扬程应按照实际需要的扬程，并考虑水泵的管路损失。

循环水泵的选择

水泵总流量如式：

G水=K1*{*Q)/[*（tg-th）*1000]}=151.5738m3/h （4-2）

式中，S—漏损系数，S=

Qj—采暖计算热负荷，kw

tg、th—供回水温度，℃

水泵扬程：

H=k2（H1+H2+H3）（4-3）

式中，k1 —富裕系数，k=~

H1—热力站换热系统内部压力损失（包括换热器、除污器及管道等阻力），kPa

H2—热水管网最不利环路压力损失，kPa

H3—最不利环路连接的用户内部系统压力损失，kPa

估算时，换热器阻力可取60~150kPa；最不利环路连接的用户内部系统压力损失，一般供暖散热器直连系统可取10~10kPa；供热外网干管一般取每米压降100Pa。由此确定：k1 =，H1=10m, H2 =，H3 =10m。

H=（10++10）=27.516m

循环水泵的台数，一般选择2~4台，因G=h>180t/h，宜设3台或更多。

根据以上计算流量和扬程，本设计方案选用3台IS循环水泵，其中一台备用，水泵型号及参数如表4-2。

表4-2 循环水泵参数

型号IS

流量200t/h

扬程32m

转速1450r/min

功率30kw

叶轮直径

315mm

补给水泵选择及补给水箱

补给水泵的选择：

补给水泵的补水量一般按照循环水量的3%-5%计算，在此取4%，即

%=h （4-4）

补给水泵扬程H

H=(Hb+Hxs+×)h Pa （4-5）

式中Hb—系统补水点的压力值，它的数值应通过对热水供热系统水压图的分析确定.

Hxs—补给水泵吸水管损失，Pa

Hys—补给水泵压水管损失，Pa

h—补给水箱最低位点高出系统补水点高度，m

Hb=30 H=×30=

补给水泵一般不少于两台，其中一台备用，工程上认为补给水泵吸水管损失Hxs压水管损失Hys较小，同时补给水箱高出水泵的高度h往往作为富裕值，或为抵消Hxs和Hys 的影响，所以公式可以简化。又因此处缺少相关数据，故对其扬程进行估算，选用两台IS50-32-160型单级单吸离心泵，一备一用，其参数如表4-3所示。

表4-3 IS50-32-200B型单级单吸离心泵参数

补给水箱的确定

补水箱的容积可按贮存40-60分钟的补水量来确定。补给水箱设为一个。

本设计补水箱的有效容积按50分钟正常补水量的要求来设计。已知补水泵的流量为，则补水箱的容积V为：

G补水箱=G补水泵×50/60=

V=*2*2=10.4m3

补水箱的具体尺寸：2600*2000*200。

补水箱的选用Q235B制作，壁厚为8mm。

本设计采用方形补水箱，其尺寸表如表2-3：

表4-4 水箱尺寸表

水箱防腐

水箱管接头及所需附件制作完毕后应在内外表面进行防腐处理。水箱内部一般按如下处理：水箱温度在30℃以下时，可刷红丹防锈漆两遍；当温度在30-70℃之间时，可刷过氯乙烯漆4-5遍；对水温在70-100℃之间时，可刷汽包漆4-5遍。水箱外部一般刷红丹防锈漆两遍，水箱经表面处理后，不得在水箱本体上直接焊接。

水箱的保温

水温大于50℃水箱需要保温，保温层外表面温度不应超过40-50℃。

水箱的布置原则

1）.补给水箱的位置应满足补给水泵正水头的要求。；

2）.补给水箱尽可能靠墙布置，不要靠近窗户。为了节省建筑面积，也可将补给水箱布置在室外，此时运行操作不太方便，并要考虑防冻措施。

除污器选择

除污器安装在水泵及某些加热器的水入口处，滤掉水中的固体沉淀物，防止破坏设备。除污器有立式直通、卧式直通及卧式角通等。

本换热站内集水器出口处设除污器。

热网循环水量为：t/h ; 故依照冬季热网循环水流量选择卧式直通除污器，管道直径为300mm,型号为：DN300，其规格尺寸如表2-5所示。

表4-5 除污器规格尺寸表

设计总结与参考资料

设计总结:

首先感谢对我们的教导,谢谢!

通过这次课程设计,真的感受很深,供热工程是我们的专业课,我们必须努力去较好地完成.这次课程设计中,在计算和CAD画图中遇到了很多不懂的问题,及时到请教老师、请教同学、去图书馆查找资料,最后得以解决,在这期间,我学会了自己查找资料,也开始了解了一点专业的规范和设计手册,以后要多看这方面的书籍.

我这次做的这作业当然会有很多错误之处,因为我们平时学的是理论知识,而这是一个实际工程,会有很多实际的客观因素影响,还有一些工程中的要求规范.所以我们以后要多了解规范和设计手册.作业存在错误之处,希望老师指正,谢谢!

这次是小组合作完成，我和小组的伙伴经过两个星期的努力，终于有了些成果，下面是我们的具体内容:

全文的内容主要有以下几个方面：

(1) 工程概述。收集工程原始资料以及对工程进行一个粗略的概述。

(2) 热负荷计算。采用单位建筑面积热指标法进行计算热负荷计算，并绘制热负荷延续图。

(3) 供暖方案的确定。包括热媒的选择及参数的确定，供热管网的平面布置以及管网附件的确定。

(4) 管道水力计算。包括管道水力计算图绘制，计算管路的确定、比摩阻的选择以及阻力平衡和水力计算。

(5) 系统水压图及设施的选择。包括系统定压方式的确定和水压图的绘制，调节方式及调节曲线的绘制、供热系统工艺设备的选择。

通过这次毕业设计使我发现，本次设计不仅是对这几年来所学知识的单纯总结，而且更是对自己能力的一种提高。刚开始设计时也有些摸不到方向，但通过我认真的学习，以及刘学来和胡爱娟老师的耐心指导，使我逐渐理解了该设计的具体内容，使遇到的问题都得到了解决。通过这次课程设计我感到自己所学知识还比较欠缺，要学习的东西还很多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手底。现在我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、学习、生活中都应该不断地学习，提高自己的知识积累和综合素质。并提高了自己的独立分析和思考的能力，通过设计真正的做到了学以致用，相信这些对我将来到单位工作是受益匪浅的。

主要参考资料

1. 全国民用建筑工程设计技术措施－暖通空调·动力中国计划出版社2003

2.《供热工程制图标准》CJJ/78-97 北京中国计划出版社

3.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 北京中国计划出版社

4.《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98 北京：中国建筑工业出版社，1998

6.《简明供热设计手册》李岱森北京中国建筑工业出版社，1998

7.《采暖通风设计手册》陆耀庆北京中国建筑工业出版社，1998

8.《建筑设备施工安装通用图集91B9-热力站工程》华北标办，1993

9.《城市供热·供热节能国家标准行业标准汇编》建设部城市建设研究院

10.《供热工程》李德英北京中国建筑工业出版社，2003

11.《建筑供热采暖设计图集》邵宗义北京机械工业出版社2004

12.《建筑工程设计编制深度实例范本－暖通空调》宋孝春建工出版社2003

13.《实用供热供燃气管道工程技术》邵宗义北京化学工业出版社2004

14.《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010

15.《城市供热工程》刘学来北京中国电力出版社2008