浅谈工业厂区内换热站的设计

窦鑫禄

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116023)



浅谈工业厂区内换热站的设计

窦鑫禄

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司，辽宁大连 116023)

以某厂区换热站系统为例，依据节省能源、节省投资、满足供热效果的原则进行设计，着重介绍了换热站的补水系统、换热系统和运行调节方法。

工业企业；换热站；板式换热机组；集中供热系统；控制调节

众所周知，供暖就是采用人工的方法，向建筑物内供给热量，以满足人们生产和生活的需要。随着科技的进步，社会的不断发展，本着节约能源、降低能源消耗、减少污染物的排放、合理而有效的利用能源、提高能源利用率的宗旨，国家逐步取缔了工业企业内部用于取暖的小型锅炉房，城市集中供热系统随之发展起来，换热站就是城市集中供热系统与用户链接的纽带。

1 项目概况

现有某工业性化工企业，占地面积广阔，厂区内工艺管道全部采用地上管廊，集中架空敷设。考虑到厂区的整体规划及日后的巡检，采暖管线同样采取架空敷设的方式，集中敷设在管廊上，同时也能相对减少直埋管道的工程量；厂区内，未设置管廊的地方采用局部埋地的方式进行敷设。

城市集中供热热媒为P=0.8 MPa饱和蒸汽，冷凝水回收温度为t=75 ℃。

2 换热站的系统设计

2.1 换热机组

本项目拟采用板式换热机组进行供热系统(一次热网)与用户系统(二次热网)的热量交换。板式换热器比传统的管壳式换热器传热效率高，节能环保，且板式换热机组的结构比较紧凑，占地面积也相对较小，机组损失小，一般在78～98 Pa(8～10 mmH2O)，拆卸方便易维护，热损失小，投资运行费用低，已被广泛应用于化工及电力等工业部门。换热机组的容量和台数应根据采暖及通风的热负荷选择，一般可不设备用。但当任何一台换热器停止运行时，其余设备应满足70%热负荷需要。

2.2 换热系统设计

本设计选用两台板式换热机组，在采暖初期，由其中一台换热机组负责供应厂区采暖的热量；在采暖期，随着室外温度的逐渐降低，当一台机组不能满足厂区采暖需求时，启用第二台换热机组；当室外温度降低至采暖室外设计温度时，换热系统进入满负荷工作状态；在采暖末期，随着室外温度的升高，当一台机组可以满足厂区采暖供暖需求时，采用一台机组供热，关闭另一台机组，两台机组互为备用。

对于板式换热机组，在其一次热网侧的供汽管及凝结管上和二次热网的供回水管上，应设置就地压力表及温度计，以供巡视人员及时方便的了解管网参数，还应设置压力变送器及温度变送器，将管网参数反馈给中央控制系统。另外，在一次热网侧的供汽管上还应设置与室外温度补偿器连锁的控制阀门，通过改变一次热网的流量来改变二次热网的供回水温度，即一次热网采用“量”调节的方式，二次热网采用“质”调节的方式，来实现节能运行。

2.3 补水系统设计

热水采暖系统在运行过程中，采暖管网及末端散热设备的渗漏是不可避免的，如不能及时补水，就会造成系统压力的下降，不能保证供暖系统的正常运行。热水供热系统的定压装置由水处理装置、补给水箱、补给水泵、变频控制柜及远传压力表等组成。

补给水采用软化水，因为本项目原水为城市自来水，已经经过了处理，所以水处理的过程无需再进行过滤处理，只需进行软化处理即可。软化水处理以去除水中的钙、镁离子为目的，对不同性质的水的处理方法基本相同，对于换热站而言，如果不使用软化水，某些情况下会产生严重后果。我们在实践中发现，大量热水存在高温区局部汽化问题，在汽化严重的水管部分，甚至水垢过多，形成局部堵死，造成爆管。

软化水设备选用全自动软化水设备，降低了对软水设备操作人员的要求，使许多没有专职水处理化验人员的单位，仍能很好的使用软化水，作为换热站补给水。

原水经软化水设备软化处理后流入矩形给水箱，经补水定压水泵输送进入二次热网系统，定压点设在二次热网循环水泵吸入口端。当系统正常运转时，根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统所需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水量。

2.4 控制系统设计

本项目设计为无人值守的换热站。换热站的控制采用中央控制室与就地分工协作的监控方式，换热站的就地系统通过设定运行参数，控制一次网电动调节阀的开度，实现调节过程，保证用户室内温度达到设计值；完成循环水泵及补水泵的自动控制，包括控制水泵的启、停等，并将水泵的运行状态、事故状态信号输送给中央控制室；水箱水位自动控制；系统停电控制；停水控制。对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。

在过渡季节通过就地设置的室外温度补偿器及就地控制系统，适时地调节一次热网系统的流量与二次热网系统的供回水温度，通过一次热网的“量”调节来实现二次热网的“质”调节，保证室内的设计参数，中央控制室只负责系统参数的监视、记录及管理。

3 总 结

该方案实现了对换热站运行参数的集中监视、控制，与老系统相比,可以大量的减少维护人员，换热站实现了无人值守，提高企业的经济效益。

换热站的设计是一个复杂的过程，笔者结合该工业厂区采暖用换热站系统的设计，提出了针对这类供热特点的厂区较为合理的设计思想和运行调节方式，以及某些容易忽略的设计问题的处理方法。然而，对于本文未曾涉及的问题，设计者尚应依据每个项目的实际供热特点仔细分析进行设计，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。

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[2] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[M].北京：中国建筑工业出版社,2008

[3] 贺平，孙刚.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1993

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TQ083.3

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1005-8370(2016)06-37-02

2016-09-14

窦鑫禄(1982—)，黑龙江庆安人，2006年毕业于北京科技大学热能与动力工程专业。中昊(大连)化工研究设计院有限公司设计员，主要从事暖通空调及热工设计。