集中供熱系統(tǒng)熱力站優(yōu)化設計的思考與建議

張蕊

摘要：傳統(tǒng)供熱領域對熱力站的建設無論在行業(yè)標準還是設計規(guī)范上都僅是寬泛籠統(tǒng)性的要求和指導，而多數從事熱力企業(yè)管理的人員又缺乏對熱力站建設的深入研究，造成了熱力站建設時布置不合理，管線工藝差，設備選型不恰當等諸多問題，為企業(yè)的生產運營帶來困擾。開展集中供熱系統(tǒng)熱力站的優(yōu)化設計，為熱力企業(yè)提供更好的技術方案，將是提高供熱企業(yè)管理水平，推動行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。本文從熱力站的規(guī)模、布置，設備選型，工藝流程等多個方面提出優(yōu)化設計的技術措施，希望能夠對行業(yè)有一定的積極作用。

關鍵詞：熱力站;優(yōu)化設計;設備選型;工藝流程

前言

當前，隨著我國集中供熱事業(yè)的迅速發(fā)展，不僅在設計、施工、運行管理等方面積累了豐富的經驗，而且在供熱設備、儀器儀表、材料等方面亦有了較大的進步，為熱力站的優(yōu)化設計提供了基礎。同時，開展熱力站優(yōu)化設計也力求解決傳統(tǒng)設計導致的熱力站工藝布置不合理，設備、儀器儀表型號多而雜，設備檢修維護量大，供熱質量差，供熱能耗高的問題，提供了一個有效的技術方案，滿足熱力企業(yè)管理人員的迫切希望。

一、熱力站優(yōu)化設計原則

熱力站的優(yōu)化設計原則應是以保證熱力站系統(tǒng)安全運行和保障供熱質量為前提，以簡化工藝、節(jié)能降耗為突破點，以提高熱力企業(yè)管理水平，促進行業(yè)發(fā)展為目標。所有從事供熱行業(yè)領域的人員在進行城市集中供熱熱網工程建設時，應結合工程實際情況和環(huán)境要求，科學合理的開展優(yōu)化設計工作。

二、熱力站選型與布置

熱力站的數量、規(guī)模，將直接關系到熱力站設備的選型、布置和投運后運行方式的確定，因此如何確定熱力站的規(guī)模和數量尤為關鍵?，F有行業(yè)規(guī)范中僅提出了以技術經濟比較為確定原則，新建的居住小區(qū)，以每小區(qū)設一個熱力站為宜，舊的居住小區(qū)，利用原有小區(qū)的室外管網和原有采暖系統(tǒng)，以盡量減少熱力站的數目，減少小區(qū)管網投資;工業(yè)熱力站，通常一個單位或數個臨近單位共用一個。多數設計院、熱力企業(yè)都按照上述要求進行建設。實際中存在的問題是，隨著城鎮(zhèn)集中化的進程，房地產行業(yè)迅速發(fā)展，城市中單個小區(qū)樓棟數量多、樓層高的有很多，單個小區(qū)供熱面積30萬、40萬甚至更大的比比皆是，而且房價更是寸土寸金，開發(fā)商往往會將熱力站設備間預留在地下室等部位，按照一個新建小區(qū)一座熱力站，就會造成熱力站布置空間不足，機組數量多，管線、設備布置施工困難，后期運行調整、檢修維護不便。

通過開展實際的優(yōu)化設計，應該因地制宜的確定熱力站的規(guī)模和位置，這就給設計人員和熱力企業(yè)管理人員提出了更高的要求。結合不同用戶的實際供熱負荷分布情況和環(huán)境要求，一般應每5-15萬平米確定一個熱力站，而且熱力站的布置應盡量選擇在供熱負荷的中心位置，以降低工程建設成本，同時為熱力站運營后的檢修維護提供便利條件，為開展熱網

經濟運行調整、促進供熱節(jié)能降耗提供保障。

三、熱力站的安全與環(huán)境要求

熱力站應在布置合理的基礎上，做好相關的安全與環(huán)境要求，改善工作人員的作業(yè)條件，保證作業(yè)人員安全;改善熱力站設備的環(huán)境，提高設備可靠性，延長設備使用壽命。

熱力站應單獨布置，凈高和空間滿足要求。站內地面硬化、墻面粉刷，孔洞封堵。設有應急照明，安裝遠程監(jiān)控攝像，有良好的采光、通風、降噪、防潮、防排水、防觸電、防火消防等設施，合理設置門窗。

四、熱力站的設備布置及優(yōu)化設計

目前，我國集中供熱用戶室內采暖形式主要包括散熱器、地熱兩種形式，應結合不同采暖形式的類型進行熱力站的設計。對于散熱器用戶為主要用戶，有少量地暖用戶的供暖小區(qū)，熱力站應按照散熱器用戶設計，地暖用戶采用散熱器用戶的回水供給;當散熱器用戶回水溫度不能滿足要求時，在地暖用戶入口采用混水泵的連接方法。當散熱器用戶為主，有一定量的地暖用戶的供熱小區(qū)，在站內設置一組換熱器和集中設置混水泵分別供給。當地暖用戶和散熱器用戶相當，站內應設置兩套獨立的供熱系統(tǒng)分別供給。

熱力站的設備主要分為熱機部分和電控部分，熱機部分主要包括管道、閥門、換熱器、循環(huán)水泵、補水泵、除污器、水箱等;電控部分主要包括變頻器、PLC、水泵電機、各種計量表記等。如何將這些設備進行合理的布置和選型，形成完整的機組，既能滿足安全穩(wěn)定經濟運行供熱需求，又能簡化系統(tǒng)，是進行熱力站設計的關鍵。因供熱系統(tǒng)中換熱器和循環(huán)水泵所占比例大、運行中的問題也比較多，因此本文主要對這兩部分的優(yōu)化進行講解。

在換熱器的選型上，應選用工作可靠、傳熱性能良好、結構緊湊，拆洗方便的板式換熱器。換熱器的容量和臺數應根據熱負荷調節(jié)并按照最不利工況進行選擇，一般不設備用。換熱器臺數的選擇和單臺能力的確定應能適應熱負荷的分期增長，并考慮供熱可靠性的需要。一臺換熱器停用時，其余的應滿足60%～75%熱負荷的需要。通常供熱面積在5 萬平米以下選擇一臺，10萬平米以下選擇2 臺。

循環(huán)水泵選擇應保證設備在系統(tǒng)中能夠安全、高效、經濟地運行，合理確定它的型式、臺數、規(guī)格、轉速以及與之配套的電動機功率。在選型時所選的循環(huán)泵應滿足系統(tǒng)中所需的最大流程和揚程，同時要處于循環(huán)水泵的最佳工況點，盡可能接近系統(tǒng)實際的工作點，且能長期在高效區(qū)運行，以提高循環(huán)水泵長期運行的經濟型;循環(huán)水泵的流量—揚程特性曲線（G—H線），在水泵工作點附近應比較平緩，以便當網路水力工況發(fā)生變化時，循環(huán)水泵的揚程變化較小。一般單級水泵特性曲線比較平緩，宜選用單級水泵作為循環(huán)水泵;單臺運行時，選擇適用于流量變化大而揚程變化小的水泵，即G-H特性曲線趨于平坦的水泵。多臺并聯(lián)運行時宜選擇G-H特性曲線較為陡峭的水泵，這樣并聯(lián)的效果會明顯;循環(huán)水泵單臺容量、臺數的確定應結合運行調節(jié)方式來選擇。循環(huán)水泵電機功率大于15kW的換熱機組，在循環(huán)水泵的入口和出口應設置1 個帶止回閥的旁通管，其管徑可比入口管小一號;力求選擇結構簡單、體積小、重量輕、效率相對比較高的循環(huán)水泵;力求運行時安全可靠、平穩(wěn)、振動小、噪聲低、抗氣蝕性能好。

熱力站的補水系統(tǒng)包括一級熱網回水作為二級熱網補水、自來水直接補水、補水泵補水三種形式。采用一級網回水進行補水，由于一級網回水溫度較高，造成熱量的損失，同時大量補水對熱源廠補水能力和制水能力要求較高，可作為備用水源，熱力站的二級網補水應采用城市自來水直接補水（自來水壓力滿足補水壓力要求）或采用補水泵定壓補水，不應采用一級網回水作為常態(tài)補水。對于熱力站水箱的選型，受供熱負荷的季節(jié)性特點，在非供熱期水箱無水的情況下，當采用玻璃鋼組合水箱時，易發(fā)生接觸面泄露，檢修維護量大，同時減少水箱使用壽命，應采用圓形PE水箱或不銹鋼水箱避免此類事件的發(fā)生。

五、總結

集中供熱熱力站的優(yōu)化，是一個持續(xù)的系統(tǒng)工程，每一次的優(yōu)化對于企業(yè)都是受益匪淺的，不僅體現在降低工程造價上，同時也為供熱企業(yè)降低人員工作強度、改善生產現場環(huán)境、延長設備使用壽命、提高供熱質量、降低能耗成本提供了條件。從事供熱工程的設計、施工、運營的管理單位都應該樹立優(yōu)化設計的理念，因地制宜的開展此項工作。隨著供熱先進技術和先進設備的不斷出現，集中供熱熱力站的優(yōu)化設計上還有很長的路去探索，還有許多管理的方式、方法需要我們摒棄固有思想，進行創(chuàng)新。

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