探究高原地区某换热站设计及节能

探究高原地区某换热站设计及节能

王云杰

青岛西海岸公用事业集团能源供热有限公司，山东青岛266555

摘要：现在自动控制系统发展逐渐加速的同事换热站在设计的过程中也经常会需要应用到相关的内容，文章以高原地区的某换热站为例进行分析。

关键字：高原地区；换热站设计；换热节能

前言

换热站在进行设计的过程中需要做好运行调试工作，确保参数的平稳，否则会导致供热运行出现问题，文章分析了相关的内容。

1.相关背景

随着自控技术的发展，煤化工项目换热站应用PLC可编程控制器实现无人值守自控模式已得到了越来越广泛的应用。而换热站实现无人值守的关键点和技术难点在于安全保护系统，该系统必须经过热态调试检验方能确保换热站无人值守后的安全稳定运行。在安保系统热态调试中，由于运行和调试需同步进行，且测试时换热站各方面参数均为非正常的安全临界状态，在操作时稍有不慎即会影响供热运行，甚至会损坏供热设备。随着科学技术的发展和节能环保要求的提高，集中供热行业为进一步改善供热效果，提高供热能效，热力站的设计是发展的必然趋势，热力站设备的优化选型可直接影响供热的品质，热力站合理的设计研究具有重要的意义。本设计所用的热水为外网热力热水，知某小区换热站的设计基本参数为：外网所提供95/70℃热水，因为建筑所选用的是低温采暖，需要建一所换热站以满足设计需要。换热后散热器采暖供回水温度80/60℃，采暖补水为软化水（全自动），定压采用补水泵变频定压形式，采暖水温要求自动控制。换热站内设备结构紧凑，布局合理，经济耐用。

2.换热站设计流程

目前，换热站有两种连接方式，直供混水连接的换热站及间接连接的热力站。直供混水连接热力站的流程为：一级网来水在热力站内经除污、减压、计量后掺入一定量的二级网回水，做为二级网供水送出，二级网的回水经循环水泵加压，一部分掺入供水，供给二级网，另一部分经一级网返回锅炉房。间接连接的热力站的流程为：一级网来水进站后经除污、调压、计量分别进入板式换热器与二级网回水进行热交换后出站；低压用户回水至热力站回水缸，除污后经系统循环泵进入板式换热器与一级网来水进行热交换后进入分水缸供出。直供混水站存在系统运行不稳定、压力波动大、运行调节困难、安全性差、无法对热网失水进行有效控制管理的问题。2007年我们对乘银供热系统共34个热力站进行了直供改间供的改造，经过一个采暖期的运行，解决了热网失水、系统不稳定、压力波动大、运行调节困难、电量浪费等问题，工程的建设也实现了宏伟热电厂与银浪地区燃煤锅炉房外网联网供热。2010年，我们又将八百垧16个直供混水热力站和一个燃油锅炉房改造为间供热力站。经过改造，实现了八百垧地区与乘银地区联网供热，目前供热系统运行平稳，降低了供热成本，经济效益显著。

3.换热站安全保护设计

3.1对换热站内设备的保护

所有循环泵停转时紧急关闭一次调节门，以防止二次水温度过高发生汽化损坏换热设备；当二次网回水压力过低时自动停止二次网循环泵，以防止水泵发生汽蚀损坏叶轮。

3.2停电保护

系统停电后，由继电器向PLC提供失电信号，由PLC控制立即关断一次网调节阀以防止二次水高温汽化，阀门的动力均由站内UPS提供。

3.3补水系统保护

补水箱液位过低时停补水泵；补水箱液位过高时停水处理设备进水阀；自动软化水装置入口管道上应设置排污隔断阀，用于防止生活饮用水管道发生回流污染的安全装置，以确保生活饮用水的卫生和安全。

3.4泄压旁通管的设置

在热水供热系统中，为了减小事故停泵水锤，可以在循环水泵的出水管和回水管之间设置一止回阀的泄压旁通管。在循环水泵运行时，由于水泵出水侧水压高于回水侧的水压，止回阀呈关闭状态。当突然停泵的瞬间，泵出水侧压力急剧降低，而吸水侧压力则大幅度增高，在此压差作用下，循环水泵回水侧管路中的水即推开止回阀至泵出水侧的管网系统，从而降低了吸水侧管网中压力增高的幅度；减少和防止了水锤的危害。

4.设备的选择

4.1换热器选型

换热器设计选型主要从传热系统、换热效率、阻力以及设备尺寸等因素进行考虑。按换热器结构形式分管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、容积式换热器等。

4.2选择高效节能、噪声低的水泵

采用高效节能的产品，性能曲线平滑，运行范围广，保证所选择的泵参数在泵曲线高效区内。业主在请购工作中要对泵的选择提出较高的要求。噪声要求不应该仅仅满足国家标准，而应该高于标准，要高标准，严要求。

4.3凝结水回收采用闭式凝结水回收装置

以往在设计中选择选择闪蒸罐（凝结水罐）配凝结水泵的方案，凝结水在闪蒸出来的蒸汽往往不能直接利用而被白白排放掉，十分不节能。近几年来，闭式凝结水回收装置已经逐渐被广泛采用。闭式凝结水回收装置有以下特点：（1）闭式回收冷凝水，使冷凝水二次汽及用热设备疏水器所漏蒸汽全部回收，并得以综合利用，既节约了软化水资源，又节约了热能，从而降低生产运行成本。（2）无二次汽排放，消除热污染和潮湿环境，达到清洁生产。（3）闭式系统避免了凝结水再次污染及空气中氧分的再次溶入，减少了管路系统内外腐蚀，延长设备使用寿命。

4.4取消循环水泵出口的止回阀设置

我们认识到在供暖的密闭循环系统中，循环水泵出口可以不装止回阀，以减少水头损失。此改变在不影响效果的情况下，不仅降低了工程造价，而且降低了电耗。因为供热系统是一个闭式系统，循环水泵的作用是克服网路的循环阻力，使水在网路中循环。当水泵停止工作时，水泵两侧的压强相等，不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力，无谓的消耗电能，没有任何作用。热源和换热站的循环水泵出口都可不设止回阀，但补水系统与给水系统一样，泵的出口应设止回阀。

4.5除污器

此设备虽然价格不高，但对换热站安全经济运行至关重要。如果选择不当，会出现前后压差大增加电耗、过滤网损坏致使换热器堵塞、旋转轴漏水烫伤运行人员等问题。我们通常在除污器两侧加一次压力仪表，通过管理人员的现场观察来确定除污器是否需要刷洗或者更换，一般情况下管理人员是做不到位的，建议在设计的时候直接加压差报警功能，及时发现问题，达到节能的目的。换热站的设计工作是一个非常复杂的工作，整个过程有着非常多的问题，我们这篇文章只是对热换站进行了一个非常简单的描述，对设备的一些选择进行了简单的解说，并没有把整个热换站的设计过程详细的写出来。所以，在这篇文章中没有叙述到的问题同样应该按照相应的设计手册去进行一个比较规范的设计。只有每个步骤都是规范的才能够保证整个供热系统能够正常合理的运行。

结束语

一直以来换热站设计工作都是十分复杂的，对其进行设计的过程中需要综合考虑其中存在的问题以及会涉及到的各种情况，文章分析了相关的内容，希望可以给有关从业人员以启发。

参考文献：

[1]邓其娟,DENGQijuan.太阳能路灯系统在川西高原环境的应用探究[J].四川建材,2017,43(11):206-207.

[2]何勇.青藏高原高寒灌丛生态系统草本层生物量分配格局[J].生态学报,2018,38(18):6664-6669.

[3]李秋冬.羌塘高原草地沙化评估研究[D].长安大学,2018.

[4]贺舒.高原地区某换热站设计及节能分析[J].建筑热能通风空调,2018,v.37；No.194(4):66-69.

[5]方允其.草海典型高原湿地食物链中汞同位素组成特征[J].环境科学,2019,40(1):461-469.

[6]张彦军,郭胜利.环境因子对土壤微生物呼吸及其温度敏感性变化特征的影响[J].环境科学,2019,40(3):1446-1456.