集中供热系统换热站设计及其节能措施

集中供热系统换热站设计及其节能措施

摘要本文主要介绍集中供热系统换热站的设计，换热器的选址比较，循环水泵扬程流量的选择计算以及变频补水定压系统，并针对目前换热站设计中存在的一些问题，提出换热站的节能措施。

关键词换热器循环水泵补水泵气候补偿器变频调节

目前，供热系统的总趋势是集中供热，这是因为锅炉房集中供热均采用大型高效锅炉，用热效率高，可节省大量能源，同时整个供热系统可实行统一管理，操作方便，有较高的安全保障和较好的环境效益。热力站是连接一级网和二级网热量交换、热量分配及系统监控、调节的枢纽。采用集中供热换热站，比采用分散小锅炉供热更便于实现检测、计量和控制，提高供热质量，而且对环境保护也有很大的效果。合理选择换热站的设备，以及对换热站采取相关的节能措施，对整个供热系统的运行起着重要的作用。

一、工程实例

乌鲁木齐某新建住宅小区，共15栋楼房，均有外墙保温，楼房建筑面积为9万m2，均为六层楼建筑，室内供暖不分区，采用地板辐射采暖方式，供水温度为55℃，回水温度为45℃，压力等级为l.OMPa。小区供热的热源定为一大型集中供热锅炉房，锅炉房供暖的一次供水温度为135℃，一次回水温度为80。C，压力等级为2.5MPa。现需在小区新疆一座换热站，通过水水换热，解决小区的供暖问题。

二、换热站的选址

在新建住宅小区，换热站维护结构应尽量避免新建，若单独新建一座换热站不仅占用紧张的用地，又会增加附属设施的投资，最理想的站址是小区某一栋楼房的地下室，靠近小区地下泵房。这样，既便于取水、用电，又可以节约维护结构和减少其他附属设施的投资。

相对整个小区供热管网而言，换热站宜选在管网的中心区域，这样也减小了供热半径，缩短了最不利环路的长度，有利于管网的水里平衡，改善供热效果。从节约能源方面考虑，供热半径缩小相应管道的沿程与局部阻力损失也会减小，循环泵的扬程必然会减小。

三、换热站设备选择

1．基础数据。(1)供热规模：10万m2(地板辐射)。(2)供热综合热指标：60W/m2。(3)供热参数：一次水侧135℃/80℃，二次水侧55℃/45℃。(4板式换热器传热系数：

2000kcal/m2℃。(5)热水循环泵：流量富裕系数：1.1。(6)补水设备按循环水量的4%选取。

(7)对数平均温差：

(8)污垢系数：0.85。 2．换热器的选择。根据热媒的性质不同，换热器可分为汽水换热器和水水换热器，按照换热器的形式构造可分为管壳式换热器和板式换热器。管壳式换热器结构简单造价低，但其缺点是传热系数低，体积大，占地面积大。板式换热器是一种传热系数高、结构紧凑、占地面积小、适应性大、拆洗维护方便的换热器。因此本工程中选用板式换热器。

换热器要求一次侧承压：2.5MPa、二次侧承压：1.0 MPa；一次水供水温度：135℃、一次水回水温度：80℃；二次水供水温度：55℃、二次水回水温度：45℃；一次侧允许压降≤SmHz0，二次侧允许压降≤SmH20。

换热器的换热面积：

换热器可不设备用，换热器台数的选择和单台能力的确定应能适应热负荷的变化，并考虑供热可靠性的需要，事故停暖后单台需满足热负荷的70%。因此，本工程选择板式换热器型号：BR0.6-40，台数为两台，一用一备。

3．热水循环泵的选择。循环水泵的流量应根据换热器的换热量和进出水温差计算而得：水泵流量不应小于所有用户的设计流量之和，水泵扬程不应小于换热器、站内管道设备、主干线和最不利环路阻力之和，水泵设置3台或3台以下水泵并联运行时应设备用泵，设置4台或4台以上水泵并联运行时可不设备用泵。因此，本工程选择循环水泵参数：G=300m3/h、H=32mH20、N=45kW、n=1480r/min，型号：KQW200/315-45/4(2)，台数为3台，两用一备。

4．热水补水泵及补水箱、软化水设备的选择。室内外供热管网系统经过一段时间运行，由于管道和附件的连接处不严密和管理不善而产生漏水。漏水量与系统规模、供水温度和运行管理的水平而有所不同。

补水量一般按热网系统的循环水量的1%设计估算。选择补水泵容量应考虑事故增加的补给水量，一般为正常补给水量的4-5倍。补水泵一般不宜少于两台，可不设置备用泵。

补水扬程的确定。扬程不应小于补水点压头加3-5米富裕量。

补水量：0.04×568=23t/h

因此，本工程选择补水泵参数：G=12.5m3／li、H=32mH20、N=4kW、n=1480r/min，型号：KQW65/315-4/4，两台，两用；选用20t/h的软化水处理一台；20t/h的软化水箱一台。

5．除污器的选择。供热系统是经过锅炉房、换热站、室外管网、用户散热器循环的过程。到达换热站的供暖循环水会含有很多杂质，对换热站的设备有腐蚀及堵塞作用，因此换热站内必须设置除污器。但是除污器功能与结构注定了它的阻力损失会很大，减小阻力的最好办法是在运行阶段根据除污器出口的压力变化及时排污，及时清洗滤网。最好选用带反冲洗功能的除污器。

因此，本工程一次水除污器选择：DN200、压力等级：2.5 MPa的卧式直通除污器；二次水除污器：DN400、压力等级：l.OMPa的卧式直通除污器。

四、换热站节能措施

1．热网水力平衡。在供热系统中，通常都希望热网中的流量能按设计要求在各用户之间进行正确分配。尽管在设计网路的水力计算市。已进行了水利调平，但设计与实际不符的情况难免，既存在热网水利失调问题。为解决失调问题，就需要利用预先安装好的用户入口装置，对各支路的流量进行调节，热网水利达到下衡，从而消除了冷热不均的现象。

2．加装气候补偿控制器。采用气候补偿控制器与电动调节阀结合控制一次水循环量，从而控制热量的产生，对于供热系统来讲影响负荷的主要参数主要是室外气温的变化，室外气温的变化必然导致系统的整体负荷的变化，有必要就此调节系统的供热量。所以，热源的调节中应以室外作为基本参数调节产热量，同时可通过典型房间的室温或回水温度等作为参考值进行修订。这就是所谓的气候补偿原理，最常见的实现方式是用户根据系统的特件设计出一条室外温度与供水温度关系曲线，随室外温度的变化自动实现系统的调节，这样系统通

过调节换热站一次侧的电动调节阀的开度等，达到根据室外气温自动调节一次水循环量从而控制热量的产生。

3．变频设备的应用。在换热站的实际运行中，我们发现一个普遍的问题，就是二级网供回水温差过小，较设计温差存在较大的差距。这个问题的根源在于循环泵的流量和扬程偏大，造成热介质在热网中的流量过大，流速过快，从而造成电能浪费和热能的不合理利用。尤其是部分新建换热站，设备的选型安装按规划进行，而热用户的热负荷没有按时按计划完成，造成大马拉小车，这种情况电能的浪费非常严重。变频设备的应用为我们解决上诉问题提供了一个好办法。变频设备的功能之一就是可以手动调节频率，从而调节电机的转速，减小电机的功率，减小水泵的流量和扬程，从而达到节能的目的。在调节频率时要注意调节的幅度和水泵的效率，满足用户的室内温度。

4．加强设备的维护维修及更新改造。在供热季节，设备及管网的巡检工作必不可少的，巡检人员定时对设备及管网进行检查，发现问题及时处理，如在运行季节无法检修，做好记录，以备停热后检修，做到应修尽修，保证设备完好，杜绝跑、冒、滴、漏的发生，达到节能的目的。

五、结束语

换热站是供暖系统中非常重要的供暖设备，在采暖和集中供热工程中具有一种“承前启后”的过渡连接作用。随着城市建设和经济的飞速发展，环境保护和节约能源成为越来越重要的问题，城市集中供热也成为城市小区尤其是北方城市小区供热的大势所趋。本文介绍的换热站设计及节能措施，都是成熟、可靠的。只要积极实施上述技术，就能保证供热质量的同时，降低供热成本，从而实现节能增效的目的。