集中供热换热站设计优化

李长江

摘要：换热站设计是一个复杂的过程，因此对这里未能叙述的问题也应该按照相关的设计规范进行设计，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。

关键词：集中供热；换热站；设计优化

引言

随着科技发展，集中供热系统也得到了一定的发展和推广。集中供热系统具有供热性能高、安全性强、节能又环保的优势。因此，越来越多居民选择集中供热的方式来取暖。但是，供热系统在设计过程中存在着很多问题，导致了资源的浪费。本文主要探讨了集中供热系统换热站的设计优化措施。

一、集中供热系统换热站的工作原理

集中供热系统换热站在供热系统中相当于一个中转站，是连接一次供水管网和二次供水管网且配备热水指示表、控制设备等装置的机房。其中，一次供水管网是指连接城市热水管网与换热站的管网，二次供水管网是连接换热站与用户的管网。换热站工作原理：一次热源通过热水管网输送到换热站内，换热站内部会对水源进行换热处理，并将换热后的水源输送到二次供热管道内，然后为用户提供热源。换热站内箭头指向加压泵说明换热站水源为回水，当箭头背向加压泵说明换热站内水源为供水，温度仪表上的温度即为换热站管道内水源的温度，一般回水温度与用户暖气温度比较接近。

换热站集中供热系统中的重要组成部分。换热站的作用是换热站是系统供热网路和供热用户连接的场所。它是热源和热源所送达目的地的中间环节。换热站决定着供热品质的好坏，也对改善热网系统的热力工况，以及提高热网系统的供热质量都起着十分重要的作用。目前，我国集中供热的地区，换热站所存在的普遍缺点是：换热站内能耗消耗严重，站内的循环泵和补水泵的输出流量，不能根据供暖负荷的变化和管网压力的变化而自动调节输出流量。输出后的二次供水的温度不能完全达到供热的标准。缺乏现代化的高科技数据传输和通信设备，使换热站的数据传输速度率较慢而且传输不稳定。

二、集中供热换热站的设计优化

1、换热站设备选型

1.1水泵的选择

水泵作为换热站内主要的动力设备，其选型是否合理是影响换热站运行是否节能的关键因素。水泵的选择主要考虑扬程和流量两个参数。其计算公式本文中不再进行详述，本文中主要对选型中应该注意的问题进行说明。

（1）水泵的流量选择。水泵流量的选择主要与计算的热负荷有关，为了保证水泵流量选择合理，需要对计算出的热负荷进行反复校核。在供热系统管网的阀门、法兰等连接处，由于连接不严密会存在漏水现象，需要选择合适的流量损失附加值来计算流量，进而选择合适的水泵流量。

（2）水泵的扬程。在闭式热水系统中，计算循环水泵的扬程仅考虑克服整个系统的阻力损失，即循环水泵的扬程，应不小于设计流量条件下热源、热网和最不利用户环路的压力损失之和。已经完成的设计项目中，存在将建筑物高度计算入管网系统的阻力中的现象，使选择的水泵扬程远高于需要克服的系统的阻力，造成大量能源浪费。

（3）水泵台数的确定。换热站内水泵的使用方式为一用一备或者一用两备。单台水泵运行流量不能满足要求的时，选择水泵并联方式运行，单台水泵运行的扬程不足时，选择水泵串联方式运行。水泵并联运行后，单台水泵的流量减少，并联数目越多流量越小。水泵串联运行后，管网系统的压力增加，特别是后边一台水泵承受的压力较高，选择有承压结构的水泵。除了以上问题，水泵联合运行后给管网调节增加难度，因此，设计选型中，应尽量避免水泵的联合运行。

1.2换热器的选择

换热器是换热站的核心设备，其选择的合理性直接影响系统的经济性和可靠性，如何合理地选择换热器，应认真考虑以下几点。

换热器应根据供暖、通风及生活热负荷进行选择，一般换热器的出力为用户最大热负荷的120%～130%，换热器的出口压力，不应小于最高供水温度加20℃的相应饱和压力。

换热站内换热器的容量，可由单台或两台换热器并联供给。若两台换热器时，则每台换热器选型应按总热负荷的60％～70％考虑。设计时还应根据热负荷增长的可能性，考虑是否预留增装相应换热器的位置。根据热负荷的性质、输送距离、当地气候和热媒温度等因素确定是否设置调峰换热器。换热器一般分为立式和卧式两种，应根据换热站空间位置选择合理的型式，以便于安装和维护。

1.3循环水泵的选择

循环水泵的台数，在任何情况下都不应少于两台，其中一台备用。循环水泵应有比较平缓的G/H特性曲线，并联运行的水泵应有相同的特性曲线，选择水泵流量时，还要考虑并联运行时，水泵实际流量下降的因素。此外还要考虑热网循环水泵入口承压问题，热网系统的定压点，大都放在热网循环水泵入口，近年来，曾多次出现水泵运行事故，比如：泵壳破裂，减震基础板向电机方向移位等。凡是定压点压力值大于0.3MPa的供热系统，不宜选用IS型水泵，可选择R、HPK系列热水泵或双吸式离心泵（如S、SH型）。

2、控制技术设计

在设计换热站时，要遵循国家制定的相关设计制度规范，一般而言，技术更新的速度总是优于制度的更新速度，因而在设计过程中，要结合当代技术背景，确保换热站适应现代化需求；认真核实热指标，根据热用户的数量和实际热能需求量来确定热指标，秉承真实、客观的分析原则，不能仅凭个人经验；参考相近换热站的设计方式，并结合自身实际，反复进行可行性论证，保证换热站内部的供热设备、换热器和锅炉房协调统一，能够同步运转，避免出现运转不顺畅的情况。当换热站建成并可供使用时，根据用户需求、换热站实际规模、设备条件等因素来确定系统内循环水的水量，防止水量过多，造成水流动阻力过大；在选择锅炉进口管和出口管时，尽量选择比实际计算的管口直径大一号的网管，避免水管直径过小，导致管内水在循环过程中阻力过大，水源流通速度降低，造成热源损失，并且锅炉房内可以省去没有实际操作意义的止回阀，从而减少热量损失；当用户对热源需求量较低时，换热站设备运作强度不大，此时可对换热站内部设备进行全面性的检修保养，确保各设备运转正常，从而提高能源利用率，比如查看热供应管道是否存在裂痕等，并及时进行修复，以降低热源损失。

3、换热站控制

在热网中有必要对热用户区别管理，进行有效的调节控制，根据热用户的特点分区域分时段供热。尽量采用变频器控制循环水泵的运行，若循环水泵不变频，电机始终工频运行，无法随着室外温度的变化而变化，循环水泵流量恒定，极大浪费电能，采用变频器控制循环水泵的运行可随时调节水泵的转速以适应地势和楼层等的变化带来的压头变化。当系统采用量调节时，采用变频调速可使循环水量随着室外温度等因素的变化而不断变化，避免按设计热负荷进行供热而造成的不必要浪费。变频器的软启动功能及平滑调速特点还可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，延长供热设备和各部件的寿命。

结语

本文主要分析集中供热换热站的设计优化措施，以供参考。

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