换热站设计与工艺控制基础

换热站虽小,但是配备很全面,换热站工艺涉及到:系统划分;负荷计算;换热器选型;循环水泵(如有混水泵)设置及选型;水处理,定压补水形式的确定及设备选型;设备布置及管路设计等。所以,对换热站工艺做一些基础剖析有助于其他冷热源系统的设计,其中包含的基础理论都是相通的。

换热站热力系统由一次网供回水系统、二次网供回水系统、补水系统、热计量系统组成,各部分之间相互关联相互作用。热源经过一次网供水管路进入热交换器,经过充分的热交换后,再由一次网回水管路流回热源。而二次网中的水在热交换器中充分受热后经二次网供水管路进入热用户,用户取得热量后,二次网循环泵将水通过二次网回水管路再进入热交换器,如此循环供热给用户。

换热站本身不产生热,它只是热量的“搬运工”,热力公司一般是“望天烧煤”,根据室外的温度来计算当天的燃煤量,从严格意义上讲,换热站设备容量选择过大只会增加投资与运行成本,甚至加剧失调程度,对合理的热量输配意义不大。所以换热站设计一定要注意负荷计算的准确,按照《城镇供热管网设计规范》要求:热力设计时宜采用经核实的建筑物设计热负荷;当无建筑物热负荷资料时,按面积热指标计算负荷。以下表格是供暖面积热指标推荐值:

对于热指标计算负荷一定要注意分区对热指标的影响,取表中住宅热指标为例:住宅采取节能措施热指标为40-45W/㎡,中低层高住宅选择这个热指标没有问题,但是针对超高层的住宅,由于风压与热压的共同作用加大,低区冷风渗透热指标在40-50 W/㎡左右,高区没有冷风渗透,造成低区与高区的热指标会差异很大,低区热指标70W/㎡左右,高区热指标仅仅为20W/㎡左右,所以所有分区都“一视同仁”选择40-45 W/㎡去计算负荷就会出问题,容易造成低区设备容量偏小而不热;高区设备容量偏大,造成不必要的浪费。

再看一下关于换热器台数设置要求,根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》8.11.3换热器的配置应符合下列规定:

1、换热器总台数不应多于四台。全年使用的换热系统中,换热器的台数不应少于两台;非全年使用的换热系统中,换热器台数不宜少于两台;

2、换热器的总换热量应在换热系统的设计热负荷的基础上乘以附加系数(供热及空调供热附加系数为1.1-1.15),供暖系统的换热器还应同时满足本条第3款的要求;

3、供暖系统的换热器,一台停止工作时,剩余换热器的设计换热量应保证供热量的需求,寒冷地区不 应低于设计供热量65%,严寒地区不应低于设计供热量的70%。

首先验算一下为什么严寒地区了保证一台停止工作剩余换热器的设计换热量不应低于设计供热量的70%,以哈尔滨地区为例,(24.2+18)×0.7-24.2=5.34℃,这时室内温度为5.34℃。保证室内最低温度5℃以上。

再以哈尔滨为例分析换热器设置台数,根据以上三条内容可以总结出,换热器可以设置2台、3台或者4台,但是为了保证一台停止工作剩余换热器的设计换热量不应低于设计供热量的70%,2台换热器时,单台换热量为设计供热量的70%,换热器总容量为140%设计供热量;3台换热器时候,单台热量为设计供热量的40%,换热器总容量为120%设计供热量;4台换热器时候,单台热量为设计供热量的30%,换热器总容量为120%设计供热量。这样可以同时满足规范三条标准。同时,可以看到选择2台换热器时总供热量比3台或者4台多出20%供热量,意味着相同规模下设备造价也高出将近20%,所以在单台板换片数控制在60-120片的基础之上,规模较小的供热区域设置2台,140%设计供热量;规模中大型区域设置3台或者4台换热器,120%设计供热量,对换热器的选型计算时都已经有了较大的余量系数,所以热负荷不用再额外乘余量系数了。

循环水泵——供热系统的“心脏”

将循环水泵比作供热系统的“心脏”一点不为过,科学的选择循环水泵是保证供热系统节能、合理运行的保障,所以应注意以下几个方面:

1、流量与扬程的余量系数要匹配

对于固定的供热管网,其压力损失与流量的平方成正比。因此,水泵扬程的余量系数应是流量余量系数的平方,二者才能匹配。例如,流量的余量系数为1.05,则扬程的余量系数为1.052=1.10。如果二者采用相同的余量系数,会造成变频运行时扬程不够用情况。

2、杜绝“大马拉小车”

循环水泵的功率与流量和扬程的乘积成正比。也就意味着,流量的余量系数为a,则功率的余量系数为a3,在设计过程中有根据板换容量来计算循环水泵参数的,以设置两台板换为例,两台换热器的总容量为供热量的1.4倍,也就意味着循环流量余量系数为1.4,泵的功率的余量系数为1.43=2.744倍,导致“大马拉小车”造成极大的浪费,即使运行时变频调节,也会因为余量系数过大,水泵工作点偏离合理工况区域,效率下降导致节能不明显。所以余量系数应略有富余,杜绝“大马拉小车”。

3、循环水泵并联尽量1+1接近于2

众所周知,相同的两台或者多于两台水泵并联运行时,流量是1+1大于1小于2的关系,1+1越接近于2,并联总流量比单台流量增加越多,越有现实意义,将并联流量增量定义为⊿G,通过管路特性曲线与水泵性能曲线来定性分析⊿G的影响因素,简单的将泵的特性曲线分为平台型和陡降型,将管路曲线分为缓升型和陡升型,则它们可以有四种组合,如图所示:

泵特性曲线陡降型与管路特性曲线泵曲线的陡降型与管路曲线的缓升型结合⊿G最大,泵曲线的平坦型与管路的陡升型结合⊿G最小,其他两种组合⊿G居中。当然,所谓的平坦,陡与缓都是相对而言,并没有量的界定,但可以帮助我们朝什么方向努力去增大泵的并联增量,使得1+1更接近于2。

混水节能有潜力:

如图所示,设定指定的条件:二次供回水总流量相同都是G,供回水温度、温差相同都是60/50℃供回水,主要是针对地热用户。图a为非混水型式,平时的常规做法;图b为混水型式。为方便对照分析,简化忽略泵的效率等因素。非混水型式:两台循环泵流量G/2,扬程H,功率ρgGH/2;混水型式:循环泵流量G/2,扬程H,功率ρgGH/2,混水泵流量G/2,扬程(H-h),其中h是换热器阻力,功率ρgG(H-h)/2。

混水型式节能功率=ρgGH/2+ρgGH/2-ρgGH/2-ρgG(H-h)/2=ρgGh/2,所以可以直观的看到相对于非混水型式,混水型式一半的总流量可以不经过换热器直接与20℃温差的水1:1混合供给用户,相应的节省了一半总流量在换热器的总阻力损失,对比于非混水型式,具有可观的节能效果。

利用水压图分析讨论循环水泵、补水泵的布置方案:

设定条件,补水泵扬程=最高用户高度H+5m,换热器压力损失为h1,供水压头损失为h2,用户压力损失为h3,回水压头损失为h4,则循环水泵扬程为h1+ h2+ h3+ h4。

1、常规做法将循环水泵与补水泵的设置在换热器之前,如图所示,由于补水泵设置在循环水泵吸入口出处,运行时,动压线都在静压线之上,可以看到,换热器处在压力最高一段动压线,此设置方案适宜中、低采暖区域,经过换热器的压力损失,可以降低用户的工作压力。但是当对于高层或者超高区域采暖系统,由于静压很大,运行时换热器经受更大的工作压力,影响换热器的使用寿命,降低运行可靠性。

2、对以上设置进行演变,循环水泵、补水泵设置在换热器后,如图所示,由于补水泵设置在循环水泵吸入口之前,所以动压线都在静压线之上,循环水最后经过换热器,所以可以有效降低换热器工作压力,与之前布置方案比较,供回水管路、用户都在更高的压力区间,采暖系统底层的采暖设备承压较大,所以此布置方案可以进一步优化。

3、进一步优化方案,循环水泵换热器之前、补水泵换热器之后,如图所示,换式换热器工作压力区间在静水压线以上,从而整体降低动水压线高度,适宜高区采暖系统。同时,从水压图上可以看到,回水动压线整体在静水压线之上,对于静水压线很高的采暖系统,可以再进一步优化。

4、再再演变,循环水泵换热器之前、补水泵换热器之后,旁通定压,如图所示,靠调节阀旁通管上的两个阀门M和N的开启度,可以控制网路动水压线升高或降低,如将旁通管上阀门M关小,作用在E点的压力升高,当阀门M完全关闭,则J点压力与E点压力相等,动压线B-C-D-E在静压线之上,与之前设置方式相同。反之,如将旁通管上的阀门N关小,网路的动水压线可降低。对高层或者超高层采暖系统,就可以按以上类似的调节方式,进一步将回水干线动水压线降低到静水压线之下,从而达到以上几种方式里面换热站设备及管路相对最低的工作压力,所以旁通定压具有良好的调节动压曲线功能,可以有效降低高层或超高层采暖系统的承压,延长设备管路使用寿命,提高工作可靠性。

通过以上几种水泵布置方案及定压点的比较分析,可以得出这样的结论,对于中低区采暖系统,一般按常规布置方案,循环水泵布置在换热器之前,补水定压点设置在循环水泵吸入口之前。对于高层或者超高层区域的采暖系统循环水泵换热器之前、补水泵换热器之后,旁通定压具有较大的优势。

热力设计院几种常用的定压方式及适用范围:

1、气压罐定压:

适用于水质净化要求、含氧量要求较高的采暖循环水系统,易于实现自动补水、自动排气和自动过压保护等,一般用于中小型规模采暖系统,当在较大规模采暖系统中,对应所选择的膨胀罐尺寸较大,占用更多换热站面积、空间,所以平时不用于较大规模采暖系统。

2、变频补水泵定压

适用于供热规模较大的采暖系统,补水量与系统的水容量正比关系,即系统的水容量越大,缺水机会越大,相应的补水量也越大。《采暖空调循环水系统定压》图集中规定变频补水定压方式不适用于2500kw以下的采暖、空调系统,相当于住宅用户5.5万平米-6.5万平米左右的规模。因为当采暖规模较小时,补水量较小,会导致某一时段变频补水泵补水量过小,压头不足的情况,从而导致系统出现倒空,容易空气漏入。

3、一级网定压补水二级网

适用于改造项目,或者换热站面积紧张,没有条件设置水处理及补水设备的情况,当一级网给水压力满足二级网低区或者多层用户补水定压要求时,设置减压阀或者压力调节阀直接一级网给二级网补水定压,然后再从低区系统取水利用补水泵给高区用户定压补水,这种补水定压方式可以节省换热站建设、运行成本,但是一级网与二级网压力相互影响,而且增大热源的补水量,是一种非常规补水定压方案。

本段节选自:姜毅《关于民用换热站设计的几点基础分析》,来源于互联网。

换热站工艺控制理论:

换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备,仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数(压力,温度和流量),使供热、用热达到安全经济运行。

换热站的工作原理简图:

换热站控制系统组成:

换热站控制系统由以下三部分组成:

控制系统整体框架图:

换热站的分类:

根据热网输送的热媒不同:可分为热水供热换热站和蒸汽供热换热站;根据供热形式的不同:可分为直接连接、间接连接和混水供热三种方式。

三种供热形式应用分析:直接连接系统在运行中仅仅是进行流量分配,运行调节容易,但是受到供水温度不能太高的限制,使得一级网管径较大,首站循环泵也较大,运行起来相对弊病太多。

间接连接的特点是一、二次网互相隔离,彼此独立,运行调试相对简单,因此应用广泛。

混水供热处于直接和间接连接之间,运行工况比较复杂,在实际运行中比较少见,但由于混水系统一方面能加大一次网供回水温差,另一发面,和直供及间供相比有较大的节能空间,在有热网自动控制系统的配合下,其应用也得到了越来越广泛的认可。

汽水换热站工艺:

由热电厂生产的高温蒸汽经管网输送到换热站,送入到换热器与冷介质(水)进行充分的热交换,蒸汽形成的凝结水,经疏水器聚集到凝结水箱中,由热用户回来的二次低温回水在换热器中与蒸汽进行热交换以后,进入到采暖管网中进行供暖,从管网中回来的水,经除污器除污后进行下一轮的循环,补水泵及时补充因管网跑冒滴漏等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形成稳定的运行状态,控制台通过各种感应器对设备的运行情况的监控,随时掌握、了解换热站的运行情况,并作出相应处理。

根据循环泵放置位置的不同,汽水换热站可分为:

供水直供汽水换热站原理图:

回水直供汽水换热站原理图:

汽水换热站启动工作过程:

开启蒸汽主阀门进行管道暖管,其规程详见热网运行检修规程。

蒸汽压力稳定后,打开换热器疏水阀门,关闭疏水阀旁路阀,逐渐打开换热器进气阀门,使换热器内冷水逐渐被加热至要求供水温度。

当分水缸上供水温度达70摄氏度时关小换热器蒸汽阀保持送水温度最高不超过90摄氏度。

根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达到节能降耗的目的。

当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补水升压,但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压力在2-3kg/cm2,并应保证二次网所供热用户的最高建筑的采暖系统充满水。

汽水换热站停止工作过程:

关闭换热器进气阀,停止对循环水加热 。

逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循环泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停补水,或放水 。

热水网停止后,应充水养护。如检修需放水时,检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水为准(0.5 kg/cm2)。

汽水站优缺点分析:

汽水换热站的优点在于一次侧蒸汽介质的输送靠自身压力,不用循环泵,可降低输送成本;且汽水换热二次侧供水温度相对更高,可减小用户取暖设备的大小,降低成本。

汽水换热站的缺点在于当二次侧的循环泵出现故障停止运行时,二次侧的水停止流动;若不能及时关闭一次供的蒸汽阀门,则二次侧的水将会汽化,导致换热器二次侧的压力增大,因此,会有爆炸的危险。

由于汽水站无论从运行还是安全等方面来看,都有很大的弊端,所以现在应用已经很少。

回水直供汽水站可用于多层用户供热。

供水直供汽水站可用于小高层、高层用户供热。

汽水站的自动控制:

通过调节一次侧蒸汽调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过调节补水泵的频率来控制二次侧压力;通过调节循环泵的频率来控制二次侧流量(压差)。

一次高温蒸汽管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次侧高温蒸汽的流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。

系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部PID控制,自动恒定供回水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由PLC给定。

系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输送至补水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部PID控制,自动恒定回水压力,设定值可以通过变频器设置,也可以通过PLC给定。

补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管的电磁阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,电磁阀门关闭,停止注水。

水水换热站工艺:

由热力公司加热后的高温热水经管网输送到换热站,送入到换热器与流经用户的二次低温回水进行充分的热交换,交换后的一次热水流经一次回水管道送回热力公司首站继续加热循环,加热后的二次回水进入到采暖管网中进行供暖,从管网中回来的水,经除污器后进行下一轮的循环,补水泵及时补充因管网跑冒滴漏等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形成稳定的运行状态,控制台通过各种感应器对设备的运行情况监控,随时掌握,了解换热站的进行情况,并作出相应处理。

根据循环泵放置位置的不同,水水换热站可分为:

供水直供水水换热站原理图:

回水直供水水换热站原理图:

水水换热站启动工作过程:

缓慢打开高温水供水主阀门、换热器高温水供水阀门,向换热器内注入高温水,观察换热器进出口压力表,换热器内压力逐渐升至工作压力。

换热器供水温度达到70摄氏度时,关小换热器高温水供水阀保持供水温度最高不超过90摄氏度,保证高温水回水温度不超过55摄氏度。

根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达节能降耗的目的。

当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补水升压。但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压力在2-3 kg/cm2,并应保证二次网热用户最高级住户的采暖系统充满水。

水水换热站停止工作过程:

关闭换热器高温水供水阀门,停止加热 。

逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循环泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停补水,或放水。

热水网停止后,应充水养护。如检修需防水时,检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水为准(0.5 kg/cm2)。

水水站优缺点及应用分析:

优点:热能利用率高,热损失小热水采暖系统的蓄热能力高,热稳定性好,因此现在多用水水换热站供热。

缺点:造价高、消耗电能大。

水水站多用于高层用户供热,也可用于多层和小高层用户供热。

水水站的自动控制:

通过调节一次供水调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过调节补水泵的频率来控制二次侧压力;通过调节循环泵的频率来控制二次侧流量(压差)。

一次供水管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次供水的流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。

系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部PID控制,自动恒定供回水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由PLC给定。

系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输送至补水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部PID控制,自动恒定回水压力,设定值可以通过变频器设置,也可以通过PLC给定。

补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管的电磁阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,电磁阀门关闭,停止注水。

混水换热站的原理:

采用混水换热以后,系统一次侧和二次侧之间不再相互独立(补水系统安装在首站即可),为避免换热站之间出现水力失衡,整个系统必然要保证一次网定压,然而,系统各个换热站地势标高不一样,而且,即使地势标高一样的地方,各个站所带的楼层高度也不完全一样。

系统既要保证一次网供回水定压,又要满足热负荷的供热需求,因此,如何选择一种合理的供热形式,是混水换热系统所要解决的首要问题。根据混水泵所在位置的不同,混水换热站可分为以下三种形式:供水直供型、回水直供型和混水直供型。

供水直供型混水站:

应用场合:换热站高程较低,或者小区建筑较高的场合。

原理分析:为保证一次回水定压回流,二次回水压力须大于一次回水压力(站内部分)。循环泵安装在二次供水侧,可以满足小高层用户的供暖需求,同时产生更大的二次回水压力;当换热站高程较低时,一次回水压力(站内部分)就会小于一次回水定压值,也就能更好的保证一次回水定压回流。

回水直供型混水站:

应用场合:换热站高程较低,或者小区建筑稍低的场合。

原理分析:为保证一次回水定压回流,二次回水压力(泵出口侧)须大于一次回水压力(站内部分)。循环泵安装在二次回水侧,可以为压力较低的二次回水提升压力,同时为避免一次供水回流,混水泵出口压力不能太大,这就限制了二次供水压力,这样就只能为楼层较低的用户供热;由于一次回水管道阀门右侧的压力足够大,即使换热站高程较低,也可以保证一次回水定压回流。

混水直供型混水站:

应用场合:换热站与首站高程基本一致,或者用户为多层的场合。

原理分析:为保证一次回水定压回流,二次回水压力(泵出口侧)须大于一次回水压力(站内部分)。循环泵泵安装在二次供水侧,可以为压力较低的二次回水提升压力,同时为避免一次供水回流,循环泵出口压力不能太大,这就限制了二次供水压力,这样就只能为楼层较低的用户供热;由于一次回水管道阀门右侧的压力足够大,即使换热站高程与首站基本一致,也可以保证一次回水定压回流。

混水站的应用分析:

混水供热大多采用混水直供换热站。

对于一次水供、回水压力正常的混水站即具有足够资用压头的混水站,只需要在供回水管道之间,增加一条混水管道,混水管道上增加混水泵和调节阀,并在一次供水的管道上增加调节阀,既可以实现混水运行。

供水压力不足情况下采用供水直供型。

对于二次侧供水压力不足的混水站,需要将混水泵安装在二次供水管道上,用于提高二次供水压力,并在一次供水管道和一次供、回水管道之间的混水管道上同时安装调节阀。

回水压力不足情况下采用回水直供型。

对于二次侧回水压力不足的,需要将混水泵安装在二次侧回水管道上,用于提高二次回水压力,并在一次供水管道和一次侧供、回水管道之间的混水管道上同时安装调节阀。这种形式多用于整个混水供热系统的末端混水站。这种形式应用比较少见。

混水供热控制方式:

混水运行的技术要点是:第一,满足各混水站一次高温水与二次混合水设计混合比的要求;第二,满足各混水站之间混合比的稳定和流量平衡的要求。 根据目前的技术水平和设备能力,能够达实现上述要求的比较可行的混水供热的控制方法有以下三种:

使用电动控制阀加流量计实现混水供热

使用自力式流量控制阀实现混水供热

使用自力式阻力平衡阀实现混水供热

使用电动控制阀加流量计实现混水供热:这种方法一般都配备与自动控制系统配合。每个电动调节阀后安装一台流量计。运行时,根据二次侧的温度或一次侧与二次侧的流量反馈信号,调整电动控制阀的开度,使得各个混水站的一次、二次流量混合比达到设计值。

这种方法的优点是,可以灵活的调节各个混水站一次侧高温水和二次侧混入水的混合比,自动化程度高。缺点是造价高。

使用自力式流量控制阀实现混水供热:这种方法比较简单方便,只需将前面讲的混水供热的形式中的调节阀变成自力式流量控制阀即可。由于自力式流量控制阀具有恒流量的功能,只要将各个混水站一次水、混合水的流量按设计值设定好,各个混水站的一次高温水与二次混入水的混合比就能通过自力式流量控制阀自动完成并保持恒定。

这种方法的优点是,简单方便可靠,混水站之间平衡度高,造价低。缺点是混水完成后整个系统只能定流量运行,灵活性差。

使用自力式阻力平衡阀实现混水供热:使用自力式阻力平衡阀实现混水供热,需将前面讲的混水供热的形式中的调节阀变成自力式阻力平衡阀。具体调节时分两步完成,第一步,根据各个混水站一次水、混合水的流量按设计值设定好各自的流量,各个混水站的一次高温水与二次混入水的混合比通过自力式阻力平衡阀自动完成并恒定;第二步,锁定一次侧或二次侧自力式阻力平衡阀。这一步完成后,就可以根据天气情况改变一次侧高温水或二次侧混入水的流量而整个系统还保持平衡状态。

这种方法的优点是,调节灵活度比较高,方便可靠,造价低,混水站的一次侧或二次侧可以实现等比例的变流量运行,达到进一步节省电耗的目的。缺点是一次侧和二次侧不能同时变流量运行。 由于自力式阻力平衡阀刚刚问世,所以其应用很少见。

混水站的自动控制方式一:混水供热系统通过调节一次侧电动调节阀控制二次侧供水温度,通过调节循环泵频率控制二次侧流量(压差),二次侧压力由首站循环泵调整确定。

一次供水管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次供水的流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部PID控制,自动恒定供回水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由PLC给定。

混水站的自动控制方式二:建议采用两台电动调节阀,一台放置在一次供水测,另一台放置在一次供、回水管道之间的混水管道上。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,当二次供水温度低于设定值时,一次供水侧电动调节阀开度增大,另一台电动调节阀开度减小,从而使混合后的二次供水温度增加到设定值,当二次供水温度高于设定值时,反之。这样就可以保证二次侧供水温度的合理稳定。

混水站优缺点分析:

混水站的优点:

a.与换热站形式的间接供热相比,省去了换热器和换热站内的补水系统,具有占地面积小、工程造价低、热损失小的优点;

b.与直供系统相比,可以降低一次管网的管径,减少循环水量,节省投资和节省水泵的电耗。

混水站的缺点:

混水供热技术对于调节控制水平的要求比较高,一次高温水与二次混入水的配比难于控制、各个混水站之间的容易出现水力失衡。

间接连接和混合连接联合应用换热站:

目前的供暖系统中,地板辐射采暖与散热器采暖两种形式并存的情况十分普遍,通过散热器采暖采用间接连接、地板辐射采暖采用混水连接的方式,在满足散热器采暖用户供水温度的同时通过调节混水比使地板辐射采暖用户得到所需的供水温度,不仅解决了地板辐射采暖用户室温偏高的问题,并且达到节能的目的。

混合型换热站原理图:

水水直混式换热机组介绍:

该机组主要由混合罐、循环泵、回水加压泵、温控装置、控制仪表及控制柜等部分构成。本机组换热效率高,制造成本低,节能效果显著,其主要特征在于一次高温水和低温二次水在混合罐中之直接混合换热,并充分利用一次水的压力,最大限度的降低二次水的循环水泵功率。机组有如下特点:

1、换热效率高达100%。由于高低温水部分或全部进行充分混合,高低温回水无温差运行,且没有结垢存在的热阻,故换热机组效率高达100%,远远高于板式和管壳式换热机组。

2、节能效果显著 。

汽水直混式换热机组介绍:

热敏传感换热机组是汽水直混式热交换机组。该换热机组以高效热敏传感换热器为主机,将通用换热站内循稳压系统、控制系统等高度集成于一体,充分利用了当代流量变频控制、热量自动监测控制、远传网络通信控制等先进技术,使机组最大限度的实现自动化、智能化。整个机组统筹兼顾组合精良,量身定做,机组整机出厂,安装快捷方便,安装费用极低。

换热站循环泵的布置方案:

循环泵放置在换热器前端,即在热用户系统中放热后的回水进入换热站,先行流经循环泵,对水流进行加压处理后,低温回水再经过换热器与一级管网的高温高压热水进行热量交换,变成符合热用户系统温度和压力的供水,经过流量调节和分配,输送到不同的热用户室内系统。

循环泵放置在换热器后端,即在热用户系统中放热后的回水进入换热站,先行流经换热器,低温回水经过换热器与一级管网的高温高压热水进行热量交换,再进入循环泵,对水流进行加压处理后,变成符合热用户系统温度和压力的热用户供水,经过流量调节和分配,输送到不同的热用户室内系统。

换热站循环泵布置方案的比较:

对于方式一,热用户的低温低压回水先行进入循环泵,则对于循环泵的温度要求较低,只需考虑系统的总阻力,能够满足最末端用户的需求即可,循环泵出口的压力值为系统中的压力最高点,由于一般的板式换热器对水流产生一定的流动阻力,当用户回水经过换热器后,即可消减部分压力,换热站出口及热用户入口的水压相对低一些,对于热用户室内系统来说,运行压力较低,可很好的保证散热设备的正常运行和稳定的压力。但对于换热器的要求相对提高,由于加压的回水对于换热器的冲击,换热器二次侧所承受的压力较大,对换热器的耐压等级和密封垫有较高要求。

对于方式二,二级回水在热用户室内系统及管路中放热后,沿途损失了大部分压力,此时低温低压回水进入换热器,流经换热器的流速较低,要克服换热器内的阻力,就必须保证回水在进入换热器前至少还要保持必要的压力,这就意味着,水流在热用户系统中必须保持一个较高的压力,以保证回到换热站后顺利流经换热器,对于承压能力较低的热用户系统是很危险的,难免会有散热器爆裂或滴冒跑漏的问题。但对于换热器的压力冲击较小,便于换热器的维修保养和延长使用寿命。经换热后的水流进入循环泵加压后,给热用户供出。

循环泵放置在换热器出口处的弊端:

二级网循环水先流经换热器,再经过循环泵,使循环泵长期处于高温运行状态中,对水泵的寿命会有较大影响。

由于水温较高,循环泵入口处的汽化压力会降低,使此处的水极易产生汽化,导致水泵叶轮产生汽蚀现象,影响水泵的工作性能,不利于安全运行。

补水系统的定压点在循环泵的入口处,由于补水温度低,循环水温度高,过大的温差会造成较大的水流冲击,不利于运行的安全和稳定。

由于循环水经过循环泵加压后直接输送至热用户端,对于用户系统来说,须承受较高的系统压力,对用户系统的运行维护及寿命都有一定影响。

换热站循环泵布置方案的总结:

根据不同的采暖系统和供暖方式采用不同的布置形式,方式一可普遍用于大多数采暖系统换热站中,方式二可用于高层建筑高区的铸钢暖气片采暖系统、低温热水地板辐射采暖系统的换热站中。布置形式可根据实际情况灵活运用,也可结合使用,以最大的节能优化方式实现优质的供暖服务。

本段取材于:烟台德尔自控技术《换热站工艺控制理论详细介绍》。

暖通南社整理编辑。

发布于 2019-08-16