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换热站主要耗能设备节能措施浅析

摘要

本文以供热工程基本理论为基础,对换热站的节能潜力进行较全面的分析，分析了换热站在实际供热运行中能耗过大的问题，指出应从换热站的设计、设备选型、运行管理等方面采取措施，以提高运行效率，节约能源，保证供热系统的供热质量。

关键词：换热站；能耗；系统节能

第一章 供暖现状分析、节能问题的提出
城市在发展，工业在进步，集中供热系统愈趋大型化，集中供暖方式已经在铁法能源公司水暖厂成为主要的供暖方式，换热站也随之衍生而出。
换热站是集中供热系统中连接热网与热用户的场所，在其内安装有与用户连接的有关供热设备、管道、阀门、仪表和控制装置。将热网输送的热媒参数（温度、压力、流量）加以调节，变换到用户设备所要求的参数和数量，提供用户供暖需要，达到最佳的经济运行状态。换热站是集中供热系统中的一个中枢环节，同时也是供热系统能源消耗的重要组成部分。换热站的供暖方式已经覆盖了整个矿区80%以上的供暖面积。对供热的效果要求也更加严格,对系统运行的经济性、安全性和可靠性的要求也越高。
换热站所要达到的三个基本要求是:必须保产保质—按质(压力、温度、净度)按量(供热量)供出高温热水,满足矿区居民采暖需要；与此同时要做到使运行设备尽量延长使用寿命；节能、高效、降低劳动强度。现在我车间亟待要解决的问题就是如何才能在满足供暖标准的前提下更加的节能。
那么资源的浪费主要表现在以下几方面：
供热管道保温符合规定，敷设时保障施工质量，工程施工后马上做好保温；对换热站内管道进行保温，换热站已经陆续做好保温；车间对管道泄漏能够及时维修；冬季供暖期调网力度大，能够尽量满足管网的水力、热力平衡；由于缺乏设备目前根据用户特点进行供热尚未实行是一个缺憾。供暖期结束后换热器、水泵、阀门等设备按规定做好检修、维护和保养；避免用户放水，做好宣传和稽查工作。循环水泵选型应配置得当；车间已经对循环泵和补水泵进行变频控制。

第二章 换热站主要耗能设备
1、换热器：
换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能。换热器的作用是将集团电厂二次网温度较高的流体的热能传递给三次网热用户温度较低的热水的一种热交换设备。
2、循环泵：
在矿区冬季供暖时，循环泵都是24小时不停在工作，循环泵的作用是驱动热水在供热系统内循环流动的设备，达到供暖区域的最远端、最高点，正是这样水暖供热管道中的热水是靠循环泵循环起来的。
3、补水泵
在供暖车间供暖期补水泵实现了变频补水，在闭式热水供热管网中，补给水泵的作用有两个：一是起到定压的作用，二是补给系统的失水量。

第三章 耗能设备选型及节能措施
第一节 换热站主要设备选型
1、板式换热器
板式换热器由高效传热波纹板片及框架组成。板片由螺栓夹紧在固定压紧板及活动压紧板之间，在换热器内部就构成了许多流道，板与板之间用橡胶密封。压紧板上有本设备与外部连接的接管。板片用优质耐腐蚀金属薄板压制而成，四角冲有供介质进出的角孔，上下有挂孔。人字形波纹能增加对流体的扰动，使流体在低速下能达到湍流状态，获得高的传热效果。并采用特殊结构，保证两种流体介质不会串漏。
设计者在设计时，只是根据换热量进行粗略的估算，没有严格地对设备进行选型计算。而实际运行中水的流速对换热器的换热量以及设备的阻力损失有很大的影响。在运行过程中发生堵塞，造成运行阻力损失较大。
正因为这样的原因，换热器选型要遵循的原则的就是供暖面积，传热面积一般可根据厂家样本给出，当设计参数与样本不符时，宜按通用式进行校核计算：
F＝Q/K×B×△tpj
式中：F为换热器传热面积，m2；Q为换热量，W；B为水垢系数，汽水换热器时B＝0.85～0.9，水水换热器时B＝0.7～0.8；△tpj为对数平均温度差，℃。
△T（计算对数温差）＝△Ta－△Tb/lnTa/△Tb；
式中：△Ta，△Tb为热媒入口及出口处的最大、最小温差，℃；K为换热器的传热系数，W（/m2·℃）。
根据传热面积，计算出较为准确的供暖面积，这样就会运用准确换热片数量给某个区域供暖，减少不必要的热源浪费。
2、循环泵的选择也有一定的要求，不能过大，过大就会出现“小马拉大车”现象，浪费电量资源严重，又不能过小，过小又不能达到供暖要求。所以循环泵的选型有一定的原则可循。
循环水泵的流量和扬程选择原则。
1）循环泵的流量选择：
Gb＝1.1Gj
Gj＝0.86×Q’（/tg’－th’）
式中：Gb为循环泵的总流量，t/h；Gj为管网的计算流量，t/h；1.1为安全余量。
2）循环泵的扬程选择：
循环泵的扬程在不小于设计流量的条件下，热源内部、供回水干管的压力损失和主干线末端用户的压力损失之和，即：
H＝（1.1～1.2）×（Hr＋Hw＋H）y
式中：H为循环泵的扬程，Pa；Hr为热源内部的压力损失，
Pa；Hw为网路主干线供、回水管的压力损失，Pa；Hy为主干线末
端用户系统的压力损失，Pa。
3）补水泵在选型时，同理也要遵循如循环泵类似的原则：
补给泵的流量、扬程选择原则:
1、补给泵的流量
为供热系统正常补水量与事故补水量之和，一般取正常补水量
的4倍，正常补水量一般不宜大于系统容水量的1％。
2、补给泵的扬程选择
补水泵的扬程按下式计算，即H＝1.15（H1＋H2＋H3－h），其中H为补水泵的扬程，Pa；H1为补给水点的压力值，Pa；H2为水泵吸水管的压力损失，Pa；H3为水泵出水管的压力损失，Pa；H为补给水箱最低水位比补水高出的距离，m；1.15为安全余量。
第二节 换热站节能措施
针对以上存在的问题分别采取措施：
在换热器选型时应进行详细的热力计算，综合考虑各种可能影响因素。在换热器的进出口应设置压力表，以便对设备压力损失的监测，当设备的压力过大时，应对设备进行排污、清洗，减小运行的阻力损失。结合多年的运行实践，当热用户三级网出水温度和热电厂二级网的回水温度相同或高1℃～2℃，说明换热器的换热效果达到了最佳。
在循环泵方面，由于在设计过程中设计者在热用户三次热力网循环水泵的选择上根据建筑物高度来估计循环水泵的扬程，缺乏对三级网详细的水力计算，只凭经验估算，同时考虑较大的安全系数等原因，造成所选的水泵流量、扬程远远高于实际运行所需要的阻力损失。循环水泵的流量、扬程过大，使水泵运行电耗增加，也增加了近端用户阀门的节流损失。
在循环水泵的选择计算上，据有关经验，三次网循环水泵的实际扬程大约为147.06 kPa～294.12 kPa，流量按上述计算方法确定，从而有效地避免了“大马拉小车”供热现象的发生。
在热力站主要耗能设备选择合适的前提下，还需要运行管理者运用各种调节手段加强调节，从而有效地降低运行能耗。做好如下工作
1、加强二、三供热管网的流量平衡调节，避免出现一次网高温热水没有完全与二级网水进行能量交换就循环回热源，造成热量的浪费。
2、加强对三级供热管网的水力平衡调节，尽可能避免为消除末端用户流量不足而加大供热流量，从而减少电能的消耗量。
3、加强对用户的管理，督促用户定期维护和保养管道设备，避免跑、冒、滴、漏现象的发生，尽可能减少三级网的补水量，降低补水泵的起停次数，从而有效减少水、电、盐的消耗量。
4、在循环泵、三次网加压泵上加装变频器，以方便对循环流量进行调解，实行分阶段改变流量的调节方式，即初寒期、末寒期采用降低循环泵赫兹数来调节三级网的流量，降低电能。
5、对于供热规模不大、管道设备运行时间较短、失水量小的热力站采用“一补二”的供热方式，减少运行人员，节约供热成本。

小结
供暖车间23座换热站，真正做好节能工作任重而道远，既需要设计人员认真负责选择设备，又需要换热站运行管理人员加强调节手段。不但要对原有换热站数据进行核对、校准，而且要对新建换热站严格的标准要求。所以，供暖车间全体员工，应尽快提高责任感和紧迫感，依靠科技进步，发展集中供热，将降低供热耗能、减轻大气污染、改善建筑热环境作为重点工作，为提高矿区人民生活质量作出贡献。

参考文献
【1】供暖车间提供的基础数据资料
【2】《供暖设计手册》.中国建筑工业出版社,2007
【3】供热工程 中国建筑工业出版社2009
【4】城镇供热管网工程 中国电力出版社2009