山西焦化集團(tuán)一廠生活區(qū)采暖系統(tǒng)改造

摘要：山西焦化集團(tuán)有限公司一廠生活區(qū)利用焦?fàn)t廢熱采暖20余年，由于焦?fàn)t的關(guān)停，對(duì)其生活區(qū)采暖系統(tǒng)實(shí)施改造。

關(guān)鍵詞：采暖系統(tǒng)廢熱利用換熱器蒸汽

1、 改造原因

山西焦化集團(tuán)有限公司一廠生活區(qū)的采暖系統(tǒng)于上世紀(jì)80年代起利用焦化一廠1、2#焦?fàn)t煤氣的廢熱作為熱源，在20年時(shí)間內(nèi)運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。2008年12月兩焦?fàn)t關(guān)停，茲對(duì)一廠生活區(qū)采暖系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2、 現(xiàn)有工藝流程

來自化產(chǎn)車間初冷器的焦?fàn)t煤氣三段冷卻水（即做采暖系統(tǒng)的供水）tg=55℃由采暖泵送入采暖系統(tǒng)，給建筑物供熱后回到東區(qū)熱水池，由熱水泵打上涼水塔冷卻后流入冷水池，再由冷水泵送入初冷器再次冷卻煤氣。具體工藝流程圖示如下：

3、方案制定

焦化一廠關(guān)停后，原采暖系統(tǒng)系統(tǒng)的初冷器、熱水泵、涼水塔、冷水泵將停止運(yùn)行。為保證焦化一廠生活區(qū)冬季采暖要求，并且盡量利用現(xiàn)有設(shè)備，節(jié)約資金的。經(jīng)過認(rèn)真對(duì)比，決定以提供與原有采暖溫度相似的熱源為前提（原供、回水溫度為55℃/45℃），采用部分原有的工藝流程，即原有的采暖循環(huán)泵和原有管路系統(tǒng)基本不變，改變熱源的供應(yīng)及走向，改變采暖回水的回流路程，來滿足一廠生活區(qū)的冬季采暖需求，具體做法如下：

在采暖泵房新增空調(diào)用換熱器一臺(tái)，空調(diào)用換熱器的供、回水溫度為60℃/50℃，比較接近原設(shè)計(jì)溫度55℃/45℃，供給采暖系統(tǒng)，采暖回水流出熱用戶后不再回初冷器，而是直接回蓄水池，經(jīng)采暖泵打入換熱器加熱，進(jìn)行下一次循環(huán)。改造后的采暖系統(tǒng)流程如下：

4、 施工圖設(shè)計(jì)

針對(duì)需改造部分，施工圖設(shè)計(jì)分：（1）換熱器的計(jì)算、選型；（2）蒸汽熱媒管道的設(shè)計(jì)；（3）采暖回水系統(tǒng)的改造；（4）原采暖循環(huán)泵的參數(shù)核算等。

4.1換熱器的計(jì)算、選型

一廠生活區(qū)采暖面積10.8萬m2，采暖熱負(fù)荷9.73MW，以tg/ th=60℃/50℃的熱水為熱媒，考慮1.1倍的裕量，需循環(huán)水量920t/h。用0.4MPa的飽和蒸汽將溫度為50℃，水量為920t/h的采暖水加熱到60℃，需蒸汽16.61t/h。選用BLL系列雙螺旋波節(jié)管汽—水換熱器，換熱器布置于采暖泵房院外東側(cè)的草坪區(qū)，這樣系統(tǒng)走向順暢，用管道最少。

4.2蒸汽熱媒管道的設(shè)計(jì)

換熱器的熱媒來自公司蒸汽鍋爐，該鍋爐為焦化一廠提供有0.4MPa、1.0 MPa、2.5 MPa三種品質(zhì)的蒸汽，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察，從鍋爐房南06號(hào)管架接0.4MPa蒸汽管道，管道采用架空，利用原化產(chǎn)車間的管架至三胺工段，三胺工段至采暖泵房段新增管架，蒸汽管道全長(zhǎng)335m，共有L型補(bǔ)償2處，Z型補(bǔ)償1處，直管段120m一段，140m一段，它們的熱伸長(zhǎng)量分別為210mm、247mm，在管道上設(shè)方型補(bǔ)償器各兩個(gè)，以吸收其熱伸長(zhǎng)量。

4.3采暖回水系統(tǒng)的改造

原采暖系統(tǒng)的回水路徑為：熱用戶東區(qū)熱水池涼水塔東區(qū)冷水池

初冷器。焦?fàn)t關(guān)閉后不再產(chǎn)生焦?fàn)t煤氣，初冷器系統(tǒng)，包括冷、熱水泵及其水池等也就停運(yùn)。這里的回水從熱用戶出來后不再進(jìn)入東區(qū)熱水池，而是進(jìn)入蓄水池，經(jīng)汽—水換熱器換熱后打入熱用戶進(jìn)行循環(huán)。

4.4原采暖循環(huán)泵的參數(shù)核算等

將原有采暖系統(tǒng)的循環(huán)泵用于現(xiàn)有系統(tǒng)，必然存在是否匹配的問題。校核后如果匹配可以省去一筆投資?，F(xiàn)校核如下：原采暖系統(tǒng)共有循環(huán)泵三臺(tái)，一開兩備，運(yùn)行泵（即一開）是為適應(yīng)一廠生活區(qū)采暖面積不斷增大的需求于2003年新配置的，其參數(shù)為：流量1016m3/h，揚(yáng)程：40m。兩臺(tái)備用泵是原采暖系統(tǒng)投運(yùn)之際配備的循環(huán)泵，原設(shè)計(jì)為一開一備，參數(shù)為：流量486m3/h，揚(yáng)程：65m。現(xiàn)有采暖系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，循環(huán)水量920t/h，改造前后系統(tǒng)的用戶及管道路線不變，只是改造后系統(tǒng)增加一換熱器，其壓降按100kPa計(jì)，原采暖系統(tǒng)的系統(tǒng)壓降為23m，增加換熱器后，原采暖循環(huán)泵仍能滿足系統(tǒng)需求。

4.5蒸汽冷凝水的回收

蒸汽通過換熱器后將熱量傳遞給采暖回水變成冷凝水，冷凝水溫度約為85℃，不但具有一定的熱品質(zhì)，而且是除鹽水，直排必然是對(duì)優(yōu)質(zhì)水的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)中將蒸汽冷凝水接管進(jìn)入采暖回水系統(tǒng)，不僅回收了除鹽水，而且增加了系統(tǒng)補(bǔ)水及供水熱值。

4.6系統(tǒng)補(bǔ)水

采暖系統(tǒng)有5%循環(huán)水量的損耗，其中包括飛濺、蒸發(fā)

、漏損等，本系統(tǒng)采用兩個(gè)途徑給系統(tǒng)補(bǔ)水：（1）換熱器熱媒（蒸汽）冷卻后的冷凝水；（2）來自動(dòng)力鍋爐的除鹽水。以上兩路水均補(bǔ)入采暖回水系統(tǒng)。

5.運(yùn)行情況

采暖系統(tǒng)改造后于2008年11月份投入運(yùn)行，經(jīng)過一個(gè)采暖期，用戶的采暖效果良好。

6.存在的問題及解決方法

換熱器設(shè)計(jì)蒸汽流量17.9t/h，其冷凝水接至回水系統(tǒng)的蓄水池，換熱器冷凝水管口標(biāo)高比入蓄水池管口低3m，在運(yùn)行過程中，由于室外溫度的波動(dòng)采暖系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行蒸汽量的調(diào)節(jié)，當(dāng)蒸汽量處于14~16t/h時(shí)，冷凝水管道會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，當(dāng)蒸汽流量大于16t/h時(shí)，冷凝水管道的強(qiáng)烈振動(dòng)消失。為解決這一問題，在換熱器冷凝水管口設(shè)一閉式水箱，冷凝水被收集后用泵打入蓄水池，從而消除了管道振動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》陸耀慶中國(guó)建筑工業(yè)出版社

《暖通空調(diào)設(shè)計(jì)通病分析手冊(cè)》李娥飛中國(guó)建筑工業(yè)出版社

作者簡(jiǎn)介

姓名：王艷芬，女，1971年9月出生，山西襄汾人，工程師。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。