供暖热力站的节能实施方案范文

方案 时间:2018-09-11 我要投稿

  一、节能规划

  水-水换热的热力站主要设备有换热器、循环水泵、补水泵、软化水设备、补给水箱、除污器;电器、自控、仪表柜。

  正确选配热力站设备是节能工作的基础,热力站的设备选用应该全面统筹考虑,既要节省初期建设的投资,还应论证分析运行中的成本费用,在设备使用寿命的期限内,找到一个设备购置的最佳点,达到在保证设备安全运行,供热质量达标的前提下节能降耗。

  (一)换热器

  1、热交换设备的选型正确与否直接影响着换热效率及能耗大小。《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ 26-95中 5.2.4条是这样规定的:“在设计热力站时,间接连接的热力站应选用结构紧凑,传热系数高,使用寿命长的换热器。换热器的传热系数宜大于或等于3000W/(㎡·K)。”因此选用换热器的要点如下:

  1.1换热器的选配应遵照CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》10.3.10(P43)条进行;换热器设备的布置应遵照CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》10.3.11(P44)条进行。

  1.2板式换热器水流速在0.5m/s时,传热系数一般为4500~6500W/(㎡·℃)。所以在水-水换热系统选用不锈钢板片的可拆卸板式换热器为最佳选择。

  2、换热器形式

  热源温度与采暖温度的温差较小的系统(如散热器采暖)可选用等截面(对称)型板式换热器。热源温度与采暖温度的温差较大的系统(地板辐射采暖)可考虑选用不等截面(非对称)型板式换热器;这样可以减少换热面积15%~30%。

  3、一二次侧的进出口管径

  为了降低站内管道系统阻力损失,选配换热器的一二次水的进出口管径不易过小,最大流速要控制在0.5m/s以下,如果管径小流速过高,可在进出口之间加装旁通管和调节阀门。单台换热器(一二次侧)的进出口管径最小不能小于热源和供暖系统总供回水管道一号。两台以上换热器的进出口管径总的流通面积不能小于系统总供回水管道的80%。

  4、配置台数及单台板片数量

  4.1用户采暖面积较小的系统(5万㎡以下)可选用1台换热器;用户采暖面积5万~15万㎡的系统可考虑选用2台换热器;大于15万㎡的系统可考虑配置3台以上。

  4.2单台板片数量不宜过多,不要超过制造厂家产品样本中所列出换热器单台最大的板片数量。

  5、有效换热面积

  考虑到热源厂输送的高温水在实际运行中的温度及流量参数不能达到设计参数等因素,为了保证实际运行状态下的换热量和换热效率,换热器选配时的实际有效换热面积最好比计算出的所需换热面积增加20%~30%。

  6、总压降

  一次侧≤30KPa;二次侧≤50KPa。

  7、板片材质

  根据热源和采暖水质中氯离子的含量大小,板壁(介质)温度在100℃条件下,氯离子含量小于20mg/L的可选用304的材料,大于20mg/L小于50mg/L时要考虑选用316L的材料。

  (二)循环水泵

  水泵的实际工作点不是完全由水泵本身决定的,而是由水泵及其管路系统共同决定的。管路系统的特性由包括管路系统在内的整个水泵装置及实际工况决定,与水泵本身的特性无关。所以循环水泵的流量应与采暖系统的计算流量相匹配,扬程应与管网系统的总阻力损失相符合;过大或过小都会影响水泵的运行效率。

  1、 循环水泵应遵照CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》10.3.5(P42)条选配。

  2、 选择循环水泵时首先应对各个水泵制造厂家样本的参数分析对比,选择高效节能型,即在相同(或接近)流量和扬程的前提下,配用的电机功率较低的泵型。

  3、 根据热负荷认真计算统计系统总流量,所选水泵的流量不应大于设计流量的10%。

  4、认真计算热力站内、室外管网系统及最远(最不利点)用户的系统总阻力,所选水泵的扬程按管网系统总阻力最多加15~30KPa。

  5、 如果热力站供热区域的用户热负荷固定不变时,所选水泵的运行台数最好为一台,另加一台备用即可。考虑到当两台以上相同规格型号的水泵并联工作时,流量不会等于单台水泵单独运行时流量的累加;而是会有流量减小的因素,所以并联台数不宜过多。

  6、水泵制造厂家的样本上,一般同一规格型号的水泵列出了三组流量和扬程等参数,在选配水泵时依据计算的系统流量和扬程参数,应选择中间一组最接近设计参数的泵型,因为这组的效率最高。

  (三)补水泵

  热水采暖系统热力站中的补水泵的作用有两个,一是向系统管道内补水,二是系统的定压。

  1、选择补水泵应符合CJJ34- 2010《城镇供热管网设计规范》10.3.8条的规定。

  2、 采暖管网系统的最高点低于40米时可采用单级单吸离心式水泵;超过40米时,建议选用多级单吸离心式水泵。因为查水泵样本得知,水泵扬程高于40米,在相同的扬程和流量下,多级水泵配用的电机功率要比单极水泵配用的电机小一个等级。

  3、为了节约电能,补水泵的启停(补水和定压)控制宜采用变频调速器控制。

  (四)软化水设备

  热力站目前常用的主要有两种软化水设备,一是传统的固定床钠离子交换器,二是全自动钠离子交换器。

  1、水质标准应达到CJJ34- 2010《城镇供热管网设计规范》表4.3.1 “热力网补给水水质要求”的各项指标。

  2、固定床钠离子交换器

  由钠离子交换器、盐水罐(池)、盐水泵、阀门、管道和仪表等组成。它是一组最传统、运行稳定、出水量大、水质高的软水设备。

  在热源厂首站和大型热力站中可选用此种软水设备。

  3、全自动软水器

  所谓全自动软水器就是软水器的运行及再生过程,以及每一个步骤都实现了自动控制,并采用时间、流量或感应器等方式来启动再生、反洗、正洗、置换的全过程,生产出合格的软化水。

  3.1再生方式类型为设定固定的再生时间来启动再生过程的称时间型软水器。

  3.2再生方式类型根据原水的水质及交换器的交换能力来设定设备再生一次处理水量的称流量型软水器。

  推荐选用流量型全自动软水器,因为它再生还原的工作过程中比时间型的更省水、省盐。

  (五)补给水箱

  1、CJJ34- 2010《城镇供热管网设计规范》10.3.8条“4 补给水箱的有效容积可按15min~30min 的补水能力考虑”。所以,配置水箱的有效容积不可太大,以免造成投资高和浪费。

  2、 站内补给水箱的制作材料目前常用有两种,一种是用钢板焊制,另一种是采用玻璃钢预制板组装。由于玻璃钢材料耐腐蚀性好,安装方便快捷,不用防腐刷漆保养,使用寿命比钢板长等优点;所以推荐选用玻璃钢组装型水箱。

  (六) 除污器与Y型过滤器

  1、除污器一般有立式和卧式两种,可根据现场位置情况选择确定,除污器应能出去大于或等于2.0mm的微粒杂物,但要选择阻力损失小(<30KPa)的产品。

  2、 Y型过滤器安装在热源一次供水管道的换热器进口前,采暖二次回水管道的换热器进口前。安装它可以有效阻止杂质污物进入换热器板片内造成堵塞;但它的阻力很大,据现场实测现有热力站内大多数Y型过滤器的阻力都在30KPa以上,浪费了电能。

  建议在运行一段时间后,管道内的杂质污物基本没有的前提下,可将Y型过滤器拆除,用一个法兰短管代替,降低阻力。

  (七)阀门

  1、热源一次侧供回水阀门可选用法兰(或焊接)铸钢闸阀、球阀、硬密封蝶阀。

  2、采暖二次侧供回水阀门可选用法兰铸钢(或铸铁)闸阀、涡轮蝶阀等。

  3、除污器的排污阀应选用直通式的球阀或锅炉上用的快速排污阀。

  4、循环水泵的进出口(尤其是管径DN200以上)阀门最好选用阻力较小的闸阀或调节阀门,止回阀选用旋启式(因为蝶阀的调节性能差,蝶式止回阀的阻力太大)。循环水泵如果是一用一备配置,建议考虑取消止回阀,减小阻力。

  (八)设备与管道布置

  1、设备与建筑房间的墙距尺寸要按相关《规范》的规定,满足运行操作和检修保养的空间需要。换热器、水泵设备的管口方向尽量靠近室外管道入站口的方向位置。

  2、总供回水管道:为了降低阻力损失,管径不宜过小,管径确定可参照CJJ34- 2010《城镇供热管网设计规范》7.2.2条:“确定热水热力网主干线管径时,宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定,主管干线比摩阻可采用30Pa/m~70Pa/m。”尤其是循环水泵吸入口前的主管道的管径最好放大一号为宜。

  3、循环水泵进出口管:道为了减小阻力,循环水泵的进出口管道应加异径管扩大,安装在垂直管道上的异径管应选用同心异径管;安装在水平管道上的异径管应选用偏心异径管(安装上平)。

  4、换热器进出口管道。为了减小阻力,板式换热器的进出口管道加装异径管扩大管径,安装在垂直管道上的异径管应选用同心异径管;安装在水平管道上的异径管应选用偏心异径管(安装上平)。

  5、 管道布置应统筹考虑合理定位,尽量减少交叉和弯头降低阻力。

  (九) 供热量自动控制装置

  根据JGJ 173-2009《供热计量技术规程》4.2.1条:“热源或热力站必须安装供热量自动控制装置”。自动控制装置中的主要设备包括气候补偿仪、PLC控制器和变频调速器。

  1、气候补偿仪安装在供暖热力站系统中,能够起到根据室外气象温度自动控制调节供热量的作用,使用户需用的热量与供热量之间达到平衡,在满足用户舒适度的前提下,最大限度地节约了热量。所以热力站安装气候补偿仪是一个非常必要的节能措施。

  2、PLC(可编程逻辑控制器)它可以替代继电器实现对循环水泵变频调速器的逻辑控制,是供热节能必不可少的重要设备之一。

  3、循环水泵安装变频调速器,可实现系统变流量的调节,也就是供热系统量调节技术。采用此项技术后可以节约电能,如果与气象补偿等技术配合使用,还可以节约热能。这里特别指出在设计选配中应考虑以下两点:

  3.1为保证变频水泵的高效节能和安全运行,水泵的最小转速不应低于额定转速的50%。

  3.2变频水泵的经济转速70~100%,在闭式系统宜采用多台水泵同步变速的并联变流量调节方式。

  二、站内节能实施细则

  在保证设备安全以及供热质量的前提下,热力站运行中最关键的要是抓好节能和经济运行管理工作,以最少的能源投入,获得最高的供热质量,取得最大的经济效益。

  (一)安装热工仪表,掌握系统的实际运行情况

  供热系统安装所需的热工仪表是掌握系统运行工况、准确了解和分析系统存在的问题、采取正确方法与措施以达到节能挖潜目的重要手段。目前热工仪表安装不全、不准的情况比较普遍,因此,必须要按照规定补齐所有热工仪表,并保证仪表的完好和准确。

  (二)加强锅炉房的运行管理,是投资少、效果显著的节能措施

  1、司炉人员及水处理人员必须经国家劳动部门或技术监督部门培训并考试合格;

  2、建立正确、完善、切实可行的运行操作规程;

  3、锅炉房水处理(包括软化水或脱盐、除氧)设备处理后的水质,必须达到而易见国家规程规定的

  水质标准,严禁锅炉直接补自来水或河水;

  4、严格执行定期维修,停炉保养制度,保证设备完好,杜绝跑、冒、滴、漏。

  5、采用分层燃烧技术,改善锅炉燃烧状况

  6、改善锅炉系统的严密性,降低过剩空气系数

  锅炉的过剩空气系数是评价锅炉燃烧状况的一个重要参数,只有过剩空气系数达到设计值时,锅炉才能在最经济的状态下燃烧,因此要采取防止锅炉本体及烟风道渗漏风的措施,改善锅炉及烟风道的严密性,降低过剩空气系数以提高锅炉的效率和出力沈阳惠天公司对锅炉除渣系统进行水封,同时对鼓、引风系统、炉墙、烟道等漏风点封堵后,锅炉热效率由68%提高到76%,过剩空气系数从2.9下降为2.1,锅炉不仅升温快,而且炉渣含碳量也能降到12%以下。

  7、保证锅炉受热面的清洁,防止锅炉结垢

  锅炉的水冷壁、对流管束、热回收器等受热面积灰和锅炉结垢是影响锅炉传热的一个主要因素,据有关试验测定,水垢的热阻是钢板的40倍,灰垢的热阻是钢板的400倍,因此要建立及建全锅炉水质管理和定期的除灰制度,保证锅炉用水的水质和锅炉受热面的清洁,以提高锅炉效率和设备使用寿命。

  8、大、中型锅炉采用计算机控制燃烧过程,提高锅炉效率

  对大中型锅炉房应逐步建立微机系统实现锅炉燃烧过程自动控制。由于锅炉燃烧过程是一个不稳定的复杂变化过程,各种各样的因素都会引起工况的变化,只有实现锅炉燃烧的自动控制才能达到锅炉的最佳燃烧工况,热效率达到最高。

  9、改变大流量、小温差的运行运行方式,提高供水温度和输送效率

  目前国内供热系统,包括一次水系统和二次水系统都普遍采用大流量小温差的运行方式,实际运行的供水温度比设计供水温度低10~20℃,循环水量增加20~50%。此种运行状态使循环水泵电耗急剧增加(50%以上)、管网输送能力严重下降、热力站内热交换设备数量增加。其原因除受热源的限制不能提高供水温度外,主要是因为管网缺乏必要的控制设备,系统存在水力工况失调的问题,为保证不利用户供热而采取的措施。因此,应该在供热系统增加控制手段,解决了水力工况失调后,将供水温度提高到设计温度或接近设计温度,以提高供热系统的输送效率、节约能源,并为用户扩展打下良好基础。

  10、风机、水泵采用调速技术,更换压送能力过大的水泵,节约电能

  风机、水泵的选择和配置其能力都有一定的富裕度,这是因为:

  10.1风机、水泵选型时要求扬程有一定裕度,而且风机、水泵规格不可能与需要完全一致,一般选型结果都稍大;

  10.2在运行过程中荷载(扬程、流量)常有波动变化,小荷载时风机、水泵的能力会进一步富裕;

  10.3热网建设有一发展过程,循环水量逐年增加,系统满负荷前水泵能力富裕很大。

  风机、水泵采用调速技术,可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上,消除多余的电能消耗。一般都能达到30%以上的节电效果。

  11、 推广热水管道直埋技术,降低基础投资和运行费用

  热水管道直埋技术在国内使用已有经验。《城镇直埋供热管道工程技术规程》(CJJ/T81-98)也已于1999年6月1日起颁布实施。直埋敷设与地沟敷设比较,不仅具有节省用地、方便施工、减少工程投资(DN≤500,管径越小越明显)和维护工作量小的优点外,由于用导热系数极小的聚氨酯硬质泡沫塑料保温,热损失小于地沟敷设。尤其是长期运行后,地沟管道的保温层会产生开裂、损坏以及地沟泡水而大幅度增加热损失,而直埋管道不存在上述问题。

  12、热力站入口装设流量控制设备,解决一次水系统水力失调现象

  目前,供热系统的一次系统,因通过每个热力站的水量得不到有效地控制而造成的水力失调和能源浪费的现象很严重。因此应在热力站入口装设流量控制设备以解决一次水系统水力失调问题。对于当前国内供热系统绝大多数采用的定流量质调节运行方式应装设自力式流量限制器,对于近期即将采用或正在采用的变流量调节的系统应装压差控制器。

  13、 热力站(或混水站)安装监控系统、实时调节供给用户的热量

  为了实现实时控制和调节供给用户的热量,热力站应安装监控系统。热力站(或混水站)内设有采暖系统、生活热水系统和空调系统,那个系统需要控制,实施什么样的控制水平应根据实际情况确定。当一、二次系统都为质调节、流量基本不变时,根据二次系统的供回水温度控制一次系统的供水阀门,可以使用手动调节阀,自力式调节阀,对于控制要求高、控制过程复杂的,则应考虑配有电动执行机构的计算机控制装置。

  14、改善二次水系统和户内系统,解决小区内建筑物之间和建筑物内部房屋冷热不均,能源浪费的问题

  在用户楼栋入口(当几栋楼到干管的系统管道阻力相近时,也可在总分支管上)装设流量控制设备,对各楼之间流量分配进行调节,在管路(一般为立管)上装设平衡阀平衡各立管之间的流量,在每组散热器前装设温控阀控制室内温度,可以有效地解决小区内建筑物之间和建筑物内部房屋冷热不均的问题,不仅节约能源,还为计量收费,用户自由调节室温打下了基础。

  15、 加强管理,控制系统失水是节能和保证安全运行的重要措施

  目前国内部分直接连接的供热系统失水情况严重,补水率高的可达循环水量的10%以上。失水主要是用户放水和二次系统以及用户内部系统管网陈旧漏水所致。系统大量失水和热量丢失、影响供热能力,而且一些供热单位还因水处理能力不足,不得不用生水作为热网补水,而造成管网阻塞和腐蚀。因此,必须加强宣传教育、加强管理,采取防漏、查漏、堵漏等有效措施,将失水率降到正常的水平。

  16、对冬季供暖锅炉,提倡连续运行,分时供暖,节约能源

  供暖期热负荷的变化,应采用调整锅炉运行台数的办法解决,即在初、末寒期减少锅炉运行台数,严寒期增多锅炉运行台数,以避免锅炉低负荷运行,提高锅炉运行效率。

  利用居民夜间睡眠休息、办公室无人办公采暖房间需要的温度可以适当降低的条件,对住宅和公建采用分时供暖,降低供热参数以减少供热量可以达到节能的目的。包头市热力公司采用分阶段改变一次网供水温度和对用户实施分时供暖的办法;

  17、 建立并完善与供热系统相适应的控制系统

  供热系统是由热源、管网、用户组成的一个复杂系统,为使热生产、输送、分配、使用都处在有序的状态下,提高供热系统的能源利用,需要建立和供热系统相适应的控制系统。控制系统的建立可为供热管理人员提供供热系统的运行状况,帮助工作人员选择最佳的运行方式,维持供热系统瞬间变化的水力工况平衡,保证供热,节约能源。控制系统的投资一般在系统初投资的5%以下,但其经济和社会效果是很好的。建立并完善控制系统时要防止一刀切,一个模式的倾向。应根据系统的大小、复杂程度,实事求是地选择适用的控制系统,合理配置硬件、使用软件和仪表。

  (三)运行调节

  1、做好站内运行调节工作的前提是要做好室外管网系统及用户采暖系统的水力平衡。

  2、 根据当地室供暖天数及外气象温度,用质调节及量调节计算公式,计算列出在不同的室外温度下质调节的供回水温度曲线图表,以及进行量调节的循环水泵转速(频率)图表,用以指导运行调节工作。

  3、根据热力站供暖区域建筑物围护结构的实际情况(耗热量),科学合理地设定气象补偿仪和变频调速器的各项指令参数,用以调节供热量和循环水流量。

  4、根据供暖管道系统高度,设定好系统定压点压力,避免运行时系统最高点倒空,造成用户排气泄水。

  (四)其它措施

  1、对热力站管理运行人员应进行专业技术培训,提高管理操作的水平。

  2、建立节能奖惩制度,发动大家共同参与节能工作。

  3、系统在初次循环运行时,应先分别关闭换热器一二次侧的进出口阀门,打开旁通阀门,循环运行若干小时待管道内的水干净后,再关闭旁通阀门,打开换热器进出口阀门运行;以免管道系统的杂物流入换热器造成堵塞。

  4、运行中随时观测换热器一二次侧进出口两端的压差变化,一次侧与二次侧的温度变化情况,若压差和温差比正常运行时加大,应及时拆检换热器清除板片间的污垢。

  5、要随时观察除污器和Y型过滤器进出口两端的压差变化,及时排污降低系统的阻力损失。

  6、软水水质应符合CJJ34- 2010《城镇供热管网设计规范》4.3.1条规定,严禁将不合格的硬水直接补入管网系统,以免造成板换结垢降低传热效率。

  7、加强对设备的检修,减少跑冒滴漏现象。

  8、 做好站内设备(尤其是板式换热器)、管道及阀门附件的保温,减少热损失。

  供暖热力站系统的节能改造潜力很大,但是,要实现热力站内的节能的前提条件正如JGJ 173-2009《供热计量技术规程》所示:“3.0.4 既有民用建筑供热系统的热计量及节能技术改造应保证室内热舒适要求;3.0.5 既集有中供热系统的节能改造应优先实行室外管网的水力平衡、热源的气候补偿和优化运行等系统节能技术,并通过热量表对节能改造效果加以考核和跟踪”。

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