兰州西站及动车所集中供暖技术难题研究

马新仓

兰州西站及动车所集中供暖技术难题研究

马新仓

摘 要：宝兰客专兰州西站及动车所的供暖属于大型站房、高大空间厂房供暖的典型案例，供暖质量直接关系西站及动车开通品质。建设前期，建设单位与市政供热部门、设计部门深度对接，汲取以往供暖存在的问题，综合考虑各种不利因素，通过实地调查，充分掌握一次热源各种参数，提出优化要求，最终敲定供暖方案。经过开通后一个采暖期的运行，各项指标都达到设计要求，供暖质量和稳定性得到铁路局和各用户好评。

关键词：兰州西站；动车所；供暖；方案优化

1 兰州西站及动车所概况

宝兰客专兰州西站站房位于兰州市七里河区，地处兰州市中心地带，北广场北侧为城市主干道西津西路，南广场南侧为南山路（原建西西路），站房中心线距离武威路约1200m；兰州西动车所自兰州西站西端引出，顺新建兰新第二双线南侧走行，动车走行线上跨兰新第二双线，动车所设在兰州市七里河区范坪村，距兰州西站约6km，在新建南山路南侧紧邻南山路，兰州西站及动车所交通便利，随着兰新客专开通，既有陇海、包兰、兰新、兰青以及正在或即将建设的兰渝、宝兰、中川、兰合、包兰二线等干线铁路汇集于此，未来的兰州西站，将是一座现代化并聚集地方特色的大型客运中心，高峰期客运发送量每小时可达到1．37万人，预计到2020年年发送旅客量3300余万人，到2030年年发送旅客量4500万人，建成后的兰州西站，可将客运专线、市郊铁路、城市公交、轨道交通等基础设施融为一体，形成大型综合交通枢纽，为兰州的加快发展提供强有力的支撑。

2 供暖需求及周边供暖设施状况

兰州西站站房总建筑面积16万m2（含出站层城市通廊、出租车通道、物流通道等），站房最大跨度66m，最大高度39．55m，设计空调系统需要热量为10939kW，地板采暖总耗热量为8244kW；目前正在实施的西站周边配套兰新开通的生产生活房屋8栋/24717m2，总计需要热负荷1722kW，供暖半径1．2km；动车所检修库及周边配套生产生活房屋20栋/48791m2，需要热负荷10374kW，供暖半径2．0km。

经现场调查并与地方热力公司对接，西站及动车所周边供暖设施现状为：兰州西站北侧西津西路有自西向东市政DN500热网管道，主要承担兰州西站七里河地区供暖，已基本趋于饱和；正在建设的南山路有兰州市西热东输项目建设办公室正在施工的自西向东DN1200供热管网，既是城市未来发展的需要，又作为对西津路原有供热管网的有效补充，但因南山路建设时序问题，部分管道因拆迁等影响还未与西站连通。

3 供暖方案优化

3.1 兰州西站内换热站（2座）

兰州西站原设计南北站房的供热热源系统各自独立，且在南北站房换热站中分别为周边配套生产房屋预留部分供暖条件，根据建设单位与市政供热部门（即兰州市西热东输项目建设办公室）在2011年9月签订的“关于宝兰客专相关设施接入兰州市集中供热管网相关事宜”等初步协议，同意新建兰州西站供暖系统接入兰州市西热东输市政供热管网，西站北广场北侧西津路有市政高温一次热水管网可延伸接入西站，且该协议提供一次网供回水温度130/70℃、压力1．6MPa热源（热力公司以热电厂提供参数为依据），本工程的供热系统是利用市政高温热水经板式水-水换热器后供空调系统及低温地板供热使用。

优化原因：一是考虑到西站高大空间供暖特殊性以及周边配套房屋远期规划发展的需要，且高大空间站房设置独立换热站供暖无论从管理还是供暖效果上都比较稳妥；二是通过对兰州市西热东输项目建设办公室已投入使用的换热站实际热参数现场调查，实际供回水温度基本保持在90/70℃，一次网到换热站的实际压力为0．8MPa左右。

基于以上两点，相关单位进行技术对接后，确定在南北站房换热站内不预留用于生产办公房屋的热负荷，考虑西站周边远期土地开发和既有生产生活房屋供暖的需要，决定在南站房西侧新建独立的换热站用于生产生活配套房屋供暖热源；同时将原设计的一次网热源供回温度由130/70℃调整至90/70℃，供水压力由原1．6MPa调整到1．0MPa，按照站房内所需热负荷在北站房设置用于空调水换热量为3650kW/台板式换热器2台，用于地板采暖热水换热量为2350kW/台板式换热器2台；南站房设置用于空调热水换热量为3000kW/台板式换热器2台，用于地板采暖热水用换热量为2100kW/台板式换热器2台；冬季空调热水的供回水温度为60/50℃，地板供暖供回水温度为55/45℃，经核算完全能保证西站站内供暖负荷需要。

3.2 兰西动车所换热站

因考虑到范坪电厂至南山路供热管道铺设无法与动车所同步投入使用，且动车所机车洗刷和融冰除雪库融冰设备生产用热水等情况，原设计在动车所设置2台7MW水煤浆热水锅炉，用于动车所生产用热水和冬季供暖。

优化原因：一是按照兰州市有关大气污染防治的相关规定，有集中供热热网地区，严格控制独立供热锅炉审批，在纳入热电联产集中供热管网规划的地方一律实施集中供热，不容许设置燃煤锅炉；二是从范坪电厂到西站市区有一条正在实施的主供热管网（DN1200），由西至东将铺设在新建的南山路下，距离动车所主库不足500m，在主管网未通之前，与西热东输项目建设办公室相关人员沟通，在主管网2014年供暖期未通之前，采取技术措施处理，确保提前给动车所供暖（即在DN1200管道未连通端加设阀门，且在范坪站设置减压阀装置，确保动车所用气；三是通过与西热东输项目建设办公室有关负责人对接，在保证供暖的同时，能提供生产用热水。

基于以上3点，各方多次深入对接后，决定取消动车所锅炉房，改建换热站，由西热东输项目建设办公室提供一次管网，考虑到动车所动车检修大库高大厂房实际需要，在该换热站采用分系统供暖方式，即动车检修库与其他生产生活房屋采用独立的板式换热系统，确保高大厂房供暖质量，同时，对厂房内散热器数量、分布等进行加强设计。即检查库以散热器系统供热为主，其中高大厂房按不小于5℃设计散热器系统作为值班采暖，工作时间散热量不足部分及冷车吸热部分由暖风机系统负担；散热器采用钢铝复合柱翼型及钢制圆翼型，工作压力1．0MPa，边跨附属房屋采用GLZ-600型钢铝复合柱翼型散热器，检修库采用GLZ-1200型钢铝复合柱翼型散热器，散热器之间连接管道采用DN32，库内检修坑采用DN40钢制圆翼型；旋流式暖风机库房上部吊装78台，型号为QFGN-56/AL型，0．48kW，380V，风量4500CMH，散热量41．9kW，水阻5．2kPa，经口风速5m/s；热空气幕XLFM-65/AL型，22200CMH，散热量110kW。

热力站内设置一套生活采暖换热机组，供热能力Q=18000kW，一套生产用热换热机组，供热能力Q=2200kW，一次网输入供回水温度95/70℃，换热站内阻力H=165kPa，SD输出供暖供回水温度85/65℃，热负荷18000kW，3台换热器并联运行，输出生产用热供回水温度85/65℃，热负荷2200kW，2台换热器并联运行，供暖系统采用膨胀水箱定压，定压范围0．26～0．29MPa，立式变频补水泵2台（一备一用），卧式变频补水泵3台（三用一备），生产系统用膨胀水箱定压，定压范围0．15～0．18MPa，立式变频补水泵2台（一备一用），卧式变频补水泵2台（一用一备），预留板式换热机组及其定压设施为后期扩大生产预留条件。

3.3 西站南站房西侧换热站

经过对动车所、兰州西站周边远期发展的预想，在确保动车所及西站既有生产生活房屋供暖的基础上，根据宝兰客专开通后动车所及兰州西站周边后期扩大生产的需要，在既有条件基础上分别预留一定扩能条件。

西站南站房西侧配套生产房屋热力站内设置一套采暖换热机组，供热能力Q=6800kW，采用板式换热器2台，一次网输入供回水温度95/70℃，换热站内阻力H=115kPa，SD输出供回水温度85/65℃，供暖系统采用膨胀水箱定压，定压范围0．26～0．29MPa，立式变频补水泵2台（一用一备），卧式变频补水泵3台（二用一备），土建预留2台机组安装条件，作为后期扩容使用。

4 实施过程需要重点盯控的事项

（1）根据市政供热系统周边条件，选定热源并给热源单位提供供热需要负荷、压力、供暖半径及用热性质等，与热源供应单位签订相关实施协议，明确双方责任义务，提出准确供暖时间，为双方开展工作提供依据。

（2）根据热源部门提供理论供热参数（温度、压力、流量），通过对周边已投入使用的换热站实际供热参数对设计参数进行修正，并以此为依据进行相关管道大小、设备类型的选择，确保供暖质量。

（3）与路、地相关规划部门深度结合，选择合理、最优的一、二网铺设路径，避免出现废弃工程、二次迁改工程。组织相关各方（相关规划部门、西热东输项目建设办公室、各设计院、相关施工单位、管网路径相关配合单位等）现场调查、方案讨论、图纸审查，按照设计方案最优、迁改数量最少、对后期规划影响最小的原则进行设计。

西站及动车所供热管网方案涉及单位多（设计单位3家，施工单位近10家，铁路既有线管理单位、在建道路建设单位5家），涉及穿越铁路既有线3处，市政在建涵洞2处，且因各单位施工时序不一致，临时加工厂、材料场、场地标高等相关问题影响，交叉施工多。针对现状，建设单位组织各家现场查看后，按照制约工程节点先易后难、临时工程让位永久工程的原则，在不影响站房总体施工的前提下，要求各单位排出管路敷设路径施工计划和提供场地时间，并通过定期组织现场协调督促，确保一次网、二次网施工有序按期推进。

（4）加强施工过程盯控，确保管网施工质量。室外热网直埋保温管道能在0．6～1．2m冻土层内直埋热损失比普通的管道降低40%以上，工作使用寿命比其他绝热防腐材料提高3～5倍以上，寿命可以达到30～50年，因此，把控好原材料和施工质量环节是工程能否达标的关键，在施工中严格控制定位放线、沟槽开挖、管材质量、管道焊接、管件安装、焊缝探伤、接口防腐保温、严密性试验、隐蔽工程验收、填砂、填土夯实等方面，重点盯控，确保施工质量。

5 供暖设施存在的不足

（1）因兰州市市政配套连接西津西路与南山路下穿涵（T112#、S260#）南北两侧延伸段未完成，虽然与相关各方结合后尽量按照道路设计标高下埋管道，但局部地段受地形、拆迁等原因限制，在该道路延伸段施工时需要做一定迁改。

（2）因南山路主管路未连通，西站供暖一次网管道是从西津路DN500管道接口后由北向南穿越S260#涵洞，下穿机车厂专用线与南山路DN1200管道连接，再由DN1200管道变径为DN800管道由南向北穿越既有线、T112#涵洞后，分别由DN250支管接入换热站，多次变径使得进入站房一次网流量达不到设计要求（仅为设计值的一半），未能完全达到西站设计一次网的流量和温度。

（3）按照相关节能要求，西站热风幕主配电按照热风幕总功率的2/3设计，如果所有热风幕同时开启后，因受电流等影响热风幕风速偏小，送风温度偏低，门口有冷风倒灌现象，未能有效隔绝室内外空气，需要车站按照车流组织等情况，对热风幕实行人工控制。

6 几点思考

对大型火车站候车室、高大生产厂房供暖问题的几点思考如下：

（1）选择可靠的热源是关键。高大车站候车室及生产厂房属于旅客聚集地或主要生产场所，可靠、稳定的热源是能否保证供暖质量的关键。

（2）充分考虑各种不利因素。高大站房候车室及厂房因空间高、外围护结构保温条件较弱（外围护及屋面钢结构较多，多以玻璃幕墙、大窗户为主），因此在进行室内热负荷计算时，要充分考虑以上诸多因素并附加一定的保险系数，外部要提供充足且稳定的供热热源。

（3）供暖末端设备选型要合理。厂区内末端采暖设备采用散热器与热风系统相结合的方式，以散热器为主要负荷进行设计，在底层窗户下采用散热器，在窗户以上区域高大空间，采用暖风机通过设置分层送风口进行供暖；大型铁路站房候车室选用中央空调系统与地暖采暖相结合的方式供暖，依据送风半径等参数确定风机功率、送风速度，确保室内温度场及速度场的均匀性，从而达到预期供暖效果。

（4）改变室外供暖管道单一的安装方式。针对厂区直埋管道一旦渗漏引起不必要开挖，影响厂区正常生产，建议在具备条件的地段采取明敷架设的形式，即把供热管道与厂区道路、绿化、围墙等相关结构，做进一步深化设计，在确保厂区整体美观协调的情况下，明敷设管道不但降低建设费用，而且为后期维修和故障处理提供便利。

（5）聚氨酯保温钢管渗漏报警线。制造高温预制直埋保温管时，在靠近钢管的保温层中，埋设报警线，一旦管道某处发生渗漏，通过警报线的传导，便可在专用检测仪表上报警并显示出漏水的准确位置和渗漏程度的大小，以便通知检修人员迅速处理漏水的管段，保证热网安全运行。

（6）加强沟通协调，确保一、二网供暖系统稳定。每个采暖期一、二网注水是一个关键环节，需要热站管理单位、二网及末端设备管理单位紧密配合，共同完成注水工作。一是二网及末端设备经过间歇期，管道、阀门、入户装置等锈蚀、阀门开关不灵、保温脱落等在所难免，通过对注水过程巡检，发现问题及时处理，确保系统注水稳定；二是热站开启泵、注水压力等需要给予末端设备配合，逐步缓慢升压，既避免升压过快破坏末端设备，又避免二网失水严重造成换热站或锅炉房设备安全事故。

马新仓：兰州铁路局兰州枢纽工程建设指挥部，工程师，甘肃 兰州，730000

责任编辑 卢敏

中图分类号：TU248.8

文献标识码：B

文章编号：1672-061X（2015）05-0074-03