换热站专业课程设计项目说明指导书.doc

供热课程设计阐明书

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学 号：
指引教师：
完毕日期：

目 录

摘 要···································································3
第一章 绪 论··························································4
第二章 热负荷计算·····················································6
2.1 原始资料
2.2 负荷计算
第三章 供热系统方案选取···········································11
3.1 系统热源型式及热媒选取
3.2 供热管道平面布置类型
3.3 供热管道定线原则
3.4 管道保温与防腐
第四章设备选取·································13
4.1热互换器选型
4.2水泵选取和计算
4.3除污器选取
设计小结·······························································19
参照文献·······························································21

摘要
本设计名为长春市曙光苑社区室外供热管网和换热站工程设计。
随着国家计量供热逐渐履行，供热行业面临着新机遇和挑战。计量供热是供热行业从粗放型管理方式向精细型管理方式一次深刻转变。计量供热主目的是节能环保。计量供热成功实行必要依托高精准热网调控。而热网高精准调控基本是热网设计和建设。这对咱们供热系统设计人员和施工人员提出了新更高规定。能否设计出满足热网精准调控需求供热系统是当前咱们设计人员面临一道重要难题。
供热工程是当代化都市重要基本设施，也是都市公共事业一项重要设计。各地区都努力从既有条件出发，积极调节能源构造，研究多元化供热方式，实现供热事业可持续发展，实现计量供热节能目的。计量供热不但能给都市提供稳定可靠地高品位热源，改进人民生活环境。并且能节约能源，减少都市污染。有助于都市美化，有效地运用都市空间。都市供热管网设计，一方面要在总体规划指引下，既要为此后发展留有余地，又要实事求是对热负荷进行调查和计算。在理解热负荷性质、类别、用途等多方面现场资料后，进行供热外网设计。
本次设计以节能建筑热指标为基本，以热网精准调节为最后目的，尽量减少热网各项指标，尽量应用精准调节阀门和设备，为计量供热打好基本。
本设计以经济、环保、节能为原则，通过借鉴此前设计办法和经验，采用了合理技术办法，使设计各个系统达到了较好使用效果。

核心词：集中供热；供热管网;换热站；节能；

第一章 绪 论

一、国内都市供热技术走向
1，国内都市集中供热技术方向，重要采用热电联产型式，这是国内当前详细状况决定。固然，集中供热首要前提是节约能源，但是当前国内电力紧张局面也是不能忽视。在供热同步，生产一定量电力，也能缓和某些用电需要。
2，贯彻热负荷，是集中供热一切要素之首。没有精确热负荷，热电站建设将似海滩上建筑，不但不能节约燃料，更无经济效益可谈。
3，当前，国内建设资金短缺，无论是建设热源还是管网，耗资都相称大。因而，改造老凝汽式电站为热电厂，既可大大减少投资，也可缩短工期，且运营效益可立竿见影。这是集中供热应优先考虑热源。
4，尽量在老厂扩建供热机组，减少生产与非生产设施投资，并且技术上有比较强后盾，安全生产有比较可靠保证。
5，热源内机组参数选取，应优先选用较高参数机组。12MW及6MW容量机组，宜选用次高压；3MW及如下机组宜选用中压机组。总之应尽量少用和不用次中压或低压机组。
6，热源内机组型式选取，宜以背压机组带基本负荷，在多台机组中可选用一台抽汽冷凝机组，以增长负荷调节灵活性。
7，在大、中都市采暖负荷较大时，宜选用大容量两用机组，采暖季节减少某些电负荷供热，非采暖季节仍恢复正常运营，节能效益是非常抱负。
8，近年发展起来循环流化床锅炉，具备许多长处：煤种适应范畴广；适应负荷变化范畴50%～100%；热效率较高；易于脱硫且投资少，适当作建筑材料。
9，集中供热方案优化方面，现已有北京水利电力经济研究所、清华大学等单位研制了优化软件，它涉及热源布点优化、热源机组组合选型优化、热力管网管径、途径优化、并可计算热力规划或可行性研究报告关于技术经济指标等。此后应广泛应用，以节约能源，减少投资，提高效益。

二、设计目及意义
课程设计目重要是对已经学过专业知识进一步加深，分析总结和解决实际问题一次实践教学环节，也是我在大学四年所学专业知识综合训练。它对提高咱们个人素质，增强就业后竞争能力至关重要。学生在课程设计实践基本上，综合运用所学专业知识，参照国家关于规范原则、工程设计图集及其他参照资料，可以比较系统地掌握专业设计计算环节、办法。独立完毕课程设计任务，培养自己分析和解决实际工程问题能力，纯熟一定电脑绘图能力和文字解决能力，为后来顺利走向工作岗位奠定良好基本。

三、设计指引思想
当前，国内能源紧张是影响国内经济发展重要因素，并被以为是当今世界具备普遍性问题。国内能源发展速度比较缓慢但是能源挥霍却十分严重，因此本工程设计应当尽量节约能源，提高能源运用率，要因地制宜地拟定综合运用能源供热方案，同步结合国内国情和社会主义建设初级阶段资金短缺等实际困难，在拟定设计方案时也要力求节俭，减少工程造价。本设计就是在遵循经济合理前提下，通过经济分析比较后，设计社区集中供热系统以及给排水系统。

第二章 热负荷计算

2.1 原始资料

2.1.1 设计地区气象资料(长春市)
长春市气象资料：
1﹚冬季室外供暖计算温度：
2﹚冬季主导风向：北风
3﹚冬季室外平均风速：
4﹚冬季日照率：55%
5) 冬季采暖天数： 174天
6)最大冻土深度： 145 cm
7﹚缝隙渗风量朝向修正系数n
北 东北 东 东南 南 西南 西 西北
0.35 0.35 0.15 0.25 0.7 1.0 0.9 0.4

2.1.2 土建资料
度假村平面布置图，涉及道路走向、建筑物分布、建筑面积、建筑用途、区域地形标高和位置坐标。

2.1.3 热媒
低温热水 95℃/70℃；有都市管网供0.6MPa饱和蒸气

2.1.4 采暖方式
采用对流辐热式钢铝散热器

2.2 负荷计算

2.2.1 集中供热系统热负荷概算
2.2.1.1 集中供热系统
集中供热系统系统指是以热水或蒸汽作为热媒集中向一种具备各种热顾客较大区域供热系统.
2.2.1.2 热负荷类型
(1)按性质分为两大类:
一类是季节性热负荷,它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切有关,起决定性作用是室外温度在全年中有很大变化.
另一类是常年性热负荷重要取决于生活用热和生产状况,其日变化较大,而在全年变化较小.
(2)按热顾客性质分:
a、供暖设计热负荷； b、通风设计热负荷；
c、生产工艺热负荷 d、生活用热设计热负荷

2.2.2 热负荷计算
2.2.2.1 采暖设计热负荷计算
热源设计时，对于办公建筑、民用建筑等可运用供暖面积热指标计算采暖热负荷，热指标选用参阅教科书或关于设计手册。室内采暖设计时，应进行围护构造热工计算，分别计算建筑热负荷，其设计参数详见设计手册。
热指标是表达各类建筑物，在室内外温差1℃时，单位体积（面积）供暖热负荷。
对于热指标估算，重要取决于通过垂直维护构造向外传递热量，它与建筑物平面尺寸和层高关于，因而不直接取决于建筑平面面积，热指标有体积热指标与面积热指标两种办法，体积热指标更能精确反映出建筑物传热状况，但是采用面积热指标比体积热指标更易于概算，计算办法简便。因而，本设计采用单位建筑面积热指标法进行计算。
选取热指标大小，重要与建筑物构造外形以及层高关于，建筑物维护构造传热系数越大，采光率越高，则建筑物热损失越大，在这种状况下，热指标可取较大值；反之，则取较小值。因而热指标选取适当与否直接影响到计算热负荷计算值以及系统总耗热量。
表2-1各类建筑物采暖热指标推荐值qh(W/m2)
建筑物类型
住宅
办公楼
医院、幼儿园
旅馆
图书馆
商店
食堂餐厅
影剧院展览馆
大礼堂体育馆

45～70
60～80
65～80
60～70
45～75
65～75
115～140
90～115
100～160
注：参照《全国民用建筑工程设计技术办法/暖通空调·动力》
针对长春市曙光苑社区采用60%-65%节能,由上表采暖热指标推荐值对社区节能热指标推荐如下:
曙光苑度假村建筑物供暖面积节能热指标推荐值
建筑物类型
旅馆
居住区综合
办公楼
培训中心
主楼(旅馆)
职工食堂
综合居住(职工公寓)
共计
建筑面积
33640
6990
12600
14200
33000
2480
5100
108010
节能热指标
40
34
40

50
40
45
34
/
取值符合推荐值规定。
建筑面积热指标法，其计算公式为： .
Qh=qnA10-3 （2-1）
式中：Qh——采暖设计热负荷（kw）
qn——采暖热指标（w/m2）
A——采暖建筑物建筑面积（m2）
以度假村主楼为例（计算它热负荷）：
从曙光苑度假村平面布置图可知主楼面积A1=33000 m2，qn =40 w/m2 ，Qh =33000*40=1320kw。其她计算成果如下表：

曙光苑度假村建筑物供暖面积与热负荷汇总表
建筑编号
建筑总面积㎡
热指标
热负荷Q（KW）
A1#
7600
40
304
A2#-a
3520
40
140.8
A2#-b
3520
40
140.8
A3#-a
1760
40
70.4
A3#-b
1760
40
70.4
A3#-c
1760
40
70.4
A3#-d
1760
40
70.4
A4#
6600
40
264
A5#
2680
40
107.2
A6#
2680
40
40.8
B1
1200
34
40.8
B2
580
34
19.72
B3
660
34
22.44
B4
520
34
17.68
B5
1150
34
39.1
B6
960
34
32.64
B7
1160
34
39.44
B8
760
34
2584
C办公楼
12600
40
504
C-1
8200
50
410
C-2
1300
50
45
C-3
3000
50
150
C-4
1700
50
85
D职工宿舍
5100
34
173.4
D职工食堂
2480
45
111.6
主楼
33000
40
1320
依照表2-2可知总供热面积为108010㎡，总采暖热负荷为4407.22KW。

第三章 供热系统方案选取

3.1 系统热源型式及热媒选取
依照对曙光苑度假村调查，该度假村有如下特点：
(1)度假村处在建设阶段，且规划负荷只采暖热负荷无生活热水热负荷；
(2) 该区域内建筑物以旅馆为主，间有培训中心，职工食堂,别墅区等且该区热负荷较集中。
(3)度假村建筑总面积为10.801万m2，设计总热负荷为4407.22KW。
基于上述特点，本规划以汽-水换热站作为供热热源，以热水作为度假村供热管网热媒，换热站设在洗衣厂背面。

3.2 供热管道平面布置类型
供热管道平面布置图示与热媒种类、热源和热顾客互相位置及热负荷变化热点关于，重要有枝状和环状两类。
枝状网比较简朴，造价较低，运营管理比较以便，它管径随着到热源距离增长而减小，其缺陷在于如没有供热后备性能，即一旦网路发生事故，在损坏地点后来所有顾客均将中断供热。
环状网路重要长处是具备供热后备性能，可靠性好，运营也安全，但它往往比枝状网路投资要大诸多。
本设计中，力求做到设计合理，安装质量符合原则和操作维护良好条件下，热网可以无端障运营，特别对于只有供暖顾客热网，在非采暖期停止运营期内，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运营规定，加之考虑到当前国内国情，故设计中热力网型式采用枝状网。

3.3 供热管道定线原则
（1）敷设方式：管线采用无沟（直埋）敷设方式。当前最多采用型式是供热管道、保温层和保护外壳。三者紧密粘接在一起，形成整体式预制保温管构造型式。
（2）经济上合理，主干线力求短直，使金属耗量小，施工以便，主干线尽量走热负荷集中区，管线上所需阀门及附件涉及到检查井数量和位置，而检查井数量应力求减少。
（3）技术上可靠，线路尽量走地势平坦，土质好，水位低地区，尽量运用管段自然补偿。
（4）对周边环境影响少而协调，少穿重要街道，都市道路上供热管道普通平行于道路中心线，并尽量敷设在车道以外地方。
（5）穿过街区都市热力管网应敷设在易于检修和维护地方。
（6）通过非建筑区热力管道应沿公路敷设。
（7）热水管道在最低点设放水阀，在最高点设放气阀，管线布置见管线平面图。

3.4 管道保温与防腐
（1）直埋敷设管道保温采用预制保温。一方面在管道上涂耐热防锈漆两遍，外用玻璃棉毡捆扎再用镀锌丝缠绕，用密纹玻璃布包扎做为保护层，表面涂冷底子油2遍。
（2）保温。 地下直埋管道保温普通采用预制保温管，采用采用氰聚塑预制保温管。为增长保温层耐久性和辨别各种介质管道在保护层外涂刷颜色漆。
（3）管道防腐涂料选用铁红防锈漆。
（4）水压实验，实验压力为工作压力1.5倍。管道系统安装后，进行实验，十分钟内压力下降不不不大于0.05MPa ，不漏为合格。
（5）热力管道严密性实验合格后，须清除管内留下污垢或杂物，热水及凝结水管道以系统内也许达到最大压力和流量进行清水冲洗，直至排出口水干净为合格。

第四章 设备选取

4.1热互换器选型

4.1.1热互换器选型原则：
1）热互换器设计参数和适合介质，应符合热互换器使用规定。
2）在满足顾客热负荷调节规定前提下，同一种供热系统中换热器台数不适当少于2台，也不适当多于5台。普通采暖换热系统，可不设备用换热器，但当其中一台停用时，别的换热器换热量应能满足60%-75%总计算热负荷规定。
3）汽水换热系统，宜选用管壳式换热器，并宜选用在设计满负荷下，能将凝结水出口水温降至85℃如下产品。

4.1.2换热器计算
查饱和蒸汽焓温表，0.6Mpa饱和蒸汽温度为158.73℃，焓值为2756.25kj/kg，为满足上述设计选型原则，选用凝结水出口水温为80℃。
1）换热器传热面积F(m2)：
F=1.15*Qj/(K*△tpj*B) （4-1）
式中，Qj—换热量，kw；
K—传热系数，kw/（m2℃）；
B—考虑水垢系数；
当汽—水换热器时，B=0.850.9
当水—水换热器时，B=0.70.8
△tpj=[（t1-tg）-(t2-th)] /[ln(t1-tg)/(tg-th)]
—对数平均温度差，℃。
式中，，—热媒入口及出口处最大、最小温差值，℃。
△tpj=46.58℃
汽水传热系数K=~4000 w/（m2℃），取K=3 kw/（m2℃），
F=45.3369m2
F70%=41.3770%=31.73538 m2
选用两台F6-400-11-2型号管壳式汽—水换热器，该型换热器构造参数如表4-1所示
表4-1 换热器参数
型号
设计压力Mpa
进出水温℃
公称传热，面积m2
压降kpa
设备净重/满水重量kg
F6-400-11-2
0.6
70-95
11
1.4
824/1200
注：参照《简要供热设计手册》

4.2水泵选取和计算

4.2.1 选用水泵注意事项：
1)选用水泵流量比计算大5%-10%；
2)选用水泵扬程应按照实际需要扬程，并考虑水泵管路损失。

4.2.2循环水泵选取
水泵总流量如式：
G水=K1*{(3.6*Q)/[4.187*（tg-th）*1000]}=151.5738m³/h （4-2）
式中， S—漏损系数，S=1.05
Qj—采暖计算热负荷，kw
tg、th—供回水温度，℃
水泵扬程：
H=k2（H1+H2+H3） （4-3）
式中，k1 —富裕系数，k=1.15~1.20
H1—热力站换热系统内部压力损失（涉及换热器、除污器及管道等阻力），kPa
H2—热水管网最不利环路压力损失，kPa
H3—最不利环路连接顾客内部系统压力损失，kPa
估算时，换热器阻力可取60~150kPa；最不利环路连接顾客内部系统压力损失，普通供暖散热器直连系统可取10~10kPa；供热外网干管普通取每米压降100Pa。由此拟定：k1 =1.2，H1=10m，H2 =2.93m，H3 =10m。
H=1.2（10+2.93+10）=27.516m
循环水泵台数，普通选取2~4台，因G=259.59t/h>180t/h，宜设3台或更多。
依照以上计算流量和扬程，本设计方案选用3台IS150-125-315循环水泵，其中一台备用，水泵型号及参数如表4-2。

表4-2 循环水泵参数
型号
IS150-125-315
流量
200t/h
扬程
32m
转速
1450r/min
功率
30kw
叶轮直径
315mm

4.2.3补给水泵选取及补给水箱
4.2.3.1补给水泵选取：
补给水泵补水量普通按照循环水量3%-5%计算，在此取4%，即
151.57384%=6.06295t/h （4-4）
补给水泵扬程H
H=1.15(Hb+Hxs+Hys-9.8×)h Pa （4-5）
式中 Hb—系统补水点压力值，它数值应通过对热水供热系统水压图分析拟定.
Hxs—补给水泵吸水管损失，Pa
Hys—补给水泵压水管损失，Pa
h—补给水箱最低位点高出系统补水点高度，m
Hb=30 H=1.15×30=34.5
补给水泵普通不少于两台，其中一台备用，工程上以为补给水泵吸水管损失Hxs压水管损失Hys较小，同步补给水箱高出水泵高度h往往作为富裕值，或为抵消Hxs和Hys影响，因此公式可以简化。又因而处缺少有关数据，故对其扬程进行估算，选用两台IS50-32-160型单级单吸离心泵，一备一用，其参数如表4-3所示。

表4-3 IS50-32-200B型单级单吸离心泵参数
流量
10.8t/h
扬程
38m
功率
3kW
叶轮直径
173mm
转速
2900r/min

4.2.3.2补给水箱拟定
补水箱容积可按贮存40-60分钟补水量来拟定。补给水箱设为一种。
本设计补水箱有效容积按50分钟正常补水量规定来设计。已知补水泵流量为6.06295h，则补水箱容积V为：
G补水箱=G补水泵×50/60=5.05
V=2.6*2*2=10.4m³
补水箱详细尺寸：2600**200。
补水箱选用Q235B制作，壁厚为8mm。
本设计采用方形补水箱，其尺寸表如表2-3：
表4-4 水箱尺寸表
有效容积（m³）
长（m）
宽（m）
高（m）
10.4
2.6
2
2

4.2.3.3水箱防腐
水箱管接头及所需附件制作完毕后应在内外表面进行防腐解决。水箱内部普通按如下解决：水箱温度在30℃如下时，可刷红丹防锈漆两遍；当温度在30-70℃之间时，可刷过氯乙烯漆4-5遍；对水温在70-100℃之间时，可刷汽包漆4-5遍。水箱外部普通刷红丹防锈漆两遍，水箱经表面解决后，不得在水箱本体上直接焊接。
4.2.3.4水箱保温
水温不不大于50℃水箱需要保温，保温层外表面温度不应超过40-50℃。
4.2.3.5水箱布置原则
1）.补给水箱位置应满足补给水泵正水头规定。；
2）.补给水箱尽量靠墙布置，不要接近窗户。为了节约建筑面积，也可将补给水箱布置在室外，此时运营操作不太以便，并要考虑防冻办法。

4.3除污器选取
除污器安装在水泵及某些加热器水入口处，滤掉水中固体沉淀物，防止破坏设备。除污器有立式直通、卧式直通及卧式角通等。
本换热站内集水器出口处设除污器。
热网循环水量为：151.5738 t/h ；故依照冬季热网循环水流量选取卧式直通除污器，管道直径为300mm,型号为：DN300，其规格尺寸如表2-5所示。

表4-5 除污器规格尺寸表

符号
DN300
筒体直径

L

H

L1

L2

L3

L4
P=0.6Mpa
外形尺寸（mm）
300

D457×5

1340

400

70

250

350

107

设计总结与参照资料

设计总结:
一方面感谢对咱们辅导,谢谢!
通过这次课程设计,真感受很深,供热工程是咱们专业课,咱们必要努力去较好地完毕.这次课程设计中,在计算和CAD画图中遇到了诸多不懂问题,及时到请教教师、请教同窗、去图书馆查找资料,最后得以解决,在这期间,我学会了自己查找资料,也开始理解了一点专业规范和设计手册,后来要多看这方面书籍.
我这次做这作业固然会有诸多错误之处,由于咱们平时学是理论知识,而这是一种实际工程,会有诸多实际客观因素影响,尚有某些工程中规定规范.因此咱们后来要多理解规范和设计手册.作业存在错误之处,但愿教师指正,谢谢!
这次是小组合伙完毕，我和小组伙伴通过两个星期努力，终于有了些成果，下面是咱们详细内容:
全文内容重要有如下几种方面：
(1) 工程概述。收集工程原始资料以及对工程进行一种粗略概述。
(2) 热负荷计算。采用单位建筑面积热指标法进行计算热负荷计算，并绘制热负荷延续图。
(3) 供暖方案拟定。涉及热媒选取及参数拟定，供热管网平面布置以及管网附件拟定。
(4) 管道水力计算。涉及管道水力计算图绘制，计算管路拟定、比摩阻选取以及阻力平衡和水力计算。
(5) 系统水压图及设施选取。涉及系统定压方式拟定和水压图绘制，调节方式及调节曲线绘制、供热系统工艺设备选取。
通过这次毕业设计使我发现，本次设计不但是对这几年来所学知识单纯总结，并且更是对自己能力一种提高。刚开始设计时也有些摸不到方向，但通过我认真学习，以及刘学来和胡爱娟教师耐心指引，使我逐渐理解了该设计详细内容，使遇到问题都得到理解决。通过这次课程设计我感到自己所学知识还比较欠缺，要学习东西还诸多，此前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手底。当前我才明白学习是一种长期积累过程，在后来工作、学习、生活中都应当不断地学习，提高自己知识积累和综合素质。并提高了自己独立分析和思考能力，通过设计真正做到了学以致用，相信这些对我将来到单位工作是受益匪浅。

重要参照资料

1. 全国民用建筑工程设计技术办法－暖通空调·动力 中华人民共和国筹划出版社
2.《供热工程制图原则》CJJ/78-97 北京 中华人民共和国筹划出版社
3.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019- 北京 中华人民共和国筹划出版社
4.《城乡直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-98 北京：中华人民共和国建筑工业出版社，1998
6.《简要供热设计手册》李岱森 北京 中华人民共和国建筑工业出版社，1998
7.《采暖通风设计手册》 陆耀庆 北京 中华人民共和国建筑工业出版社，1998
8.《建筑设备施工安装通用图集91B9-热力站工程》华北标办，1993
9.《都市供热·供热节能国标行业原则汇编》 建设部都市建设研究院
10.《供热工程》李德英 北京 中华人民共和国建筑工业出版社，
11.《建筑供热采暖设计图集》邵宗义 北京 机械工业出版社
12.《建筑工程设计编制深度实例范本－暖通空调》宋孝春 建工出版社
13.《实用供热供燃气管道工程技术》邵宗义 北京 化学工业出版社
14.《城乡供热管网设计规范》CJJ34-
15.《都市供热工程》刘学来 北京 中华人民共和国电力出版社