供热热力站设计说明书.docx

供热热力站设计说明书.docx

《供热热力站设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供热热力站设计说明书.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

供热热力站设计说明书

第一章

原始资料

1.1设计题目

银川市某居民区供热网及热力站设计

1.2设计地区气象资料

1.建筑物所在地区：

银川市

2.建筑面积：

参见图纸

3.面积热指标（综合）：

住宅65W/m2医院72W/m2

4.最高建筑物高度：

最高6层层高3米

5.热媒及参数：

一级网供回水温度：

；

二级网供回水温度：

室内计算温度：

6.气象资料：

室外采暖计算温度

=-15℃

供暖期室外平均温度

=-4.5

供暖天数n=144天

1.3具体要求

1.说明书主要阐述设计方案主要依据和基本计算公式。

要求文字简练，字迹工整。

其中的图表要列名，并按先后次序编号；

2.所有图纸表达要正确，要求按一定比例绘制。

但是对线性及美观不做具体规定。

水压图、水温调节曲线、水泵特性曲线和热负荷延续时间图可以画在方格（坐标纸）上。

第二章

供热系统的热负荷

2.1供暖设计热负荷的计算

2.1.1热负荷的计算

归化设计时，供暖设计热负荷常用指标概算法。

供暖热负荷的概算指标有体积热指标和面积热指标等。

本设计中提供的是面积热指标。

其中设计热指标按下式计算：

（1）

式中：

——建筑物总的供暖设计热负荷，KW；

F——建筑物的建筑面积，

；本设计共有6栋楼，总建筑面积为28587.21

。

——建筑物供暖面积热指标，

；它表示1

建筑面积的供暖设计热负荷。

在这里选定为70

。

∴

=65×27322.5×

=1775.963KW

=72×1264.7=91.058KW

Q=1775.963+91.058=1867.021KW

2.1.2流量的计算

利用公式

x3.6

计算各热用户的流量并列表2--1

设计总流量G=65.03

每栋楼具体负荷及流量见表2-1

表2-1热负荷及流量计算

建筑名称

栋数

建筑面积

面积指标

热负荷

流量G

LA-01

1

6617.1

65

72

430.11

14.80

LA-02

1

4081.9

265.32

9.13

LA-03

1

6155.7

400.12

13.76

LA-O4

1

5094.2

331.12

11.39

LA-05

1

1264.7

91.06

3.13

LA-06

1

5373.6

372.74

12.83

2.2热负荷图

2.2.1供暖热负荷随室外温度变化曲线

室外供暖计算温度下的供暖设计热负荷

（2）

任意室外温度下供暖热负荷

（3）

热负荷随室外气温的变化关系

（4）

式中:

——建筑物的供暖体积热指标，W/（m3.℃）；它表示各类建筑，在温差１℃时，每1m3建筑物外围体积的供暖设计热负荷。

在这里取0.432W/（m3.℃）

——建筑物的外围体积，m3；6栋的总体积为28587.21×3=85761.63m3。

——供暖室内计算温度，18-24℃；本设计中取21℃。

——供暖室外计算温度，℃；银川市供暖室外计算温度-15℃。

——变化室外温度，℃。

所以

=

见图2-1

图2-1

2.2.2热负荷延续时间图

（1）不同室外气温的延续时间确定

查气象资料或根据给出的下列公式计算

（5）

式中：

式中:

——某地区采暖期计算供暖小时数，h；银川市供暖天数为144天，则144×24=3456小时。

——某地区采暖期室外平均温度，℃。

银川市采暖室外平均温度-4.5℃。

即

=1.036，

=0.935

则

。

见图2-2

图2-2

（2）热负荷延续时间图的绘制

横坐标左：

室外温度（℃）

右：

延续时间（h）

纵坐标热负荷（GJ/h）（MW）

曲线下面积供暖期耗量（GJ）（MWh）

图2-3

第三章集中供热系统

3.1供热系统原理的确定

热水供热系统设计方案有三种：

1.采用两套热网；2.采用一套热网设中继站；3.采用一套热网。

方案一：

采用一套热网

本设计如选用采用一套热网。

一套循环泵，扬程按最远LA-03选择，对较近的楼宇进行节流，此方案适用于LA-03及LA-06流量较其它楼宇较大时适用。

当集中供热系统的热用户仅为供暖用户时室外供热管道多采用双管式枝状管网。

热源部分要考虑循环水泵、补给水泵的连接以及台数确定，定压方式的选择及各种安全措施等等。

定压方式可采用高位水箱定压，补给水泵定压，惰性气体定压及蒸汽定压等。

本设计中采用补给水泵连续定压方案。

方案二：

采用两套热网

本设计如采用两套热网，多个区域的供热系统互不干扰，这种方案仅适用于区域之间地形高度差较大，要求不同的定压值，其缺点是：

初投资和运费较高，占地面积多，实际实施工程中有困难。

综上所述，本设计选用方案一，采用一套热网对小区进行供热。

3.2热水供热系统的调节及调节曲线的绘制

1.本设计中可选择质调节和分阶段改变流量的质调节。

在这里选择质调节。

2.调节曲线的绘制：

供暖系统的设计温度为95

/70

；

则供水温度的计算公式：

（6）

回水温度的计算公式：

（7）

式中：

——用户散器的设计平均计算温差，

；

——用户的设计供回水温差，

；

——相对供暖热负荷比。

所以：

=0.5×（95+70－2×21）=61.5

=95－70=25

=

将以上数据代入（6）（7）中得：

供水：

回水：

本设计中可选择质调节和分阶段改变流量的质调节。

注意循环水泵的选择及调节曲线需与调节方法相对应。

在绘制调节曲线时要涉及到散热器的热工特性（B值的大小）要求。

若有具体资

料（散热器产品标本）时可按资料给出的数据；也可以从文献中查得；若无具体资料时，一般国产铸铁散热器的B值可取0.3，允许工作压力可取0.4Mpa。

见图3-1

图3-1

第四章管网布置

4.1热源位置

热源是热水管网的起点。

热源可为热电厂或集中锅炉房。

如为热电厂，其位置的确定可参阅有关锅炉房设计规范和手册。

本设计中考虑的主要原则：

（1）不影响区域的环境卫生及美观；

为此锅炉房或换热站宜设在主导风向的下风向。

主导风向可根据所在地在查文献获得。

银川市冬季主导风向是西北，则热源应设在东南方向。

（2）考虑扩建的可能性，便于燃料与灰渣的运输与储存；

（3）尽量靠近主要负荷及负荷密度较大处，使供热管网在技术和经济上合理。

本设计中热源即二级网的换热站，位于住宅小区内。

4.2管网的走向

实际定线时要掌握地质、水文资料，了解地下水位的高低，地上地下构筑物的情况，除了技术经济合理外还要考虑维修方便，一般应注意：

（1）让管道尽量穿过负荷集中区。

这一原则目前在大中城市里很难实现；

（2）管网走向宜平行于道路和建筑物；

（3）为了施工及维修管理方便，管道尽量敷设在人行道及绿化地带下；

（4）尽量少穿越公路、铁路、河流及主要交通干线；

（5）热力管道与其他管道以及建筑物、构筑物应保持一定的距离（包括水平距离和垂直净距）。

（6）热网布置时应考虑适当考虑各小区管道连接方便及小区内负荷对称。

4.3管径的选择

根据管网的平面布置图及各管段的流量查手册得出各管段的管径。

见平面图。

4.4管道的敷设

管道的敷设方式有地上（架空）敷设和地下敷设两大类。

一般的城市供暖管道多采用地下敷设，目前以采用地下无沟（直埋）敷设为主。

本设计中采用这种无沟直埋敷设。

在热水供热中，直埋敷设最多采用的方式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密粘接在一起，形成整体式的预制保温管结构形式。

施工安装时在管道沟槽底部要预先铺约100-150mm粗砂砾夯实，管道四周填充沙砾，顶部填砂约150-200mm，之后再回填原土并夯实。

4.5阀门的设计

在满足要求和维修的条件下，尽量减少阀门的数量。

（1）热力管道干线、支干线、支线的起点应安装关断阀门；

（2）长距离输送的热水热网干线应安装分段阀门，分段阀门的间距建议为：

输送干线，2000~3000m；输配干线，1000~1500m；

（3）热水管道最高点设放气阀，最低点设放水阀；

（4）用于管道连通的阀门应采用双向密封的阀门；

（5）管径>500mm的阀门应采用电驱动阀门；

（6）用于关断的阀门可采用闸阀、蝶阀或截至阀（小管径），用于调整流量的阀门可采用手动流量调节阀（或自立式流量控制阀）。

在本设计中，各管道干线、支干线、支线的起点安装截止阀；在最高点设放气阀，最低点设放水阀；在各别管段中安装手动流量调节阀。

见管道布置平面图。

4.6检查井的设置

（1）检查井的数量力求最少，不应设在交通要道和人行车流频繁处。

（2）在下列情况下要设检查井：

（3）地下敷设管道安装套筒补偿器、波纹管补偿器、阀门、放水和除污装置等设备附件时，应设置检查井。

4.7支架及补偿器的设置

固定支架间的最大允许间距可根据初步设计选定的管径查阅相关文献，当管径为125mm时，固定支架最大间距应为65m,当管径<100mm时，固定支架最大间距应为60m,当每个固定支架之间必须设一个补偿器。

尽量利用自然补偿，不便使用方形补偿器时应选用套筒补偿器或波纹管补偿器。

方形补偿器所在处应有补偿器穴。

当钢管直径较大，安装位置有限时可设置套筒式补偿器或波纹管补偿器。

套筒补偿器使用时注意定期检修，以防漏水；波纹管补偿器选择时应注意使用条件，避免氯离子腐蚀。

本设计中主要采用方形补偿器。

第五章水力计算

5.1水力计算的步骤

（1）确定网路中热媒的计算流量

（4-1）

式中

—供暖系统用户的计算流量，T/h；

—用户热负荷，KW；

—水的比热，取

=4.187KJ/Kg·℃；

/

—一级网的设计供回水温度，℃。

（2）水力计算先从主干线开始，根据《城市热力网设计规范》，在一般的情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻，可取30~70Pa/m进行计算。

《热网规范》建议的数值，主要是根据多年来采用直接连接的热水网路系统而规定的。

对于采用间接连接的热水网路系统，主干线的平均比摩阻值比上述规定的值要高，有时可达100Pa/m以上。

间接连接的热网主干线的合理平均比摩阻值，有待通过技术分析和运行经验进一步确定；

（3）根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻值，利用附录的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻；

（4）根据选用的公称直径和管中局部阻力形式，确定管段局部阻力当量长度Ld及折算长度Lzh。

（5）根据管段折算长度Lzh的总和利用下式计算各管段压降△P。

（4-2）

式中

—管段压降，Pa；

—管段的实际比摩阻，Pa；

—管段的实际长度，m；

—局部阻力当量长度。

（6）主干线水力计算完成后，便可以进行热水网路支干线、支线等水力计算。

分支管水力计算时应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。

规范中采用了两个控制指标，实质上是对管径DN

400mm的管道，控制其流速不得超过3.5m/s（尚未达到300Pa/m），而对管径DN<400mm的管道，控制其比摩阻不超过300Pa。

（7）计算实例

对热力站和管路的节点编号如图5-1所示，根据流量和初步选定的主干管推荐比摩阻，可得主干线的各管段的公称直径，同时可得出各管段实际的比摩阻,如管段1--2,确定管段1--2的管径和相应的比摩阻R值，查《供热工程》附录9-1得：

DN=150mm，R=101Pa/m

管段1--2中局部阻力的当量长度

可由《供热工程》附录9-2及《供热通风设计手册》表10-8查得：

1--2段含有1个闸阀,一个方形补偿器

局部当量长度为Ld=1.24+15.4=16.64m.

则，折算长度Lzh=16.64+32.1=48.74m

管段1--2的压力损失

=R•Lzh=101x48.74=4922.74

用同样的方法，可计算主干线的其余管段。

确定其管径和压力损失和各管道的局部当量长度分别列表与表5-1和表5-2。

图5-1

水力计算表表5-1

序号

流量（kg/h）

公称直径

段管长度（m）

ν（m/s）

R（Pa/m）

局部阻力当量长度

折算长度（m）

管道阻力

（Pa/m）

1--2

65.04

DN150

32.1

1.08

101

16.64

48.74

4922.74

2—4

53.65

DN150

85

0.89

67.5

21

106

7155

4—6

38.85

DN125

50.4

0.92

95.2

19.1

69.5

6616.4

6—9

26.59

DN100

53.3

0.98

104.4

15.08

68.38

9600.55

9—10

13.76

DN80

64.6

0.77

110.8

18.04

82.64

9156.52

9—11

12.83

DN80

66.6

0.72

91.7

9.44

76.04

6972.89

6—7

3.13

DN50

11.6

0.48

78.2

4.82

15.88

1241.82

6—8

9.13

DN70

21.4

0.74

124.7

8

29.4

3666.18

4—5

14.8

DN80

91.3

0.83

127.5

12.94

104.24

13290.6

2--3

11.39

DN80

11.6

0.63

70.8

9.44

21.04

1489.63

合计

64112.3

室外热水网路局部阻力当量长度表5-2

1--2

闸阀1.24方形补偿器15.4

2—4

方形补偿器12.5直流三通6.6

4—6

方形补偿器9.8直流三通4.95异径接头0.33

6—9

闸阀1.28方形补偿器7.9弯头3.5异径接头0.26三通分流管5.1

9—10

闸阀1.28方形补偿器7.9异径接头0.26

9—11

闸阀0.65弯头3.5异径接头0.13

6—7

异径接头0.2闸阀1方形补偿器6.8

6—8

异径接头0.2闸阀1方形补偿器6.8

4—5

异径接头0.26闸阀1.28方形补偿器7.9弯头3.5

2--3

异径接头0.26闸阀1.28方形补偿器7.9

计算过程中，最不利管路的压降是53325.5pa，而每一支路的压降都较小，都能满足要求故不需要进行平衡，若有不能平衡的，在施工过程中采用增加阀门或设置平衡器来平衡。

5.2水压图的绘制

5.2.1水压图的绘制原则

热水网路压力状况的基本技术要求不超压、不汽化、不倒空、不吸气以及保证循环的基本原则。

水压图的横坐标和纵坐标应取不同的比例。

水压图系统的标高采用相对标高，坐标原点0选择热源处循环水泵吸入口的中心线平面标高。

一般可选择热源处地形标高。

即以锅炉房地面标高为0，热网管线所在地的地面标高由平面图给出。

根据水力计算结果绘制出来的动水压曲线是折线，静水压线是一条平行于横坐标的水平直线。

一般分支管的水压曲线斜率比主干线大，即分支管水压曲线包含在主干线水压曲线之内。

5.2.2绘制水压图的步骤

（1）在图纸下部绘制出热水网路的平面布置图；

（2）在平面图的上部以网路循环水泵中心线的高度为基准面，沿基准面在纵坐标上按一定的比例尺做出距离的刻度；

（3）在横坐标上，找到网路上各点或各用户距热源出口沿管线计算距离的点，在相应点沿纵坐标方向绘制出网路相对于基准面的标高，构成管线的地形剖面图；

（4）绘制静水压曲线。

静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点测压管水头的连线。

因为网路上各用户是相互连通的，静止时网路上各点的测压管水头均相等，静水压曲线就应该是一条水平直线。

它不能超过各用户的作用压头。

因为各用户的用水高度都为18m，供水温度为95

时，其汽化压力为0mH2O，加上3~5m的富裕压力则静水压曲线高度应在18+0+3=21m，取整数为21m。

（5）绘制回水干管动水压曲线。

当网路循环水泵运行时，网路回水管各点测压管水头的连线称为回水管动水压曲线。

从定压点即静水压线和纵坐标的交点A开始画。

回水总压降约为6m。

定压点即干管末端的压力为21mH2O，那么回水干管始端B也就是末端用户的出口压力为21+6=27mH2O。

连接A、B两点，将为主干线回水管的动水压线AB。

（6）绘制供水干管的动水压曲线。

末端用户的资用压头为7mH2O，则末端用户入口处F点压力即供水管主干线末端点的压力应为27+7=34mH2O。

供水主干线的总压力损失与回水管相等也为6mH2O，那么在热源出口处即供水管始端D点动水压曲线的水位高度，应为34+6=40mH2O。

连接A、E即为主干线供水管的动水压线AE。

热源内部压力损失为10mH2O，则热源出口压力为40+10=50mH2O，那么热源入口E点的压力为50mH2O，两点D、E连接起来，为热源的水压线。

如图中ABCDE所示。

（7）各分支管线的动水压曲线。

可根据各分支管线在分支点处供、回水管的测压管水头高度和分支线的水力计算结果。

第六章热力站的设计

集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的链接场所。

它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户需求，并根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。

6.1换热器的选择与计算

1）热交换器的容量和台数，应根据热负荷选择，一般不设备用，当一台热交换器停运时，其余的应满足60%～75%的热负荷。

2）热交换器应满足一次热媒、二次热媒的工作压力、温度参数的要求，以保证热网安全可靠运行。

3）常用热交换器形式为管壳式、板式、螺旋板式三种。

汽水换热器一般采用管壳式换热器，水水换热器采用板式或螺旋板式、管壳式。

4）当采用板式换热器时，单台的半片数不宜太多或太少，从造价和维修的角度看，控制在50～100片较为适宜。

板式换热器加热接至温度不能高于200摄氏度。

5）非连续运行的供热系统，不宜采用板式换热器，因换热器启动频繁，会影响垫片的寿命。

6）是否需设两级换热器，应根据热力站半径、热用户性质、当地气象条件综合比较确定。

7）由于板式换热器的具有传热效率高，压力损失小，结构紧凑，拆装方便，操作灵活等特点，并且在一般情况下，板式换热器是管壳式换热器换热能力的3—5倍，因此本设计选用板式换热器

换热器计算

外网的供回水温度为130/70℃

换热后的供回水温度为95/70℃

换热器传热面积F（

），计算公式[3]如下：

（5-3）

式中：

Q——换热量，w；

K——传热系数，

；

B——考虑水垢的系数；

当汽—水换热器时，B=0.9～0.85；

水—水换热器时，B=0.8～0.7

——对数平均温度差，℃

对数平均温度差

（℃），计算公式[3]如下

（5-4）

式中：

，

——热媒入口及出口出的最大、最小温度差，℃

本设计设两个换热器，无备用，

因为

<2,所以可近似按算术平均温差计算

==

=（35-0）/2=17.5℃

=

=29.14

根据换热器传热面积选用BR35型换热器。

单片传热面积为0.35m2，则所需片数为

=83.3片，因此选用两台84片的板式换热器，。

查《实用供热空调设计手册》图4，4-11得：

热水侧阻力0.1Mpa

冷水侧阻力0.07Mpa

其换热器具体型号如下：

样式

规格

换热面积

板片总数

通过水量

单片换热面积

通道截面积

板式水-水换热器

BR38

29.14

（

）

84

61.64

（kg/h）

0.35（

）

0.001313

（

）

6.2循环水泵的选择

应尽量减少循环水泵的台数，设置三台一下循环水泵时，应有备用泵，当四台获四台以上水泵并联运行时，可不设备用泵[6]。

循环水泵扬程不应小于换热器和热力站内管道设备、主干线和最不利环路用户内部的系统阻力之和，循环水泵扬程计算按公式[6]

式中：

——循环水泵的扬程，kPa；

——换热器和热力站内管道设备的阻力，kPa；

——主干线供回水管线阻力损失，kPa；计算的为53.3kpa

——最不利用户内部系统阻力损失，一般分户热计量散热器采暖系统取30～40kPa；低温地板辐射采暖系统取50kPa。

循环水泵流量不应小于所有供暖用户设计流量之和，循环水泵的流量可按公式（5-1）计算。

循环水泵的台数不应少于两台，其中一台备用。

在相同流量和扬程条件下，尽可能的采用低速泵。

卧式泵便于维修，但占地面积较大，参数选择范围小；立式泵占地面积小，参数选择范围大，但目前维修上还存在难点。

所以结合本设计的分区特点，经计算选择两台水泵，其中一台为备用。

计算如下：

1、循环流量

循环水泵的扬程为：

在本设计中建筑层高是3米，为6层，故为18米，考虑到要达到建筑顶层的供热，需考虑，故水泵扬程为：

H=20.92+18=38.92m。

所以选择循环水泵的型号是IS100-65-250A，泵的参数如下：

型号

转速

r/min

流量

M2/h

扬程

m

效率

%

功率

kw

重量

kg

IS100-75-250A

2900

101.5

70

70

30

92

6.3补水泵的选择

补给水泵的作用是补充系统的漏水和维持系统补水点的压力，使它保持在给定的范围之内[6]

1.补给水泵的选择要求

闭式热力网补水泵的流量应根据供热系统的渗透量与事故的补水量确定。

在正常情况下，一般不超过正常水容量的2%，但在选择补给水泵时，还应考虑发生事故时增加的补给水量，通常不小于系统循环水量的4%。

则管网系统补水量为：

61.41×0.05=3.07

；

补水泵的扬程不应小于补水定压点的压力加30～50

。

为保证系统在停止和运行时充满水，补水定压点的压力为采暖系统用水最高点的静水压力，并且不超过直接连接用户系统底层散热设备的允许压力，如普通散热器用户0.4MPa、地暖用户0.8MPa。

补水泵台数不宜少于两台，其中一台备用。

H的理论值为：

－9.8×103h（6-5）

式中：

——系统补水点的压力值，Pa；

——补给水泵吸水管中的阻力损失，Pa；

——补给水泵压水管中的阻力损失，Pa；

一般工程中认为

，

影响较小，忽略不计为0。

所以，补水泵选择IS50-32-160型离心泵两台，其中一台备用；泵的参数如下：

型号

转速

r/min

流量

M2/h

扬程

m

效率

%

功率

kw

重量

kg

IS100-32-160A

1450

5.9

7

46

0.55

38.5