集中供热热力站的设计问题分析与探讨

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为了保证集中供热的正常运行，充分发挥热力站的功能及作用，本文主要对集中供热热力站的设计进行了深入的分析与研究，在热力站设计中，只有合理确定热网管径，进行设备的合理选型，才能确保集中供热系统合理运行。本文是一些个人的见解，可供参考与借鉴。

集中供热系统中热力站是连接热网与热用户的场所，在供热系统中起到热量的转换、调节、分配、计量、检测的作用。热力站作为供热系统中的一个中枢环节，它是供热系统节能的重要组成部分。在实际的热力站设计中，有许多细节没有引起设计者的重视，导致了整个供热系统的运行的高能耗、高成本。间接连接的集中供热系统中，热力站是供热网路与热用户的连接场所，热力站设计的合理与否，直接关系到整个集中供热系统运行的经济性。热力站设计应合理确定热网管径，并进行设备的合理选型，以确保集中供热系统经济合理的运行。

热力站设计的步骤分析研究

（1）热水网路的计算。

热水网路的计算包括一级热网和二级热网供热管径的确定。首先采用面积热指标法对热力站的设计热负荷进行概算，再确定热网的计算流量，最后根据热网的计算流量和经济比摩阻，利用热水网路水力计算表确定热网的管径。根据《热力网规范》，热网经济比摩阻采用 30～70 Pa/m。
　　（2）主要设备的选择。

①换热器的选择计算。热力站应选用工作可靠、传热性能良好的换热器。换热器选择计算的主要任务是在换热量和结构已经确定，换热器出入口的加热介质和被加热介质的温度为已知的条件下，确定传热系数，计算所需的传热面积。热力站换热器所需的传热面积A 按下式计算
　　式中 Q 为换热器的传热量；K 为换热器的传热系数，在初设或可研阶段进行粗略估算时，可采用厂家样本给出的数据，或采用常用换热器的传热系数 K值。如需要详细计算 K 值，则应参考有关设计手册或教材给出的计算方法；△tp为加热流体与被加热流体之间的对数平均温差；η 为换热器的热效率，取η=0.96～0.99；G2为通过换热器的被加热水的流量；c为水的质量比热；t1，t2为流出和流进换热器的被加热水温度；△td，△tx为换热器进出口端热媒的最大、最小温差。
　　②二级热网循环水泵的选择。根据《热力网规范》第 10.3.5 条，循环水泵的选择应符合下列规定：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、主干线和最不利用户内部系统阻力之和；当采用质-量调节或考虑用户自主调节时，应选用调速泵。循环水泵总流量等于二级热网循环水量的 105%～110%。
　　循环水泵的扬程可按下式求得：H = K（H1+ H2+ H3+ H4） .式中，H 为循环水泵扬程；K 为安全系数，1.10～1.20；H1为热力站内部的循环泵出水段的压力损失，一般取 80～100 Pa；H2为热力站内部除污器至循环水泵入口段压力损失，一般取 20～50 Pa；H3为最不利环路供回水干管压力损失；H4为最不利环路末端用户的压力损失。用户系统的压力损失与用户的连接方式及用户入口设备有关。在设计中可采用如下的参考数据。对与网路直接连接的采暖系统，约为 10～20 Pa；对与网路直接连接的暖风机采暖系统或大型的散热器采暖系统、地暖系统等约为 20～50 Pa；对采用水喷射器的采暖系统，约为 80～120 Pa；对采用水-水换热器间接连接的用户系统，约为 100～150 Pa。

热力站设计举例分析

某市集中供热工程某热力站设计供热面积为 5万 m2，设计供热量 3200 kW，热用户均为低层建筑。该站一次网侧介质为高温水，设计压力 1.6 MPa，设计温度为：150/70 ℃；二次侧介质为低温水，设计压力1.0 MPa，设计温度为 85/60 ℃。

(1) 热水网路的计算，即确定热水网路的管径。

一级热网的流量为: 根据热网的计算流量 34. 4 t/h 和经济比摩阻 30~70 Pa/m，利用热水网路水力计算表确定一级热网的管径为 DN125。

二级热网的流量为: 根据热网的计算流量 110.08 t/h 和经济比摩阻30～70 Pa/m，利用热水网路水力计算表确定二级热网的管径为DN200。
　　（2）主要设备的选择。

①换热器的选择计算。加热流体与被加热流体之间的对数平均温差△tP 换热器的热效率 η 取 0. 96。换热器选用板式水-水换热器，采用厂家样本给出的数据，取传热系数为 3 000 W(/m2・ ℃)，则热力站换热器所需的传热面积。
　　②二级热网循环水泵的选择。循环水泵的流量 G循=110%×110.08=121.09 t/h .循环水泵的扬程：末端用户为与网路直接连接的大型散热器采暖系统，阻力损失取 50 Pa，H循=1.1×（11.5+3.5+5+9）=31.9 m.循环水泵选两台，一用一备。
　　③二级热网补水装置的选择。补水泵的流量：G补=0.04×110.08=4.4 t/h .补水泵的扬程：用户建筑高度为 21 m，补水点设在循环泵吸入口，则：H补=21+5=26 m .補水泵选两台，一用一备。

热力站运行管理问题分析

热力站正确的设计、施工是系统节能的基础，科学合理的运行管理才能实现供热系统真正的节能和良好的供热效果。热力站设备都是按照最不利工况下的热负荷计算选择的，而热负荷是随着室外温度等因素变化的，系统处于非满负荷运行状态，应根据热负荷的变化调节设备的运行，做到运行节能。因此，必须制定采暖期热网参数的运行调节曲线（表），根据室外温度的变化来调节供热量，达到良好的供热质量和运行节能。其次，使热网处于设计、运行要求的温差下运行，避免出现“大流量、小温差”，增加循环水泵电耗，引起热网的水力、热力失调。第三，绘制供热系统的水压图，用于供热系统压力和水力工况的分析。还有就是对换热站的设备，如换热器、除污器的压力损失进行监测，当压力损失超过一定限度时，清洗、排污，降低系统循环阻力损失。

我国城市集中供热是在20世纪70年代末、80年代初迅速发展的，它对节约能源和保护环境发挥了重要的作用。目前，在许多城市的集中供热系统中，采暖系统热用户与热水网路采用利用热力站连接的间接连接方式。间接连接方式大大减少了热源的补水率，同时热网的压力工况和流量工况不受采暖热用户的影响，便于热网的运行管理。本文在此谈了谈自己的一些观点和看法。