技术交流丨高效节能换热站优化设计方案

高效节能换热站优化设计方案

一、总述

换热站是连接热源与热用户的极为重要环节，在整个供热系统中扮演着十分重要的角色。而绝大多数换热站三耗（热耗、电耗、水耗）指标比较高，浪费了大量能源。针对这种现象我们通过建设高效节能换热站和合理的控制策略来解决。
  二、高效节能换热站设计要求
  1、总的要求

1.1换热站内一二次网管径设计比摩阻要求不大于50Pa/m。
2、换热机组设计要求
2.1小型化和标准化

换热机组规模控制在3-5万m2左右，这样可以更好的对系统进行控制和调节，同时也能更好的解决二次网水力失衡的问题。

对换热机组供热规模进行标准化。建议5万㎡以下换热机组只设计0.5万㎡、1万㎡、2万㎡、3万㎡、4万㎡、5万㎡这6种规模，所有换热站只安装6种规模的换热机组，这样就可以对相同型号的设备进行冷备用，保证设备在供暖期的正常运行。

2.2机组管径设计原则

换热机组一二次网机组管径设计比摩阻不大于150Pa/m； 

换热机组总压降:一次侧≤0.05MPa；二次侧≤0.05MPa。

2.3 板式换热器设计原则

板式热交换器应为可拆卸式，每台机组配置一台板式换热器，换热量按机组设计热负荷确定，换热器污垢热阻的取值应能满足采暖期连续运行（6个月不清洗）的需要。

热交换器应用优质不锈钢，板片材料选用不锈钢316L，厚度≥0.5mm，密封垫片采用免粘卡扣式，耐温150℃，使用寿命≥5年，材质：EPDM。

换热器进出口处安装反冲洗球阀，反冲洗球阀建议口径如下：

板式热交换器压降:一次侧≤0.03MPa；二次侧≤0.03MPa。

2.4循环水泵设计原则

循环水泵采用单级立式管道泵，每台机组配置一台循环水泵（可以冷备一台同型号水泵），要求循环泵进出口软连接，软连接规格与机组母管口径相同，循环泵出口不需安装止回阀和关断阀门。循环水泵进出口需安装变径时，禁止在变径前段安装小口径的直管段。

循环水泵故障检修时采用关断机组总进出口的阀门进行检修。

2.5补水系统设计原则

建议低区系统补水方式采用一网补二网，中高区系统采用一网回水进水箱后在采用补水泵进行补水。

 一网补二网系统建议采用电动调节阀与电磁阀串联使用，调节阀调节流量，电磁阀的开关控制补水起停。

一网补二网系统工艺
2.6换热机组配套阀门设计原则

 换热机组一二次网总进出口设置关断球阀，其它位置不安装关断阀门，设备故障检修时关断一二次网总阀门进行检修。

2.7Y型过滤器设计原则

换热机组一次网供水、二次网回水侧需安装Y型过滤器，保证换热器的正常运行。在运行前期采用目数较大的小孔径的过滤网，在运行稳定阶段，采用小目数大孔径的过滤网，减小了机组运行阻力。

2.8地热系统换热机组设计原则

 地热系统换热机组采用混水设计，二次网供回水需设置混水手动调节阀。

2.9、高效节能换热机组工艺流程图

2.10、D高效节能换热机组结构设计图

换热机组数据说明：

1）换热机组负荷：1.5MW，供热面积3万㎡；

2）结构尺寸：长*宽*高=2000*1400*2000mm；

3）使用单位：哈尔滨市某供热公司（2016年投产使用）；

4）换热机组实测压降:一次侧≈0.045MPa，二次侧≈0.048MPa。

分析：

 ① 机组内关断阀门数量少，且采用焊接球阀（阻力低）；

 ② 机组内结构无直插焊接，全部采用大曲率半径的弯头连接（阻力低）；

③ 板式换热器一次侧设计压降≤0.03MPa，二次侧设计压降≤0.03MPa；

 ④ Y型过滤器配置大小两种目数的双层滤网（阻力低）；

 ⑤ 循环泵进出口直接变径无小口径的直管段（阻力低）；

 ⑥ 循环泵出口未安装止回阀（阻力低）；

 ⑦ 换热机组结构尺寸小（阻力低）；

 ⑧ 换热机组整体投资低。

2.11普通换热机组结构设计图

换热机组数据说明：

1）换热机组负荷：1.5MW，供热面积3万㎡；

2）结构尺寸：长*宽*高=4500*1700*2000mm；

3）使用单位：五常市某热力有限公司（2016年投产使用）；

4）换热机组实测压降:一次侧≈0.075MPa，二次侧≈0.095MPa。

分析：

 ① 机组内关断阀门数量多，且采用蝶阀（阻力高）；

 ② 机组内结构全部为直插焊接（阻力高）；

③ 板式换热器一次侧设计压降≤0.05MPa，二次侧设计压降≤0.05MPa；

④ Y型过滤器为单层滤网（阻力高）；

⑤ 循环泵进出口配套的阀门和管道与水泵管径相同（阻力高）；

 ⑥ 循环泵出口安装止回阀（阻力高）；

 ⑦ 换热机组结构尺寸比较大（阻力高）；

 ⑧ 换热机组整体投资高。

3、旋流除污器设计要求

旋流除污器设置前后阀门和旁通阀门，在运行前期关闭旁通阀门，运行旋流除污器，保护了板式热交换器和水泵；在运行稳定阶段，旁通阀门打开，关闭旋流除污器，减小了机组运行阻力。

4、分集水器设计要求

换热站二次网三个环路以上，建议设置分集水器，分水器上需安装手动调节阀，便于运行时环路间的平衡调节。
  5、保温设计要求

换热机组、站内设备及管道阀门均需保温。

6、流量计设计要求

流量计需安装在机组外，远离泵和阀等流动紊乱的影响。上游至少10D的直管段，下游至少5D的直管段。流量计的选型流速要准确，流速过高导致管网阻力增加，流速过低导致测量准确度降低。
  三、控制策略

1、基本控制策略：先做好换热站内平衡，有条件的做好二次网平衡，初步运行一个月将系统调整到最佳状态；制定每套系统的供热曲线，按曲线平均温度控制。

2、按需供热深度控制策略：对于具备条件的换热站使用深度控制策略，可通过对典型热用户部署室内温度传感器，将室内温度引入到供热控制系统中参与调控，实现按需精准供热。

四、高效节能换热站三维设计图

五、能效分析

高效节能换热站可大大减小不平衡损失与电耗，水耗，总的来说热耗可减少20%到25%，电耗可减少20%到30%，水耗达到了≤20KG/㎡（一个采暖期）。

来自：供热节能知识分享

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