蓄热式供暖方案计算.doc

(完整版)蓄热式供暖方案计算

XX清洁供暖热力站工程
方案设计（10万㎡)

说明书

2015年02月02日

目 录
1。 工程概况 3
1.1工程名称 3
1.2工程类型 3
1。3建筑形式 3
1。4采暖建筑面积 3
1。5采暖时间 3
2。 设计参数及标准 3
2。1大连市室外气象参数： 3
2。2 采暖热指标 4
2。3 采暖热负荷 4
2。4冬季供热热负荷各阶段比例天数： 9
3。 电锅炉蓄热采暖方案1（高温蓄热) 10
3.1蓄热系统的形式 10
3.2电热锅炉 10
3.3谷电时间段 10
3.4 蓄热模式 11
4．采暖期用电负荷 28
5．电锅炉选择 30
6．供电方案 30
6。1 锅炉用电负荷 30
6.2 接地 31
7．给水排水及消防 31
9.1生活及消防给水 31
9.2 排水 31
8．热控部分 31
9．照明和检修电源网络 32

2

1. 工程概况
大连市清洁供暖示范项目工程位于辽宁省大连市，本期工程采用电极热水锅炉蓄热式供暖系统进行供暖，主要利用低谷电制热、产生高温水（190℃)全量加分量蓄能采暖。末端采用地热辐射及暖气片供暖方式,设计供回水温度60℃/50℃。参考大连市气象资料，大连市采暖期为150天。谷电时间22:00-5:00，共7小时。
1.1工程名称
大连市清洁供暖示范项目
1。2工程类型
住宅、商铺
1.3建筑形式
住宅小区
1。4采暖建筑面积
折算纯住宅面积：10万m²
1。5采暖时间
全天24小时
2. 设计参数及标准
2.1大连市室外气象参数:
累年平均气温：10。3℃
年平均最高气温：14.8℃
年平均最低气温：6。8℃
极端最高气温：38。1℃（1972.06.10)。
极端最低气温： —19。0℃（1977。01。02)
冬季室外设计平均温度：t1=-15℃
冬季室内设计温度： t2=10—15℃
1月累年平均气温：-5.0℃。
2.2 采暖热指标
大连市采暖期天数为150天，采暖期室外计算温度为—11℃，采暖期室外平均温度为-8℃。按照国家颁布的现行标准，各类建筑物的采暖热指标的推荐值qh(W/m2。℃）如表2—1所示。
各类建筑物采暖热指标推荐值qh（W/m2）
表2—1
建筑物
类型
住宅
居民
区综合
学校
办公楼
医院
托幼
旅馆
商店
食堂
餐厅
影剧院
展览馆
大礼堂
体育馆
未采取节能措施
58～64
60～67
60～80
65~80
60～70
65～80
115～140
95~115
115~165
采取节能措施
40～45
45～55
50～70
55～70
50~60
55~70
100～130
80~105
100～150
按新建节能小区：住宅热指标取45W/m2
2。3 采暖热负荷
热负荷计算（采暖热负荷）采用如下公式：
Q=∑qf ·F/100
Q’=Q*（tn-(tpj))/（tn—（tw））
式中：
Q —采暖热负荷（MW)；
qf —建筑物采暖面积热指标(W/m2）；
F -建筑物的建筑面积（万 m2)。
Q’ -采暖平均热负荷(MW）；
tn –采暖期室内计算温度： 20（℃）;
tpj –采暖期室外平均温度: —8（℃）;
tw –采暖期室外计算温度: —11（℃）；
建筑名称
供暖
备注
建筑面积 (m2 ）
100000

采暖面积热指标（W/m2）
45

采暖热负荷（KW）
4500

2。4冬季供热热负荷各阶段比例天数：
第一阶段：85%～100%供热负荷 供热天数 30
第二阶段：66.8%~85％供热负荷 供热天数 45
第三阶段:50％～66。8％供热负荷 供热天数 45
第四阶段：0％~50％供热负荷 供热天数 30

3. 电锅炉蓄热采暖方案
3。1蓄热系统的形式
1)本方案采用电极热水锅炉蓄热式供暖系统，在电网低谷电期间，利用电作为能源来加热蓄热介质，并将其储藏在蓄热装置中。在用电高峰期间将蓄热装置中的热能释放出来满足供热需要。这种系统的优点是：平衡电网峰谷荷差；充分利用廉价的低谷电,降低运行费用；系统运行的自动化程度高，无噪声，无污染，无明火。
2）本方案电极热水锅炉蓄热式供暖系统的蓄热介质为高温水蓄热：将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式储存在水中，当需要用热时，将其释放出来提供采暖用热需要。其优点是：方式简单，清洁、成本低廉。
3)电极热水锅炉蓄热式供暖系统由电极热水锅炉、高温蓄热水罐、板式换热器、水泵及管道系统等组成。
3。2电极热水锅炉
3.2.1电极热水锅炉是将电能转化热能,并将热能传递给介质的能量转换装置，他由两个环节组成
1）将电能转化热能：电极式—电流通过电极与水接触产生热量.
2）将热能传递给介质：电极通电后,不断地产生热量，并被介质(水)不断地吸收带走，介质（水）由低温升至高温，再由循环水泵送到热用户，释放能量，介质（水）再由高温降至低温，进入电锅炉，以此往复保持热量平衡。电锅炉可连续卸载，热量无级可调。
3。3谷电时间段
用电低谷时间为22：00至次日早5：00.由下表可以看出,此段时间风力也偏大。
白城地区供热期24小时用电负荷、风电负荷、热电联产、温度变化象限表：

3。4 蓄热模式
考虑设备初投资和电容量等综合因素,一般宜采用分量蓄热模式；如当地难以保证白天的供热用电时，应采用全量蓄热模式.
在实际运行中，全量蓄热各设备容量大，初投资多，但很好的利用夜间的低谷电,占整个采暖期用电负荷的98％以上;分量蓄热各设备容量较小，初投资较全量蓄热初投资低很多,但利用夜间的低谷电较少,仅占整个采暖期用电负荷的33。3%。下面我们尝试全量蓄热与分量蓄热相结合的方式，尽可能多的利用弃风负荷,热源70％用电负荷为低谷电价，并使初投资控制在合理的范围内。
1）峰段 7:30—11：30；17 ：00-21：00 (8h）
2）谷段 22:00-5：00 （7h)
3）平段 其余时间 （9h）
日负荷:4.5*1000*24=108000Kw。h，其中100％全量蓄热。
1） 全量蓄热部份电热锅炉功率N (kw):
N=TH* k / IH / n
IH—-蓄热时间(当地的低谷电时间），h； 7h
k-热损失附加率，取1.05
n —电锅炉的热效率，取0.99
TH-—日总负荷,TH=108000Kw*h＊1.05/0.99=114545KW＊h
N=108000＊1.05/7/0.99
=16360kw*h
总容量:需锅炉总容量16360KW，由于电锅炉可分级调节，故选用10000kw电极热水锅炉共二台。
锅炉蓄热总负荷为:N'=114545/24*（24-7）=81140KW*h
3。4。1第一阶段
按第一阶段：85%~100％供热负荷 供热天数 30计算
第一阶段用电总负荷:114545*30*1=3436000Kw＊h
3.4。2第二阶段
第二阶段:66。8%～85%供热负荷 供热天数 45
第二阶段用电总负荷：114545＊45＊0。76=3917000Kw＊h
3.4.3第三阶段
第三阶段：50％～66。8%供热负荷 供热天数 45
第三阶段用电总负荷：114545*45*0。6=3093000Kw＊h
3.4。4第四阶段
第四阶段：0％～50％供热负荷 供热天数 30
第四阶段用电总负荷：114545＊45*0.5=1718000Kw*h
3.4.5采暖期电锅炉总用电负荷：
3436000+3917000+3093000+1718000=12165000Kw＊h
3。4。6 蓄热装置的有效容积V( m3)：
V=860* N’ /1000 / Δt
Δt—蓄热温差， （℃)
用于60℃/50℃地热供暖系统，采用高温系统的蓄热温度175℃。 采用板式换热器与末端隔开,则热水侧的供回水温度为175℃/75℃,蓄热装置可利用最高温差为100℃
V=860*81140/1000/100 =698m3
3。4。7锅炉房内二次网水系统:
设热网循环水泵、变频补水定压水泵、补给(膨胀)水箱、软水装置及相应的管道、阀门、仪表。
1）小区内热水采暖热负荷约为10000 kW,采暖期总负荷864GJ。
2）热网循环水量约为857t/h，选择两台循环水泵，一台运行，一台备用。
3）热水采暖系统的定压方式采用变频补给水泵做恒压装置，定压点设在循环水泵吸入口。补水泵定压点设为30MH2O，采暖系统的补水水源为自来水.选用 2 台补给水泵，其中 1 台运行，1台备用，系统首次注水时，两台同时运行。

3。4。8蓄热式[水箱蓄热]电锅炉主要设备：

序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
电极热水锅炉
ZHPI2015 （电压：10KV，功率:10MW）
套
2
采暖
2
变频供暖
循环水泵
Q=320m3/h H=70mH2O N=75kW
0℃~110℃
台
2
热用户
一用一备
3
变频定压补
水装置
Q=12m3/h H=45mH2O N=3kW 0℃～70℃
补水泵两台。压力控制
套
1
热用户
系统补水
4
蓄热罐
V=350m3 Ø4200x26000
套
2

5
补给水箱
V=20m3. 4000x2000x3000
台
1

6
板式换热器

台
2

7
变频蓄热热水
循环水泵
Q=300m3/h H=19mH2O N=55kW 0℃~200℃
台
2
蓄热系统
一用一备
8
定压补水装置
Q=12m3/h H=15mH2O N=1。5kW 0℃~70℃
补水泵两台。系统注水时两台运行。压力控制
套
1
蓄热系统
补水
9
全自动软化水器
RS－10A，220V,50HZ,40W，
套
2
蓄热系统补水

3。4。9投资概算
本工程静态投资XXXX万元。

6．采暖期用电负荷
电力时段分类
实施时段
电 价
峰 段
05：00-11：00
17：00—22:00
0。8409元/KW.H
平 段
11：00—17：00
0.5606元/KW。H
谷 段
22:00-05:00
0.2803元/KW.H
注：三十里堡基地建设完成后，所需电力容量为8MW左右，固基本费8000KW*22元/月*5个月=88万元不予考虑。

6。1采暖期用电量
6.1。1电极热水锅炉供暖期耗电量
按3。4。5条，Q1=12165000Kw*h
本部分耗电采用夜间低谷电,按大连地区低谷电价0.2803元/Kw*h计算电费为：
1265000Kw*h*0.2803=3409849.5元
6。1.2电极热水锅炉供暖系统辅机耗电量
电极锅炉一次侧系统循环水泵功率为55KW，蓄热循环水泵功率为75KW，供暖循环水泵功率为75KW，总的辅机功率为205KW；按电极锅炉第天运行7小时，蓄热及采暖每天运行24小时计算：
电极锅炉一次侧系统循环水泵供暖期电费为：55*7*150*0。2803＝16187元
蓄热水泵及供暖循环泵供暖期电费为:(150＊8*0.8409+150＊7＊0。2803+150＊9＊0.5606)＊150＝309031元
6.1。3供暖费用计算
采暖期用电费计算：3409849.5+16187+309031=3735067。5元
每平方米采暖费为:3735067。5/100000=37.35元/m2
7．电锅炉选择
根据以上计算，10MW电极热水锅炉2台.
单台蓄热罐蓄热体积350m3。
电锅炉总功率20000KW,电锅炉总蓄热体积700m3。

8．供电方案
8.1 锅炉用电负荷
电极锅炉高压供电系统的配制
《1》电极锅炉高压控制系统单独配置，进线柜、PT柜、出线柜、计量柜。（也可以进线柜、PT柜、组成一面柜，出线加综保组成一面柜)
《2》高压负荷侧需给出一个4—20mA的有功功率信号
《3》选综保装置加装功率模块，即可实现4—20mA有功功率的信号输出。
《4》高压出线柜的面板需带有本地、零位、远程控制的转换开关。
（本地启停和远程启停必须完全隔离分开，否则远程启动合闸本地断不开，本地合闸远程断不开。）
《5》高压负荷开关要能本地、远程两地控制：需给我方提供远程控制的点位：（1)开命令119、120（2)停命令，121、122我方提供两对无源开关量信号。(3）开关状态，117、118（4）故障状态,226、227对方提供两对无源信号。
根据图纸由高压柜引至锅炉控制柜端子排。
《6》过流、速断，按电极锅炉的额定功率整定。
《7》保护接地阻值应≦1欧姆.
《8》电极锅炉房内需配置一路0.4kv低压电源，(根据配置水泵功率大小选开关容量）
锅炉房内离墙400mm高处用镀锌扁铁做接地环网。
《9》未选功率模块的，也可加装（三相三线有功功率变送器）来实现4—20mA有功功率的信号输出。

8。2 接地
本工程在锅炉房外设置主接地网，由水平接地体和垂直接地极组成，以水平接地体为主。水平接地体埋深0.8米，据锅炉房不小于1。5米。在锅炉房内设置主接地网，并与室外主接地网连接。所有电气设备外壳、开关装置和开关柜接地母线、金属架构、电缆桥架、金属箱罐和其他可能事故带电的金属物的按《交流电气装置的接地》的要求进行接地.
水平接地体采用50X6镀锌扁钢，垂直接地体采用直径50mm的镀锌瓦斯管,锅炉房钢筋焊接成网后与主接地网连接，主接地网接地电阻小于4欧姆。

9．给水排水及消防
9。1生活及消防给水
锅炉房内的生活水及消防水系统采用合并的给水系统，水源接自室外自来水管网，设计界限为室外1。0m。
遵照《建筑设计防火规范》（GB50016-2006)要求，锅炉房内每层将设置两套室内消火栓，并依据国家有关规范规定设置适当的灭火器。
9.2 排水
锅炉房内的生活及生产排水将根据锅炉房附近的排水管网布置情况,就近排放,设计界限为室外1.0m。
10．热控部分
本工程各台电热水炉的控制系统及所有安装材料均由锅炉制造厂家负责（包括锅炉系统的检测控制设备、仪表、电缆、电缆桥架及所有安装附件，锅炉制造厂同时对整个系统的完整性及可用性负责）.我方只负责水泵房热工检测系统的设计工作，包括对供水泵、回水泵、换热器等系统的检测和控制.整个水泵房采用PLC系统完成对整体系统的检测和控制.PLC系统的总的控制点点数大约为100点。通过PLC系统完成对系统的数据采集、模拟量控制、顺序控制、保护及报警等功能。系统内的检测仪表及设备根据业主要求选用高性价比产品。电源为220V AC，气源为厂用压缩空气.
11．照明和检修电源网络
本工程照明系统分为正常照明和应急照明。正常照明系统和检修电源均由配电间引接,其电压为380/220V。应急照明由应急切换屏引接.出入口应急灯的充电电源接在相应的正常照明网络；
锅炉房内采用四防灯;水泵房采用三防灯（灯具配戴光源为金卤灯）； 配电间、办公室根据实际情况采用相应的荧光灯。
控制方式：室内照明采用在照明箱内集中控制或用开关分散控制的方式。

12