某小区换热站的规划与设计毕业设计论文Word文档格式.docx

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3）其它

摘要

换热站是供暖系统中非常重要的供暖设备,在采暖和集中供热工程中具有一种“承前启后”的过渡连接作用。

随着城市建设和经济的飞速发展，环境保护和节约能源成为越来越重要的问题，城市集中供热也成为城市小区尤其是北方城市小区供热的大势所趋。

本论文先通过介绍小区热水采暖的特点，再通过对换热站的功能和应用、换热站的系统设计以及规划原则的概述,其中结合具体工程项目的特点,并依据节省投资、节约能源和满足供热效果的原则,重点探讨了换热站工艺系统的设备选型、系统定压、系统供热调节等方面的内容，经过两种换热站换热器选择方案的比较分析，最终确定了合理的最佳方案，从而选择了一种结构紧凑、经济安全的板式换热器作为换热站的换热设备，力争该小区换热站的系统安全稳定、经济、方便。

关键词：

集中供热换热站系统板式换热器循环水泵

Abstract

Heatingsystemheattransferstationisaveryimportantheatingequipment,heatingandcentralheatingintheworkswitha"

linkbetweenpastandfuture"

toconnecttheroleofthetransition.Withthedevelopmentofurbanconstructionandtherapideconomic,Theissueofenvironmentalprotectionandconservationofenergyhasbecomemoreandmoreimportanttheurbancentralheatinghasalsobecomeacitydistrictparticularinthenortherncityofdistrictheatingtrend.Inthispaper,firstbyintroducingthecharacteristicsofresidentialhotwaterheating,andthenthroughtheheatexchangerstationfunctionsandapplications,heatexchangerdesignandpointssystem,anoverviewofplanningprinciples,whichcombinethecharacteristicsofspecificprojectsandinvestmentbasedonsavings,energyconservationandmeettheheatingeffectoftheprincipleoffocusingontheprocessofheattransferstationsystemequipmentselection,systempressure,systemregulation,suchasheatingelements,throughtwoheatexchangersheatexchangerstationscomparativeanalysisofoptions,andultimatelytodeterminethebestoptionforareasonableandthusoptedforacompactstructure,economicsecurity,astheplateheatexchangerheatexchangerheattransferstations,andstrivetostoptheheattransferareaofthesystemsecurityandstability,economicandconvenient.

Keywords:

centralheating,systemofheattransferstation,plateheatexchanger,circulatingwaterpump

前言

换热站在采暖和集中供热工程中具有一种“承前启后”的过渡连接作用，是集中供热系统中热网与热用户的连接场所。

近年来，随着国民经济和工农业生产的迅猛发展及人民生活水平的不断提高，我国对供热采暖的需求日益提高，在居民建筑集中热水采暖中发挥重要作用的小区换热站的需求量也日益增加。

面对如此众多，各具特点的小区换热站设计方式，人们该如何评价其优劣性，对一个实际的工程问题该如何选择适宜的小区换热站规划设计方案，这就需要对小区换热站的全系统进行仔细的分析研究，然后才能全面的予以评价比较。

本论文通过对小区集中采暖特点的分析，对换热站的系统结构的阐述，进而对换热站主体结构类型的比较选择，以及对小区换热站主体结构的强度、阻力的校核，拟定了一种经济、安全、节能的小区换热站的总体规划设计方案，该方案对部分城市小区的换热站建设具有一定的现实指导意义。

本论文在内容上注重理论基础的应用，并注重理论与实践相结合，参考了大量的国内外较新的技术资料，力求内容准确、实用，力图使该换热站规划与设计的方案适应现阶段采暖工程的建设。

诚然，限于自己的水平，主观愿望和客观效果未必能统一，本论文内容若有不妥和疏漏之处，敬请读者不吝指正。

1小区集中热水采暖概述

1.1小区集中热水采暖的特点

城市住宅小区采暖是城市尤其是现代化城市设计中的一个重要环节，不同的采暖方式有不同的优缺点，随着科学技术的发展以及人们经验的成熟，这包括对小区住宅采暖特点的研究，总结了在选择一种住宅采暖方式时要考虑的因素。

下面在研究小区集中热水采暖的特点之前，先来看看住宅建筑采暖的特点，因为住宅建筑采暖的特点在某种程度上决定了小区采暖的方式。

1.1.1住宅建筑采暖的特点

（1）安全性

不管做什么，安全第一，安全是必须要注意的，住宅区更不例外，因为保证小区内人们生命的安全是重中之重，特别是对那些住宅建筑面积密度非常大，人口密度也很大的住宅区。

因此，采暖热源和供热系统要具有安全性。

（2）灵活性

住宅区是不同年龄、不同职业和不同生活条件的人生活和休息的地方。

不同住户的生活方式、作息时间的不同，对房间的舒适度和采暖的时间要求不同。

即使同一住户，卧室、餐厅、客厅等房间的功能不同，对采暖的时间和温度的要求也不同，住宅区的这种特点要求采暖系统需具有灵活的有效的调节系统。

（3）经济环保性

要因地制宜，根据当地的经济状况来选择一种采暖方式，考虑住户的支付能力，选择初投入少、运行费低的系统。

在经济的条件下，小区环境也不容忽视，住宅小区必须保持环境清洁卫生，另外，现在噪声污染也是城市环境污染的一种，在选择采暖方式时，还要注意减少或取缔噪声设备，以利于人们生活休息，这就要求采暖方式的噪声必须低于国家的有关规定。

因此，要求采暖热源要具有经济环保性。

（4）采暖设备的耐久和难以改变性

住宅建筑的使用寿命较长，因此要求采暖设备具有较好的耐久性，同时还要便于维修，当一用户的采暖设备发生事故时，要尽量避免对相邻用户的影响。

因为当采暖方式一旦选择确定后，住户根据自己的经济情况，要求改变热源和系统方式是十分困难的。

所以在未确定采暖方式前，要对很多因素考虑完善，以免建设一个累赘的供热系统。

[]

由上可以看出住宅对采暖方式的选择原则为：

安全性、舒适性、经济环保性、灵活性，并要符合国家的节能政策和环境保护政策。

鉴于小区采暖的特点，我们需要综合考虑这些因素，才能更好的选择一种适宜的小区采暖方式。

上面对小区住宅采暖的特点进行了概括和探讨，它让我们知道在选择采暖方式时要注意的问题，因为本文主要是设计有集中锅炉房的附属换热站，所以要对小区集中锅炉房热水采暖的特点做个探讨，以便更好的做好本设计。

1.1.2小区集中锅炉房热水采暖的特点

小区集中锅炉房热水采暖是一种投资少,建设周期短,供热量能灵活地适应热负荷需要的一种供热方式,大型区域锅炉房的热效率可达80%,目前来说已经是比较成熟的供热技术,同时适宜现阶段我国城市小区的供热要求。

下面就小区集中锅炉房供热的特点做个总结。

（1）输送距离短

一般区域锅炉房供热设备都安置在该区域内，离热用户距离较短，与热电联产相比,区域锅炉房热量输送距离短。

（2）运行经济较热电联产差

但从长远的运行角度来看，热电联产的效益比区域锅炉房要好，对于电力相对紧张的地区，在整个电网允许并网的条件下，热电联产的效益比较显著，无论冬夏季均可运行，其综合热效率可达65%～70%，较之传统的中小型锅炉房供热方式效率要高30%左右。

不过区域锅炉房的水泵电耗仅为输送热量的1%～2%，这一点较之热电联产经济。

（3）运行管理简单

从运行管理方面来看，区域锅炉房管理远比热电联产要复杂，而且对运行人员自身素质要求不高，这样的话会使运行管理人员减少，使经营管理的难度也大大减小，因此，区域锅炉房管理工作较容易，而且所需人员远比热电联产要少。

[]

（4）燃料类型丰富

区域燃煤锅炉房设置是以煤为主要燃料，所以存在煤和煤渣的的运输与污染，燃煤锅炉的管理等一系列问题。

但如果以电或天然气为燃料，它们的输送都比热量容易，输送成本也低，电热或天然气锅炉很容易实现自动管理。

按照目前的燃料价格，使用天然气为燃煤的3～4倍，电热为燃煤的10倍。

所以，使用这些清洁燃料不但考虑环境效益还应尽量利用其便于运输、调节的特点，尽可能地提高热效率，减少运行费用。

综上所述，集中锅炉房热水采暖与热电联产相比，既有优势也有缺点，但总的来说，还要根据当地的具体实际情况来分析其特点。

1.2小区集中热水采暖的概况以及发展趋势

1.2.1我国小区集中热水采暖的概况

城镇小区供热行业是对国民经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业。

与老百姓生活息息相关的热水供应、空调、建筑采暖等消费产品和服务水平随着人们生活水平的提高而逐年提高。

提高能源利用率，降低城市能源消耗和建筑能耗，提高城镇供热水平和居民的采暖水平，实现小康社会，应积极发展集中供热，并且应改革现行的供热体制，促进城市可持续发展。

近年来，随着经济和科学技术的发展，已建住宅采用集中热水供暖的地区和单位越来越多，同时在供暖技术上也有了很大的改进。

目前集中供热的热源主要有热电厂、区域锅炉房和分散小型锅炉房，通过蒸汽和热水作为热媒介质输送热能。

而区域锅炉房与热电厂相比，具有初投资小和建设周期短等优点，适应我国现阶段城镇建设发展的需要。

目前，在我国一些城市、地区和单位，已相应建立了能同时满足生产和生活需用热能的集中供热系统。

目前，由于热水供暖系统具有热能利用率高、节省燃料、供热稳定、供热半径大、卫生、安全等特点，热水供暖系统已成为已建或在建住宅集中采暖的主要方式之一。

不能否认，现阶段我国城镇居民小区采暖仍有很大的弊端，因为我国部分城镇居民采暖仍然沿袭计划经济时代的“单位包烧制”，不能适应市场经济发展的需要，其弊端日益突出，已成为政府重视，群众关心，社会关注的焦点问题。

突出表现为：

一是热费收缴困难，供热质量难以保障。

现行的采暖收费制度，是由住宅产权单位或职工所在单位向供热企业交纳采暖费，由供热企业负责向居民住宅供热，职工家庭基本上是免费采暖，致使交费主体与受益主体相分离，不能体现“谁用热，谁交费”的市场经济原则，加之部分企业经营困难，无力为职工缴纳热费，致使热费收缴的难度越来越大，供热收费困难的局面仍然存在，北方地区冬季供热采暖成为城市政府的重要工作之一；

二是弱势群体的冬季采暖困难，交纳热费不落实；

三是城镇居民住宅采暖能耗大，浪费严重。

目前来看，因为有的城镇住宅供热系统不具备计量和温度调控功能，居民不能根据需求进行自主调节，导致居民住户没有节能的积极性，所以不利于节能。

目前情况是供热节能潜力比较大，没有形成节能机制，居民节能意识淡薄，另外一方面，小区的节能建筑少，采暖能耗高，造成能源浪费严重；

四是供热收费体制改革缓慢，不能适应市场经济发展的要求，也不适应城市居民住宅产权已归居民所有,产权的私有化和房屋产权的多样化后的情况。

供热行业改革滞后，市场化程度低。

改革开放以来，在中央“资源开发与节约并举，把节约放在首位”的能源方针指引下，我国城市集中供热事业得到迅速的发展，对节约能源和保护环境发挥了重要的作用。

截止到2001年底，全国共有664个设市城市，其中已有286个城市建集中供热设施，占42.18%，2001年底中国集中供热的供热能力：

蒸汽72242吨/时，热水126249兆瓦/时。

供热量：

蒸汽37655万GJ/年，热水100192万GJ/年。

2001年底全国集中供热面积为146329万平方米，比上年增长32.1%。

热力管道总长度已达蒸汽9183公里，热水43926公里，东北、华北、西北地区，集中供热面积约占全国集中供热面积的80%，热化率30%，全国集中供热从业人员共22万人。

从中可以看出，供热行业的庞大性以及必要性。

1.2.2我国小区集中采暖的发展趋势

在大多数发达国家，燃煤的区域锅炉房由于能耗大，污染严重，已经逐渐被淘汰。

而我国由于国力有限，又因为大型区域锅炉房投资少，见效快，技术稳定，因此在一定阶段还将被广泛应用，现在已处于成熟期。

锅炉房的建设比热电厂投资少、周期短、不存在并网的问题，也更易于与工业建设和居住区的建设速度相配合。

所以，锅炉房的发展速度很快，在工业用热和民用建筑采暖、生活用热方面，锅炉房供热仍占主导地位。

90年代初，全国已有40多万台工业锅炉，平均热效率60%～70%，年耗煤量约3亿t。

随着居民住宅小区的兴起，从80年代初开始，北方采暖区大城市的民用建筑采暖，逐渐由容量大、效率高的大型热水锅炉代替了容量小、效率低、污染严重的小型锅炉，朝着集中供热的方向发展。

在机械工业部的倡导下，我国第一台热水锅炉（14MW）在杭州锅炉厂制造成功，首次用在清华大华9003锅炉房（由机械部设计研究院负责工程设计）。

此后仅几年，无锡锅炉厂生产的29MW大型热水锅炉又在北京左家庄供热厂及方庄供热厂投入运行。

鉴于城市集中锅炉房管理水平较低，热负荷波动大，环境保护要求高，所以锅炉燃烧方式宜选用层燃，即链条炉。

但是这种燃烧方式又限制了热水锅炉朝着大容量方向发展，直至目前仍停留在29MW上，这就使得有些小区锅炉房的锅炉台数达到10～12台之多。

近年来，无锡锅炉厂、杭州锅炉厂、北京锅炉厂、哈尔滨锅炉厂均开发了58MW热水锅炉，但因种种原因未能在工程上使用。

为了适应集中供热的发展，大容量燃煤热水锅炉的研制以及热水锅炉型谱的完善已成为迫在眉睫的事。

21世纪初到2050年，我国城市采暖、空调、生活用热所采用的供热技术设备，必然是走多元化，但洁净煤CFB锅炉汽轮机组热电联产和天然气燃机联合循环热电联产，仍是集中供热的主要设施，也就是说，在三北地区热负荷较大、集中的地区，城市仍以水热网供暖为主，这是主流。

到2015年城市集中供热普及率在2000年25%的基础上提高15～20%，使供热普及率达到40%以上。

集中供热能源转换效率较高，环境污染小，运行成本较低，应为大力发展的城市供热方式。

燃煤锅炉供热虽然运行成本低，但对大气的污染最为严重，应严格限制在市区的使用。

燃油锅炉初投资、运行成本较高，并排放有害气体，因此，应在技术经济分析基础上谨慎选用。

燃气锅炉虽然初投资、运行成本高，但环境污染问题小，同时，符合国家能源结构的发展方向，因此是区域供热锅炉的主要发展方向。

热电联产集中供热，随热负荷大小，性质，其规模应合理，结合热负荷实际、机组优选，宜大则大，宜小则小。

也就是说热电规模大、中、小并举，视热负荷和技术经济决定。

电热泵采暖，只有在峰谷差很大、电价低廉地区，为利用低谷电，才会作为采暖空调用热的补充。

因为该采暖方式也不经济，采暖效率也不高，只有当热泵性能系数大于1.875时，才能与热电联产全厂热效率45%相当。

对电热锅炉采暖应有正确认识，近两年来，由于电力市场出现缓和，部分地区出现过剩现象，致使有的地区促销电力，还大力提倡在采暖方式上发展电热锅炉，进而取代热电联产，这些措施都是不应该被提倡的，有时应该严加禁止。

因为用电能采暖时能质不匹配，非常浪费能源，不宜无条件提倡扶持发展。

电锅炉的一次能源利用率很低，还不到25%，只有汽机热电联产的一半。

如果利用的话，只有在峰谷差很大地区，利用低谷蓄热供暖，蓄热制冷的特定条件下，并经技术经济比较，确定经济时才能应用。

至于其他清洁能源利用采暖，随着新能源的开发利用以及未来能源的发展趋势，比如太阳能会逐步用来生活用热，太阳光电池会使用在远离电网的地区和特殊用电的场所，若有地热地区，也可利用地下热供热，这种供热方式我国已经开始利用，还有一种是燃料电池也已逐步进入家庭用户，这就为分散供能提供了条件，根据目前世界的能源概况，相信这些新能源今后必将会与大型常规能源动力相竞争。

总之，21世纪供热系统，会走向多元化，但上半世纪仍以大型CFB燃煤和燃气联合循环热电厂为主，其他竞相发展。

城市集中供热应发展成为热电联产集中供热为主、大型区域锅炉房供热为辅、其他供热方式为补充的供热格局。

2小区换热站的初步规划

2.1换热站的组成、分类以及作用

2.1.1换热站的组成

换热站的热力系统通常由汽水换热器、水水换热器、循环水泵、补水装置、除污器等设备组成。

有的换热站内还有凝结水箱、凝结水泵或水处理装置等。

为保证系统正常安全运行，站内还须设置必要的热工检测和安全保护装置。

2.1.2换热站的分类

根据热网传送的热媒不同，分为蒸汽供热热力站和热水供热热力站；

根据服务对象的性质不同，分为民用热力站和工业热力站；

根据规模和设置又可分为首站、区域热力站、集中热力站和用户热力站。

（1）首站

一般设置在热源厂（热电站、锅炉房）的厂房内或其附近地区。

利用热源厂的蒸汽和高温水（热水锅炉）加热热网循环水，因此有蒸汽换热和热水换热热力站。

（2）区域热力站

区域热力站的服务对象是城市的某个区域范围内的热用户。

区域范围应具有一定规模，一般设置在区域用热负荷的中心，通过专用分支干线与主干线和区域热力站相连接。

区域热力站有蒸汽换热站和热水换热热力站，但外供均为热水用户，包括供暖，生活热水等。

（3）小区换热站

热网通过小区热力站向一座或数座小区各建筑物分配热能，多为单独建筑物。

从热源引出管至小区换热站，为一级管网；

小区换热站至各热用户输送热媒的热网为二级管网。

小区换热站也有汽水换热和水水换热二级串联换热或只有水水换热一级换热，视热源供应的热媒决定。

热源如经过首站换热后的高温水进入小区换热站继续换热，低温水外供至热用户，此时首站为一级换热站，小区换热站为二级换热站。

（4）用户换热站

用户换热站一般均设置在用户的某幢建筑物的底层或地下室，当无换热设备仅对用户进行热量分配时，此时可布置在建筑物的专用地下沟道内。

2.1.3换热站的作用

换热站是集中供热系统中热网与热用户的连接场所，在热网与热用户之间起一个承上启下的过渡作用，除了设置最重要的换热器外，在其内还安装有与用户连接的有关的其他设备，比如管道、阀门、仪表和控制装置等。

换热站主要有以下作用：

（1）将热能从热网转移到用户系统内（包括热媒本身），提供用户供暖、通风以及生活热水等需要。

（2）将热网输送的热媒参数加以调节，比如对热水的温度、压力和流量进行调节，变换到热用户设备所要求的参数和数量，从而控制用户最佳的经济运行状态。

（3）在汽-水换热系统中，换热站一方面向用户用热系统供热，另一方面还将收集凝结水，并将其送回热源凝结水回收装置。

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通过了解换热站的作用后，将会对换热站的设计有一个宏观的认识，以便更好的规划和设计小区换热站。

2.2小区换热站站址和规模的确定

2.2.1换热站站址的选择

换热站的站址选择对小区的环境以及供热的方便性有一定的影响，所以在选择站址时也应考虑周全，下列是换热站站址选择的几个基本原则：

（1）应靠在热负荷中心，这样方便一次网的连接；

（2）为了方便建设和扩建，站址要有足够的场地；

（3）站地应设在地质条件较好，地下水位较低的区域；

（4）站址附近应有自来水的补水水源；

并考虑其排水方便；

（5）站址的方位应考虑热网进出管线连接的方便；

（6）站址应靠近动力电源。