集中供熱系統熱力站優化設計的思考與建議

張蕊

摘要：傳統供熱領域對熱力站的建設無論在行業標準還是設計規范上都僅是寬泛籠統性的要求和指導，而多數從事熱力企業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，為企業的生產運營帶來困擾。開展集中供熱系統熱力站的優化設計，為熱力企業提供更好的技術方案，將是提高供熱企業管理水平，推動行業發展的一個重要因素。本文從熱力站的規模、布置，設備選型，工藝流程等多個方面提出優化設計的技術措施，希望能夠對行業有一定的積極作用。

關鍵詞：熱力站;優化設計;設備選型;工藝流程

前言

當前，隨著我國集中供熱事業的迅速發展，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，為熱力站的優化設計提供了基礎。同時，開展熱力站優化設計也力求解決傳統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，滿足熱力企業管理人員的迫切希望。

一、熱力站優化設計原則

熱力站的優化設計原則應是以保證熱力站系統安全運行和保障供熱質量為前提，以簡化工藝、節能降耗為突破點，以提高熱力企業管理水平，促進行業發展為目標。所有從事供熱行業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境要求，科學合理的開展優化設計工作。

二、熱力站選型與布置

熱力站的數量、規模，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模和數量尤為關鍵。現有行業規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，以每小區設一個熱力站為宜，舊的居住小區，利用原有小區的室外管網和原有采暖系統，以盡量減少熱力站的數目，減少小區管網投資;工業熱力站，通常一個單位或數個臨近單位共用一個。多數設計院、熱力企業都按照上述要求進行建設。實際中存在的問題是，隨著城鎮集中化的進程，房地產行業迅速發展，城市中單個小區樓棟數量多、樓層高的有很多，單個小區供熱面積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。

通過開展實際的優化設計，應該因地制宜的確定熱力站的規模和位置，這就給設計人員和熱力企業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、促進供熱節能降耗提供保障。

三、熱力站的安全與環境要求

熱力站應在布置合理的基礎上，做好相關的安全與環境要求，改善工作人員的作業條件，保證作業人員安全;改善熱力站設備的環境，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，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，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，既能滿足安全穩定經濟運行供熱需求，又能簡化系統，是進行熱力站設計的關鍵。因供熱系統中換熱器和循環水泵所占比例大、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。

循環水泵選擇應保證設備在系統中能夠安全、高效、經濟地運行，合理確定它的型式、臺數、規格、轉速以及與之配套的電動機功率。在選型時所選的循環泵應滿足系統中所需的最大流程和揚程，同時要處于循環水泵的最佳工況點，盡可能接近系統實際的工作點，且能長期在高效區運行，以提高循環水泵長期運行的經濟型;循環水泵的流量—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生變化時，循環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。多臺并聯運行時宜選擇G-H特性曲線較為陡峭的水泵，這樣并聯的效果會明顯;循環水泵單臺容量、臺數的確定應結合運行調節方式來選擇。循環水泵電機功率大于15kW的換熱機組，在循環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水泵;力求運行時安全可靠、平穩、振動小、噪聲低、抗氣蝕性能好。

熱力站的補水系統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補水。對于熱力站水箱的選型，受供熱負荷的季節性特點，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生。

五、總結

集中供熱熱力站的優化，是一個持續的系統工程，每一次的優化對于企業都是受益匪淺的，不僅體現在降低工程造價上，同時也為供熱企業降低人員工作強度、改善生產現場環境、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，進行創新。

參考文獻：

[1《]實用集中供熱手冊》2014年版李善化康慧等編著[2《]城鎮供熱管網設計規范》CJJ34-2010

[3《]城市供熱規劃規范》GB/T51074-2015

[4《]城鎮供熱管網結構設計規范》CJJ105-2005

[5《]城鎮地熱供熱工程技術規程》CJJ138-2010

[6《]城鎮供熱用換熱機組》GB/T28185-2011

[7《]城鎮供熱用單位和符號》GB/T34187-2017

[8《]城鎮供熱管網工程施工及驗收規范》CJJ28-2004