浅谈换热站设计及其问题分析

高艳卉

【摘 要】隨着换热站应用的不断推广，研究其设计及相关问题凸显出重要意义。本文首先对换热站相关内容做了概述，分析了换热站设备的设计及常见问题。在探讨换热站设备选择的基础上，研究了换热站的安全保护设计。

【关键词】换热站；设计；问题；分析

一、前言

作为一种特殊性较强的设备，换热站在近期得到了广泛的应用和发展。研究换热站设计及相关问题，能够更好地保证其实际巩工作效能，从而更好地提升换热站的应用效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、换热站概述

随着国家环境保护政策的深入落实和能源供应的日趋紧张，中小型区域锅炉房集中供热方式进一步缩减，而以热电厂为热源的热力站供热系统所占的比重越来越大，其中间热力站中主要的设备如循环泵、换热器的选型是否合理，将直接影响这个供热系统的运行效果。合理的选择设备可以降低供热企业的燃料消耗，降低运行电耗，降低供热企业运行成本。

换热站的工作原理为热源提供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户，再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生的热量给用户供暖。

该结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。以热水和蒸汽为载能体，通过管网为一个区域的所有热用户供热。通常是由一个和多个供热设备集中供热，例如供热锅炉、热电联产装置、温泉地热、低温供热核反应堆的热源及工业余热等。集中供热系统是由热源、热用户和热网三部分组成。热源负责制备热媒，热力网负责热媒的输送，热用户是指用热场所。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节及生产工艺等用热系统。

三、换热站系统的设计原则

1.当一次介质的水温超过热交换器内循环水静压下的饱和温度时，在热交换器一次热介质的入口处，应设置循环水泵停止运行时能自动关闭的电磁阀。

2.对于循环水的供水温度，需要根据用热设备自动调节系统来设定，应在一次热介质的供水母管内安装自动调节阀，由外来信号调节一次热介质的流量。一次热介质入口与循环水供回水管出入口，应设置压力表与温度计。

3.大型换热站应设置仪表控制室，将二次仪表、监控信号设备集中布置进行管理。

4.所选用的热交换器，应在工作状态（温度、压力）下安全有效地运行。热交换器的台数及单台容量，要有利于热负荷的调节。热交换器一般不少于两台，且其中任何一台停止工作时，其余热交换器能满足总热负荷的70%。

5.所有阀门的安装高度都要便于操作和维修，仪表的安装位置也应便于观察。对所有热力管道都应考虑热力补偿，并尽量利用自然补偿。同时，尽量避免在地下室设置热交换站，室内应有良好的通风条件。大型热交换站还应设置控制室与生活间。

四、换热站设备的选择

1.换热器的选择

换热器应根据供暖、通风及生活热负荷进行选择，一般换热器的出力为用户最大热负荷的120%～130%，换热器的出口压力，不应小于最高供水温度加20℃的相应饱和压力。

换热站内换热器的容量，可由单台或两台换热器并联供给。若两台换热器时，则每台换热器选型应按总热负荷的60%～70%考虑。设计时还应根据热负荷增长的可能性，考虑是否预留增装相应换热器的位置。根据热负荷的性质、输送距离、当地气候和热媒温度等因素确定是否设置调峰换热器。换热器一般分为立式和卧式两种，应根据换热站空间位置选择合理的型式，以便于安装和维护。

2.水泵的选择

水泵是保障热网系统高效运行的主要设备，其电耗大小不但对电资源有影响，也对运行成本及效果有显著影响。水泵的流量和扬程的选择与配置是十分重要的，选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少，反之电耗多，两者可相差20%左右。

系统的补水量是热网循环水量的2-4%，一般大型的热网系统取下限，小型的取上限。补水泵的流量一般取系统补水量的4～5倍。补水泵的扬程为补水定压点处的压力加3m～5mH2O。补水泵一般选用两台，互为连锁，其中一台为备用。补水系统的水质问题是很值得关注的，为了防止换热器及管道腐蚀、结垢，严重影响供热效果，降低热网寿命.因此要对补水水质进行严格控制，补水应采用除过氧的软化水、蒸汽采暖系统的凝结水或通过软化处理的工业水。

五、换热站安全保护设计

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。

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.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。

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。

六、结束语

通过对换热站设计及其问题的相关研究，我们可以发现，换热站的多项运用环境，对其设计等相关问题提出了新的要求，有关人员应该从换热站应用的客观实际出发，利用优势因素，研究制定最为优化可行的设计问题解决方案。

参考文献：

[1]朱宇.换热站的设计及运行中若干问题的探讨.中国科技纵横.2012（19）：11-13.

[2]王秀杰.换热站设计中换热器选型与节能设计相关问题探讨.城市建设理论研究.2012（09）：88-89.

[3]邹同华，杜建通等.板式换热器设计选型及使用中应注意的问题[J].设计与安装.2011（19）96-99.