换热站及二级管网改造分析

张敬亭 李钦朋 苏红乡

摘要：某换热站自从2010-2011年接入城市高温热水供热系统后，2011年采暖季，出现供热效果不佳的情况。本文对整个供热系统做出全面、科学的分析后，制定了合理可行的改造方案。

关键词： 供热换热站 二级管网 改造

中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：

一 引言

根据某市集中供热发展规划，从2010-2012年对城区供热系统进行供热改造升级，以大型热电厂作为城市热源，发展高温热水间接连接的供热系统形式，取代城区内的小锅炉房和蒸汽管网汽改水工程。某公司所属换热站，覆盖采暖面积达10万平方米，原有汽源为公司自备的区域蒸汽锅炉房。换热站在2011年改造后接入城市高温热水供热系统中。从2011年采暖季运行来看，换热站整体采暖效果不佳。

二 供热现状分析

2.1热源现状

本次改造分析换热站的热源为发电厂两台33.5万千瓦纯凝机组改造供热，采用机组低压抽汽，输送至厂区换热首站，经汽水换热后，通过高温热水管网将热量输送到城区各二级换热站。该供热系统一级管网电厂出口设计供回水温度120/70℃，出口设计压力1.6MPa，采用间接连接系统形式，通过各换热站将一级热水管网的高温水换热成低温热水，通过二级采暖管网送到各采暧用户。

2.2 换热站及二级管网现状

2.2.1换热机组

a. 换热器

板式换热器，设计换热能力：4MWx2。

b. 循环水泵

型号：SBLR200-400IA：流量374 m3/h，扬程44m，电机功率75kw。共3台，2011年运行二台，备用一台。

c. 供热范围

本换热站共有两个供热回路。

1）南路：出口主管径为DN200，本支线覆盖采暖建筑面积为6.5万平方米，最远供热距离为560m。

2）北路：出口主管径为DN200，本支线覆盖采暖建筑面积为3.53万平方米，最远供热距离为270m。

本换热站总供热面积为10万平方米，全部为住宅小区。

2.2.2 二级管网

由于二级网缺少必要的自动调节装置（自力式流量控制阀），造成水力失调严重，为解决远端局部用户不热问题，二级网采用大流量小温差运行模式，2011年采暖季最大运行温差9℃，低于原设计工况（25℃），导致供热管网系统严重偏离设计工况。

二级管网系统基本为异程的枝状管网型式，造成热用户的流量分配不均，只能通过加大循环流量，结果导致远端用户效果改善不大，近端用户供回水温差减小，采暖效果基本没有变化，同时换热站运行电耗严重增大。

2.2.3 热用户

a. 本换热站热用户基本为住宅小区，能耗指标据实际测算为70W/m2(含5%的二级管网热损失），而原设计采暖热指标为80W/m2。

b. 热用户室内缺少必要的热量调节控制设施，同时部分用户室内的采暖系统老旧，散热器陈旧，部分管道腐蚀，堵塞严重，散热效果不好。

三 供热系统校核分析

本换热站一级管网管径为DN250，实际采暖建筑面积为10万平方米，管网输送能力完全能够满足要求。

3.1换热机组

a. 换热器

本换热站采暖总建筑面积10万平方米，采暖综合热指标70w/m2计算，所需板换换热量7MW，实际板换换热能力4MWx2。故换热站能力完全满足要求。

b. 循环水泵

二级网设计工况（80/60℃）下运行时，所需循环流量为301t/h；考虑实际情况，若按实际运行工况（70/55℃）时，所需循环流量为401t/h，实际两台循环泵运行额定流量为748 t/h。故循环水泵流量、扬程完全满足系统要求。

3.2 二级管网

对二级管网在设计工况（80/60℃）进行水力计算，结果如下。换热站二级管网水力计算图见附图1。

换热站水力计算表（80/60℃）—设计工况（现状）

从上述计算结果来看，二级管网管径基本合理，个别回路出口管径偏小。具体管段为：0-1；2-3。

二级网各分支用户缺少必要的自动调节装置，造成水力失调严重，为解决远端局部用户不热问题，二级网采用“大流量、小温差”运行模式，2011年采暖季最大运行温差9℃，低于原设计工况（25℃），导致供热管网系统偏离设计工况。

3.3 一级管网实际运行参数偏低

2011年采暖季，二次网最高供水温度为56℃，远低于设计供水温度80℃，导致用户侧供回水平均温度较低，影响换热器的换热效果。

3.4一级管网所需设计运行参数

在室外设计计算温度为-7℃时，换热站所需最大供热量为：7x3.6=25.2GJ/h。

a. 一级管网供回水实际运行温差按32℃计算时，在室外计算温度-7℃时，所需循环流量为188m3/h。室外气温升高和运行温差加大时，所需流量都相应减少.

b. 一级管网循环流量按140m3/h计算时，在室外计算温度为-7℃时，一次侧供回水温差为43℃。室外气温升高和循环流量增加时，温差都相应减小。

四 改造方案分析

针对上述问题，做出如下改造方案：

4.1对二级管网的以下管段进行扩径改造，具体管段为：0-1；2-3。

0-1管段管径由DN200改为DN250，长度100m；

2-3管段管径由DN150改为DN200，长度30m。

改造后对二级管网在设计工况（80/60℃）进行水力计算，结果如下。

由水力计算表可以看出：改造后二级管网管径满足要求。

4.2 各回路近端用户加设自力式流量控制阀ZL47F：

DN150、DN125、DN100、DN65、DN50自力式流量控制阀分别为1个、2个、3个、5个、10个。

4.3为保证换热站整体的采暖效果，必须提高一次管网运行参数（供回水温度和流量），保证换热站的热量需求。

4.4如一级管网无法达到设计运行参数要求时，可在换热站内增设二级加压泵，同时在一级管网供水上设置流量控制阀。二级加压泵的流量为150m3/h，扬程为15 mH2O，采用变频控制。

五、结论及建议

本改造工程实施后，将改善上述换热站覆盖小区的采暖效果，提高整个的供热质量，改善整个二级管网的运行状况，减少水力失调，减少运行热损失。将提高整个供热系统的安全性、可靠性。

为保证换热站的供热效果，应积极推广换热站与热力公司实现按热量结算。热力公司应提高一次管网的运行参数，保证二级换热站的热量需求。

参考文献

【1】 《城镇供热管网设计规范》（CJJ34－2010）；

【2】 《城镇供热系统安全运行技术规程》（CJJ/T88-2000）；

【3】 李善化编著.实用集中供热手册.中国电力出版社；

【4】 石兆玉编著.供热系统运行调节与控制.清华大学出版社

第一作者简介：

张敬亭，男，1962年生，高级工程师，主要从事热力方向的设计、研究工作。