集中供热系统热力站优化设计的思考与建议

张蕊

摘要：传统供热领域对热力站的建设无论在行业标准还是设计规范上都仅是宽泛笼统性的要求和指导，而多数从事热力企业管理的人员又缺乏对热力站建设的深入研究，造成了热力站建设时布置不合理，管线工艺差，设备选型不恰当等诸多问题，为企业的生产运营带来困扰。开展集中供热系统热力站的优化设计，为热力企业提供更好的技术方案，将是提高供热企业管理水平，推动行业发展的一个重要因素。本文从热力站的规模、布置，设备选型，工艺流程等多个方面提出优化设计的技术措施，希望能够对行业有一定的积极作用。

关键词：热力站;优化设计;设备选型;工艺流程

前言

当前，随着我国集中供热事业的迅速发展，不仅在设计、施工、运行管理等方面积累了丰富的经验，而且在供热设备、仪器仪表、材料等方面亦有了较大的进步，为热力站的优化设计提供了基础。同时，开展热力站优化设计也力求解决传统设计导致的热力站工艺布置不合理，设备、仪器仪表型号多而杂，设备检修维护量大，供热质量差，供热能耗高的问题，提供了一个有效的技术方案，满足热力企业管理人员的迫切希望。

一、热力站优化设计原则

热力站的优化设计原则应是以保证热力站系统安全运行和保障供热质量为前提，以简化工艺、节能降耗为突破点，以提高热力企业管理水平，促进行业发展为目标。所有從事供热行业领域的人员在进行城市集中供热热网工程建设时，应结合工程实际情况和环境要求，科学合理的开展优化设计工作。

二、热力站选型与布置

热力站的数量、规模，将直接关系到热力站设备的选型、布置和投运后运行方式的确定，因此如何确定热力站的规模和数量尤为关键。现有行业规范中仅提出了以技术经济比较为确定原则，新建的居住小区，以每小区设一个热力站为宜，旧的居住小区，利用原有小区的室外管网和原有采暖系统，以尽量减少热力站的数目，减少小区管网投资;工业热力站，通常一个单位或数个临近单位共用一个。多数设计院、热力企业都按照上述要求进行建设。实际中存在的问题是，随着城镇集中化的进程，房地产行业迅速发展，城市中单个小区楼栋数量多、楼层高的有很多，单个小区供热面积30万、40万甚至更大的比比皆是，而且房价更是寸土寸金，开发商往往会将热力站设备间预留在地下室等部位，按照一个新建小区一座热力站，就会造成热力站布置空间不足，机组数量多，管线、设备布置施工困难，后期运行调整、检修维护不便。

通过开展实际的优化设计，应该因地制宜的确定热力站的规模和位置，这就给设计人员和热力企业管理人员提出了更高的要求。结合不同用户的实际供热负荷分布情况和环境要求，一般应每5-15万平米确定一个热力站，而且热力站的布置应尽量选择在供热负荷的中心位置，以降低工程建设成本，同时为热力站运营后的检修维护提供便利条件，为开展热网

经济运行调整、促进供热节能降耗提供保障。

三、热力站的安全与环境要求

热力站应在布置合理的基础上，做好相关的安全与环境要求，改善工作人员的作业条件，保证作业人员安全;改善热力站设备的环境，提高设备可靠性，延长设备使用寿命。

热力站应单独布置，净高和空间满足要求。站内地面硬化、墙面粉刷，孔洞封堵。设有应急照明，安装远程监控摄像，有良好的采光、通风、降噪、防潮、防排水、防触电、防火消防等设施，合理设置门窗。

四、热力站的设备布置及优化设计

目前，我国集中供热用户室内采暖形式主要包括散热器、地热两种形式，应结合不同采暖形式的类型进行热力站的设计。对于散热器用户为主要用户，有少量地暖用户的供暖小区，热力站应按照散热器用户设计，地暖用户采用散热器用户的回水供给;当散热器用户回水温度不能满足要求时，在地暖用户入口采用混水泵的连接方法。当散热器用户为主，有一定量的地暖用户的供热小区，在站内设置一组换热器和集中设置混水泵分别供给。当地暖用户和散热器用户相当，站内应设置两套独立的供热系统分别供给。

热力站的设备主要分为热机部分和电控部分，热机部分主要包括管道、阀门、换热器、循环水泵、补水泵、除污器、水箱等;电控部分主要包括变频器、PLC、水泵电机、各种计量表记等。如何将这些设备进行合理的布置和选型，形成完整的机组，既能满足安全稳定经济运行供热需求，又能简化系统，是进行热力站设计的关键。因供热系统中换热器和循环水泵所占比例大、运行中的问题也比较多，因此本文主要对这两部分的优化进行讲解。

在换热器的选型上，应选用工作可靠、传热性能良好、结构紧凑，拆洗方便的板式换热器。换热器的容量和台数应根据热负荷调节并按照最不利工况进行选择，一般不设备用。换热器台数的选择和单台能力的确定应能适应热负荷的分期增长，并考虑供热可靠性的需要。一台换热器停用时，其余的应满足60%～75%热负荷的需要。通常供热面积在5 万平米以下选择一台，10万平米以下选择2 台。

循环水泵选择应保证设备在系统中能够安全、高效、经济地运行，合理确定它的型式、台数、规格、转速以及与之配套的电动机功率。在选型时所选的循环泵应满足系统中所需的最大流程和扬程，同时要处于循环水泵的最佳工况点，尽可能接近系统实际的工作点，且能长期在高效区运行，以提高循环水泵长期运行的经济型;循环水泵的流量—扬程特性曲线（G—H线），在水泵工作点附近应比较平缓，以便当网路水力工况发生变化时，循环水泵的扬程变化较小。一般单级水泵特性曲线比较平缓，宜选用单级水泵作为循环水泵;单台运行时，选择适用于流量变化大而扬程变化小的水泵，即G-H特性曲线趋于平坦的水泵。多台并联运行时宜选择G-H特性曲线较为陡峭的水泵，这样并联的效果会明显;循环水泵单台容量、台数的确定应结合运行调节方式来选择。循环水泵电机功率大于15kW的换热机组，在循环水泵的入口和出口应设置1 个带止回阀的旁通管，其管径可比入口管小一号;力求选择结构简单、体积小、重量轻、效率相对比较高的循环水泵;力求运行时安全可靠、平稳、振动小、噪声低、抗气蚀性能好。

热力站的补水系统包括一级热网回水作为二级热网补水、自来水直接补水、补水泵补水三种形式。采用一级网回水进行补水，由于一级网回水温度较高，造成热量的损失，同时大量补水对热源厂补水能力和制水能力要求较高，可作为备用水源，热力站的二级网补水应采用城市自来水直接补水（自来水压力满足补水压力要求）或采用补水泵定压补水，不应采用一级网回水作为常态补水。对于热力站水箱的选型，受供热负荷的季节性特点，在非供热期水箱无水的情况下，当采用玻璃钢组合水箱时，易发生接触面泄露，检修维护量大，同时减少水箱使用寿命，应采用圆形PE水箱或不锈钢水箱避免此类事件的发生。

五、总结

集中供热热力站的优化，是一个持续的系统工程，每一次的优化对于企业都是受益匪浅的，不仅体现在降低工程造价上，同时也为供热企业降低人员工作强度、改善生产现场环境、延长设备使用寿命、提高供热质量、降低能耗成本提供了条件。从事供热工程的设计、施工、运营的管理单位都应该树立优化设计的理念，因地制宜的开展此项工作。随着供热先进技术和先进设备的不断出现，集中供热热力站的优化设计上还有很长的路去探索，还有许多管理的方式、方法需要我们摒弃固有思想，进行创新。

参考文献：

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[7《]城镇供热用单位和符号》GB/T34187-2017

[8《]城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2004