供暖热力站的节能途径与措施.doc

供暖热力站的节能途径与措施供暖热力站是城镇集中供热系统的一个重要组成部分，通过它可以把热源厂生产的蒸汽或高温热水转换成用户可直接采暖的低温热水。在保证设备安全和采暖用户室内温度指标的前提下，怎样做好站内节能降耗是供热工作者研究的一个重要课题。下面从设备选型配置和运行管理的两个方面，浅谈水-水换热供暖热力站的节能途径与措施。1.站内主要设备选型配置水-水换热的热力站主要设备有换热器、循环水泵、补水泵、软化水设备、补给水箱、除污器；电器、自控、仪表柜。正确选配热力站设备是节能工作的基础，热力站的设备选用应该全面统筹考虑，既要节省初期建设的投资，还应论证分析运行中的成本费用，在设备使用寿命的期限内，找到一个设备购置的最佳点，达到在保证设备安全运行，供热质量达标的前提下节能降耗。1.1换热器热交换设备的选型正确与否直接影响着换热效率及能耗大小。民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ26-95中5.2.4条是这样规定的：“在设计热力站时，间接连接的热力站应选用结构紧凑，传热系数高，使用寿命长的换热器。换热器的传热系数宜大于或等于3000W/（K）。”因此选用换热器的要点如下：1.1.1换热器的选配应遵照CJJ34-2010城镇供热管网设计规范10.3.10（P43）条进行；换热器设备的布置应遵照CJJ34-2010城镇供热管网设计规范10.3.11（P44）条进行。1.1.2板式换热器水流速在0.5m/s时，传热系数一般为45006500W/（）【1】。所以在水-水换热系统选用不锈钢板片的可拆卸板式换热器为最佳选择。1.1.3换热器形式热源温度与采暖温度的温差较小的系统（如散热器采暖）可选用等截面（对称）型板式换热器。热源温度与采暖温度的温差较大的系统（地板辐射采暖）可考虑选用不等截面（非对称）型板式换热器；这样可以减少换热面积15%30%。1.1.4一二次侧的进出口管径为了降低站内管道系统阻力损失，选配换热器的一二次水的进出口管径不易过小，最大流速要控制在0.5m/s以下，如果管径小流速过高，可在进出口之间加装旁通管和调节阀门。单台换热器（一二次侧）的进出口管径最小不能小于热源和供暖系统总供回水管道一号。两台以上换热器的进出口管径总的流通面积不能小于系统总供回水管道的80%。1.1.5配置台数及单台板片数量（1）用户采暖面积较小的系统（5万以下）可选用1台换热器；用户采暖面积5万15万的系统可考虑选用2台换热器；大于15万的系统可考虑配置3台以上。（2）单台板片数量不宜过多，不要超过制造厂家产品样本中所列出换热器单台最大的板片数量。1.1.6有效换热面积考虑到热源厂输送的高温水在实际运行中的温度及流量参数不能达到设计参数等因素，为了保证实际运行状态下的换热量和换热效率，换热器选配时的实际有效换热面积最好比计算出的所需换热面积增加20%30%。1.1.7总压降一次侧30KPa；二次侧50KPa。1.7.8板片材质：根据热源和采暖水质中氯离子的含量大小，板壁（介质）温度在100条件下，氯离子含量小于20mg/L的可选用304的材料，大于20mg/L小于50mg/L时要考虑选用316L的材料。1.2循环水泵水泵的实际工作点不是完全由水泵本身决定的，而是由水泵及其管路系统共同决定的。管路系统的特性由包括管路系统在内的整个水泵装置及实际工况决定，与水泵本身的特性无关。所以循环水泵的流量应与采暖系统的计算流量相匹配，扬程应与管网系统的总阻力损失相符合；过大或过小都会影响水泵的运行效率。1.2.1循环水泵应遵照CJJ34-2010城镇供热管网设计规范10.3.5（P42）条选配。1.2.2选择循环水泵时首先应对各个水泵制造厂家样本的参数分析对比，选择高效节能型，即在相同（或接近）流量和扬程的前提下，配用的电机功率较低的泵型。1.2.3根据热负荷认真计算统计系统总流量，所选水泵的流量不应大于设计流量的10%。1.2.4认真计算热力站内、室外管网系统及最远（最不利点）用户的系统总阻力，所选水泵的扬程按管网系统总阻力最多加1530KPa。1.2.5如果热力站供热区域的用户热负荷固定不变时，所选水泵的运行台数最好为一台，另加一台备用即可。考虑到当两台以上相同规格型号的水泵并联工作时，流量不会等于单台水泵单独运行时流量的累加；而是会有流量减小的因素，所以并联台数不宜过多。1.2.6水泵制造厂家的样本上，一般同一规格型号的水泵列出了三组流量和扬程等参数，在选配水泵时依据计算的系统流量和扬程参数，应选择中间一组最接近设计参数的泵型，因为这组的效率最高。1.3补水泵热水采暖系统热力站中的补水泵的作用有两个，一是向系统管道内补水，二是系统的定压。1.3.1选择补水泵应符合CJJ34-2010城镇供热管网设计规范10.3.8条的规定。1.3.2采暖管网系统的最高点低于40米时可采用单级单吸离心式水泵；超过40米时，建议选用多级单吸离心式水泵。因为查水泵样本得知，水泵扬程高于40米，在相同的扬程和流量下，多级水泵配用的电机功率要比单极水泵配用的电机小一个等级。1.3.3为了节约电能，补水泵的启停（补水和定压）控制宜采用变频调速器控制。1.4软化水设备热力站目前常用的主要有两种软化水设备，一是传统的固定床钠离子交换器，二是全自动钠离子交换器。1.4.1水质标准应达到CJJ34-2010城镇供热管网设计规范表4.3.1“热力网补给水水质要求”的各项指标。1.4.2固定床钠离子交换器由钠离子交换器、盐水罐（池）、盐水泵、阀门、管道和仪表等组成。它是一组最传统、运行稳定、出水量大、水质高的软水设备。在热源厂首站和大型热力站中可选用此种软水设备。1.4.3全自动软水器所谓全自动软水器就是软水器的运行及再生过程，以及每一个步骤都实现了自动控制，并采用时间、流量或感应器等方式来启动再生、反洗、正洗、置换的全过程，生产出合格的软化水。（1）再生方式类型为设定固定的再生时间来启动再生过程的称时间型软水器。（2）再生方式类型根据原水的水质及交换器的交换能力来设定设备再生一次处理水量的称流量型软水器。推荐选用流量型全自动软水器，因为它再生还原的工作过程中比时间型的更省水、省盐。1.5补给水箱1.5.1CJJ34-2010城镇供热管网设计规范10.3.8条“4补给水箱的有效容积可按15min30min的补水能力考虑”。所以，配置水箱的有效容积不可太大，以免造成投资高和浪费。1.5.2站内补给水箱的制作材料目前常用有两种，一种是用钢板焊制，另一种是采用玻璃钢预制板组装。由于玻璃钢材料耐腐蚀性好，安装方便快捷，不用防腐刷漆保养，使用寿命比钢板长等优点；所以推荐选用玻璃钢组装型水箱。1.6除污器与Y型过滤器1.6.1除污器一般有立式和卧式两种，可根据现场位置情况选择确定，除污器应能出去大于或等于2.0mm的微粒杂物，但要选择阻力损失小（30KPa）的产品。1.6.2Y型过滤器安装在热源一次供水管道的换热器进口前，采暖二次回水管道的换热器进口前。安装它可以有效阻止杂质污物进入换热器板片内造成堵塞；但它的阻力很大，据现场实测现有热力站内大多数Y型过滤器的阻力都在30KPa以上，浪费了电能。建议在运行一段时间后，管道内的杂质污物基本没有的前提下，可将Y型过滤器拆除，用一个法兰短管代替，降低阻力。1.7阀门1.7.1热源一次侧供回水阀门可选用法兰（或焊接）铸钢闸阀、球阀、硬密封蝶阀。1.7.2采暖二次侧供回水阀门可选用法兰铸钢（或铸铁）闸阀、涡轮蝶阀等。1.7.3除污器的排污阀应选用直通式的球阀或锅炉上用的快速排污阀。1.7.4循环水泵的进出口（尤其是管径DN200以上）阀门最好选用阻力较小的闸阀或调节阀门，止回阀选用旋启式（因为蝶阀的调节性能差，蝶式止回阀的阻力太大）。循环水泵如果是一用一备配置，建议考虑取消止回阀，减小阻力。1.8设备与管道布置1.8.1设备与建筑房间的墙距尺寸要按相关规范的规定，满足运行操作和检修保养的空间需要。换热器、水泵设备的管口方向尽量靠近室外管道入站口的方向位置。1.8.2总供回水管道：为了降低阻力损失，管径不宜过小，管径确定可参照CJJ34-2010城镇供热管网设计规范7.2.2条：“确定热水热力网主干线管径时，宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定，主管干线比摩阻可采用30Pa/m70Pa/m。”尤其是循环水泵吸入口前的主管道的管径最好放大一号为宜。1.8.3循环水泵进出口管：道为了减小阻力，循环水泵的进出口管道应加异径管扩大，安装在垂直管道上的异径管应选用同心异径管；安装在水平管道上的异径管应选用偏心异径管（安装上平）。1.8.4换热器进出口管道为了减小阻力，板式换热器的进出口管道加装异径管扩大管径，安装在垂直管道上的异径管应选用同心异径管；安装在水平管道上的异径管应选用偏心异径管（安装上平）。1.8.5管道布置应统筹考虑合理定位，尽量减少交叉和弯头降低阻力。1.9供热量自动控制装置根据JGJ173-2009供热计量技术规程4.2.1条：“热源或热力站必须安装供热量自动控制装置”。自动控制装置中的主要设备包括气候补偿仪、PLC控制器和变频调速器。1.9.1气候补偿仪安装在供暖热力站系统中，能够起到根据室外气象温度自动控制调节供热量的作用，使用户需用的热量与供热量之间达到平衡，在满足用户舒适度的前提下，最大限度地节约了热量。所以热力站安装气候补偿仪是一个非常必要的节能措施。1.9.2PLC（可编程逻辑控制器）它可以替代继电器实现对循环水泵变频调速器的逻辑控制，是供热节能必不可少的重要设备之一。1.9.3循环水泵安装变频调速器，可实现系统变流量的调节，也就是供热系统量调节技术。采用此项技术后可以节约电能，如果与气象补偿等技术配合使用，还可以节约热能。这里特别指出在设计选配中应考虑以下两点：（1）为保证变频水泵的高效节能和安全运行，水泵的最小转速不应低于额定转速的50%。（2）变频水泵的经济转速70100%，在闭式系统宜采用多台水泵同步变速的并联变流量调节方式。2.站内管理运行的节能措施在保证设备安全以及供热质量的前提下，热力站运行中最关键的要是抓好节能和经济运行管理工作，以最少的能源投入，获得最高的供热质量，取得最大的经济效益。2.1运行调节2.1.1做好站内运行调节工作的前提是要做好室外管网系统及用户采暖系统的水力平衡。2.1.2根据当地室供暖天数及外气象温度，用质调节及量调节计算公式，计算列出在不同的室外温度下质调节的供回水温度曲线图表，以及进行量调节的循环水泵转速（频率）图表，用以指导运行调节工作。2.1.3根据热力站供暖区域建筑物围护结构的实际情况（耗热量），科学合理地设定气象补偿仪和变频调速器的各项指令参数，用以调节供热量和循环水流量。2.1.4根据供暖管道系统高度，设定好系统定压点压力，避免运行时系统最高点倒空，造成用户排气泄水。2.2其它措施2.2.1对热力站管理运行人员应进行专业技术培训，提高管理操作的水平。2.2.2建立节能奖惩制度，发动大家共同参与节能工作。2.2.3系统在初次循环运行时，应先分别关闭换热器一二次侧的进出口阀门，打开旁通阀门，循环运行若干小时待管道内的水干净后，再关闭旁通阀门，打开换热器进出口阀门运行；以免管道系统的杂物流入换热器造成堵塞。2.2.4运行中随时观测换热器一二次侧进出口两端的压差变化，一次侧与二次侧的温度变化情况，若压差和温差比正常运行时加大，应及时拆检换热器清除板片间的污垢。2.2.5要随时观察除污器和Y型过滤器进出口两端的压差变化，及时排污降低系统的阻力损失。2.2.6软水水质应符合CJJ34-2010城镇供热管网设计规范4.3.1条规定，严禁将不合格的硬水直接补入管网系统，以免造成板换结垢降低传热效率。2.2.7加强对设备的检修，减少跑冒滴漏现象。2.2.8做好站内设备（尤其是板式换热器）、管道及阀门附件的保温，减少热损失。供暖热力站系统的节能改造潜力很大，但是，要实现热力站内的节能的前提条件正如JGJ173-2009供热计量技术规程所示：“3.0.4既有民用建筑供热系统的热计量及节能技术改造应保证室内热舒适要求；3.0.5既集有中供热系统的节能改造应优先实行室外管网的水力平衡、热源的气候补偿和优化运行等系统节能技术，并通过热量表对节能改造效果加以考核和跟踪”。第 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