熱力管網(wǎng)及換熱站課程設(shè)計(jì)

1、 本科課程設(shè)計(jì)說明書題目:秦皇島市花園小區(qū)熱力管網(wǎng)及換熱站工程設(shè)計(jì)院(部:熱能工程學(xué)院專業(yè):熱能與動(dòng)力工程班級(jí):熱動(dòng)091姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:完成日期:2012年12月14日摘要本設(shè)計(jì)名為秦皇島市花園小區(qū)外網(wǎng)設(shè)計(jì)。隨著國(guó)家計(jì)量供熱的逐步推行,供熱行業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。計(jì)量供熱是供熱行業(yè)從粗放型管理方式向精細(xì)型管理方式的一次深刻轉(zhuǎn)變。計(jì)量供熱的主目標(biāo)是節(jié)能環(huán)保。計(jì)量供熱的成功實(shí)行必須依托高精確的熱網(wǎng)調(diào)控。而熱網(wǎng)的高精確調(diào)控基礎(chǔ)是熱網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)。這對(duì)我們供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員和施工人員提出了新的更高的要求。能否設(shè)計(jì)出滿足熱網(wǎng)精確調(diào)控需求的供熱系統(tǒng)是當(dāng)前我們?cè)O(shè)計(jì)人員面臨的一道重要難題。供熱工程是

2、現(xiàn)代化城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施,也是城市公共事業(yè)的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)。各地區(qū)都努力從現(xiàn)有條件出發(fā),積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu),研究多元化的供熱方式,實(shí)現(xiàn)供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)計(jì)量供熱的節(jié)能目標(biāo)。計(jì)量供熱不僅能給城市提供穩(wěn)定的可靠地高品位熱源,改善人民生活環(huán)境。而且能節(jié)約能源,減少城市污染。有利于城市美化,有效地利用城市空間。城市供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì),首先要在總體規(guī)劃的指導(dǎo)下,既要為今后的發(fā)展留有余地,又要實(shí)事求是的對(duì)熱負(fù)荷進(jìn)行調(diào)查和計(jì)算。在了解熱負(fù)荷的性質(zhì)、類別、用途等多方面現(xiàn)場(chǎng)的資料后,進(jìn)行供熱外網(wǎng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)以節(jié)能建筑的熱指標(biāo)為基礎(chǔ),以熱網(wǎng)的精確調(diào)節(jié)為最終目標(biāo),盡量降低熱網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo),盡量應(yīng)用精確調(diào)節(jié)的閥門和

3、設(shè)備,為計(jì)量供熱打好基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能為原則,通過借鑒以前的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn),采用了合理的技術(shù)措施,使設(shè)計(jì)的各個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了很好的使用效果。關(guān)鍵詞:集中供熱;換熱站;節(jié)能;目錄摘要 (1第一部分第一章緒論 (4第二部分第二章熱負(fù)荷計(jì)算 (62.1 原始資料 (62.2 負(fù)荷計(jì)算 (6第三章供熱系統(tǒng)方案的選擇 (103.1 系統(tǒng)熱源型式及熱媒的選擇 (103.2 供熱管道的平面布置類型 (103.3 供熱管道的定線原則 (103.4 管道的保溫與防腐 (11第四章供熱管網(wǎng)的水力計(jì)算及水壓圖 (124.1 供熱管網(wǎng)的水力計(jì)算 (124.2 水壓圖的繪制 (19第五章設(shè)備的選擇 (225.1

4、 換熱器的選擇 (225.2 循環(huán)水泵的選擇 (235.3 補(bǔ)水泵的選擇 (255.4 補(bǔ)水箱的選擇 (265.5 除污器的選擇 (265.6 熱力入口 (27設(shè)計(jì)小結(jié) (28參考文獻(xiàn) (30第一部分第一章緒論一、我國(guó)城市供熱的技術(shù)走向1,我國(guó)城市集中供熱的技術(shù)方向,主要采用熱電聯(lián)產(chǎn)的型式,這是我國(guó)當(dāng)前的具體情況決定的。當(dāng)然,集中供熱的首要前提是節(jié)約能源,但是當(dāng)前我國(guó)電力緊張的局面也是不能忽視的。在供熱的同時(shí),生產(chǎn)一定量的電力,也能緩解部分用電的需要。2,落實(shí)熱負(fù)荷,是集中供熱一切要素之首。沒有準(zhǔn)確的熱負(fù)荷,熱電站的建設(shè)將似海灘上的建筑,不僅不能節(jié)約燃料,更無經(jīng)濟(jì)效益可談。3,目前,我國(guó)建設(shè)資

5、金短缺,無論是建設(shè)熱源還是管網(wǎng),耗資都相當(dāng)大。因此,改造老凝汽式電站為熱電廠,既可大大降低投資,也可縮短工期,且運(yùn)行效益可立竿見影。這是集中供熱應(yīng)優(yōu)先考慮的熱源。4,盡可能在老廠擴(kuò)建供熱機(jī)組,降低生產(chǎn)與非生產(chǎn)設(shè)施投資,并且技術(shù)上有比較強(qiáng)的后盾,安全生產(chǎn)有比較可靠的保證。5,熱源內(nèi)機(jī)組參數(shù)的選擇,應(yīng)優(yōu)先選用較高參數(shù)的機(jī)組。12MW及6MW容量機(jī)組,宜選用次高壓;3MW及以下機(jī)組宜選用中壓機(jī)組?？傊畱?yīng)盡可能少用和不用次中壓或低壓機(jī)組。6,熱源內(nèi)機(jī)組型式的選擇,宜以背壓機(jī)組帶基本負(fù)荷,在多臺(tái)機(jī)組中可選用一臺(tái)抽汽冷凝機(jī)組,以增加負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈活性。7,在大、中城市采暖負(fù)荷較大時(shí),宜選用大容量的兩用機(jī)組,

6、采暖季節(jié)降低部分電負(fù)荷供熱,非采暖季節(jié)仍恢復(fù)正常運(yùn)行,節(jié)能效益是非常理想的。8,近年發(fā)展起來的循環(huán)流化床鍋爐,具有許多優(yōu)點(diǎn):煤種適應(yīng)范圍廣;適應(yīng)負(fù)荷變化范圍50%100%;熱效率較高;易于脫硫且投資少,適宜作建筑材料。9,集中供熱方案的優(yōu)化方面,現(xiàn)已有北京水利電力經(jīng)濟(jì)研究所、清華大學(xué)等單位研制了優(yōu)化軟件,它包括熱源布點(diǎn)優(yōu)化、熱源機(jī)組組合選型優(yōu)化、熱力管網(wǎng)管徑、路徑優(yōu)化、并可計(jì)算熱力規(guī)劃或可行性研究報(bào)告有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。今后應(yīng)廣泛應(yīng)用,以節(jié)約能源,降低投資,提高效益。二、設(shè)計(jì)目的及意義課程設(shè)計(jì)的目的主要是對(duì)已經(jīng)學(xué)過的專業(yè)知識(shí)的進(jìn)一步加深,分析總結(jié)和解決實(shí)際問題的一次實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),也是我在大學(xué)四

7、年所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合訓(xùn)練。它對(duì)提高我們的個(gè)人素質(zhì),增強(qiáng)就業(yè)后的競(jìng)爭(zhēng)能力至關(guān)重要。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí),參考國(guó)家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、工程設(shè)計(jì)圖集及其它參考資料,能夠比較系統(tǒng)地掌握專業(yè)設(shè)計(jì)的計(jì)算步驟、方法。獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù),培養(yǎng)自己分析和解決實(shí)際工程問題的能力,熟練一定電腦繪圖能力和文字處理能力,為以后順利走向工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想目前,我國(guó)的能源緊張是影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素,并被認(rèn)為是當(dāng)今世界具有普遍性的問題。我國(guó)能源發(fā)展的速度比較緩慢但是能源浪費(fèi)卻十分嚴(yán)重,所以本工程的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量的節(jié)約能源,提高能源的利用率,要因地制宜地確定綜合利用能源的供熱

8、方案,同時(shí)結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和社會(huì)主義建設(shè)初級(jí)階段資金短缺等實(shí)際困難,在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)也要力求節(jié)儉,減少工程造價(jià)。本設(shè)計(jì)就是在遵循經(jīng)濟(jì)合理的前提下,經(jīng)過經(jīng)濟(jì)分析比較后,設(shè)計(jì)小區(qū)集中供熱系統(tǒng)以及給排水系統(tǒng)。第二部分小區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章熱負(fù)荷計(jì)算2.1 原始資料2.1.1 設(shè)計(jì)地區(qū)氣象資料(秦皇島市'= -162.1.1.1 冬季室外供暖計(jì)算溫度: tw= -4.92.1.1.2 采暖期日平均溫度: tp2.1.1.3 冬季主導(dǎo)風(fēng)向:西北風(fēng)= 2.7 m/s2.1.1.3 冬季室外平均風(fēng)速: vpj2.1.1.4 冬季日照率: 72%2.1.1.5 冬季采暖天數(shù): 154天2.1.1.7 最

9、大凍土深度: 135 cm2.1.2 土建資料小區(qū)平面布置圖,包括道路走向、建筑物分布、建筑面積、建筑用途、區(qū)域的地形標(biāo)高和位置坐標(biāo)。2.1.3 熱媒低溫?zé)崴?95/70;有城市管網(wǎng)供0.6MPa的飽和蒸氣2.1.4 采暖方式采用對(duì)流輻熱式鋼鋁散熱器2.2 負(fù)荷計(jì)算2.2.1 集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算2.2.1.1 集中供熱系統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)系統(tǒng)指的是以熱水或蒸汽作為熱媒集中向一個(gè)具有多種熱用戶的較大區(qū)域供熱的系統(tǒng).2.2.1.2 熱負(fù)荷的類型(1按性質(zhì)分為兩大類:一類是季節(jié)性熱負(fù)荷,它與室外溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和太陽(yáng)輻射熱等氣候條件密切相關(guān),起決定性作用的是室外溫度在全年中有很大的變化.另一

10、類是常年性熱負(fù)荷主要取決于生活用熱和生產(chǎn)狀況,其日變化較大,而在全年的變化較小.(2按熱用戶的性質(zhì)分:a、供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷;b、通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷;c、生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷d、生活用熱的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷2.2.1.3 熱負(fù)荷的計(jì)算方法供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷采用面積熱指標(biāo)法和體積熱指標(biāo)法.通風(fēng)熱負(fù)荷采用體積熱指標(biāo)法.生產(chǎn)工藝負(fù)荷主要取決于工藝工程性質(zhì),用熱設(shè)備和工作制度2.2.2 熱負(fù)荷的計(jì)算2.2.2.1 采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算采暖熱負(fù)荷使城市集中供熱系統(tǒng)中最重要的負(fù)荷,它的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷占全部設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的80%-90%以上(不包生產(chǎn)工藝用熱,供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的概算可采用面積熱指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。具體的計(jì)算公式方法如下:以下公式取自

11、供熱工程P114頁(yè)6-2公式。Qn ' =qf×F×10-3KW (2-1式中Q n'建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷,KW;q f 建筑物供暖面積熱指標(biāo),2/W m;F建筑物的建筑面積,2m。建筑物供暖面積熱指標(biāo)fq的推薦取值如表2-1所示表2-1 建筑物供暖面積熱指標(biāo)推薦值 注:1、本表摘自城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范CJ34-90,1990年版;2、熱指標(biāo)中已包括約5%的管網(wǎng)熱損失在內(nèi)。表2-2 各建筑物供暖面積與熱負(fù)荷匯總表 根據(jù)表2-2可知總供熱面積為99900,總采暖熱負(fù)荷為4765.5KW 。 2.2.2.2 年負(fù)荷的計(jì)算Qn = 0.864Q np ×

12、n (2-2 式中 Q n 采暖年耗熱量,KJ ; Q np 采暖平均熱負(fù)荷,KW ; n 采暖期天數(shù)。 其中j'Q =wn p n np t-t t -t Q (2-3式中 n t 室內(nèi)計(jì)算溫度,; 'w t 供暖室外計(jì)算溫度,; p t 采暖期日平均溫度,;j Q 供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷,根據(jù)表2-2可知j Q =4765.5KW 。 根據(jù)上式可得Q np =(18+4.9/(18+16×4765.5KW =3209.7 KW 采暖期年耗熱量Q n =0.864×3209.7×154 KJ=427070.43 KJ第三章供熱系統(tǒng)方案的選擇3.1 系統(tǒng)熱

13、源型式及熱媒的選擇根據(jù)對(duì)住宅小區(qū)的調(diào)查,該小區(qū)有如下特點(diǎn):(1小區(qū)處于建設(shè)階段,且規(guī)劃負(fù)荷只采暖熱負(fù)荷無生活熱水熱負(fù)荷;(2 該區(qū)域內(nèi)建筑物以住宅為主,間有老年人服務(wù)中心、幼兒園及辦公樓、商業(yè)中心,且該區(qū)熱負(fù)荷較集中。(3小區(qū)建筑總面積為9.99萬m2,設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷為4765.5KW?；谏鲜鎏攸c(diǎn),本規(guī)劃以汽-水換熱站作為供熱熱源,以熱水作為小區(qū)供熱管網(wǎng)的熱媒,換熱站設(shè)在變電室下方空隙位置。3.2 供熱管道的平面布置類型供熱管道平面布置圖示與熱媒的種類、熱源和熱用戶相互位置及熱負(fù)荷的變化熱點(diǎn)有關(guān),主要有枝狀和環(huán)狀兩類。枝狀網(wǎng)比較簡(jiǎn)單,造價(jià)較低,運(yùn)行管理比較方便,它的管徑隨著到熱源的距離增加而減

14、小,其缺點(diǎn)在于如沒有供熱的后備性能,即一旦網(wǎng)路發(fā)生事故,在損壞地點(diǎn)以后的所有用戶均將中斷供熱。環(huán)狀網(wǎng)路的主要優(yōu)點(diǎn)是具有供熱的后備性能,可靠性好,運(yùn)行也安全,但它往往比枝狀網(wǎng)路的投資要大很多。本設(shè)計(jì)中,力爭(zhēng)做到設(shè)計(jì)合理,安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和操作維護(hù)良好的條件下,熱網(wǎng)能夠無故障的運(yùn)行,尤其對(duì)于只有供暖用戶的熱網(wǎng),在非采暖期停止運(yùn)行期內(nèi),可以維護(hù)并排除各種隱患,以滿足在采暖期內(nèi)正常運(yùn)行的要求,加之考慮到目前我國(guó)的國(guó)情,故設(shè)計(jì)中的熱力網(wǎng)型式采用枝狀網(wǎng)。3.3 供熱管道的定線原則(1敷設(shè)方式: 管線采用無溝(直埋敷設(shè)方式。目前最多采用的型式是供熱管道、保溫層和保護(hù)外殼。三者緊密粘接在一起,形成整體式的預(yù)制

15、保溫管結(jié)構(gòu)型式。(2經(jīng)濟(jì)上合理,主干線力求短直,使金屬耗量小,施工方便,主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū),管線上所需的閥門及附件涉及到檢查井的數(shù)量和位置,而檢查井的數(shù)量應(yīng)力求減少。(3技術(shù)上可靠,線路盡可能走地勢(shì)平坦,土質(zhì)好,水位低的地區(qū),盡量利用管段的自然補(bǔ)償。(4對(duì)周圍環(huán)境影響少而協(xié)調(diào),少穿主要街道,城市道路上的供熱管道一般平行于道路中心線,并盡量敷設(shè)在車道以外的地方。(5穿過街區(qū)的城市熱力管網(wǎng)應(yīng)敷設(shè)在易于檢修和維護(hù)的地方。(6通過非建筑區(qū)的熱力管道應(yīng)沿公路敷設(shè)。(7熱水管道在最低點(diǎn)設(shè)放水閥,在最高點(diǎn)設(shè)放氣閥,管線布置見管線平面圖。3.4 管道的保溫與防腐(1直埋敷設(shè)管道保溫采用預(yù)制保溫。首先在管

16、道上涂耐熱防銹漆兩遍,外用玻璃棉氈捆扎再用鍍鋅絲纏繞,用密紋玻璃布包扎做為保護(hù)層,表面涂冷底子油2遍。(2保溫。地下直埋管道保溫通常采用預(yù)制保溫管,采用采用氰聚塑預(yù)制保溫管。為增加保溫層的耐久性和分辨各種介質(zhì)的管道在保護(hù)層外涂刷顏色漆。(3管道的防腐涂料選用鐵紅防銹漆。(4水壓實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍。管道系統(tǒng)安裝后,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),十分鐘內(nèi)壓力下降不大于0.05MPa ,不漏為合格。(5熱力管道嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)合格后,須清除管內(nèi)留下的污垢或雜物,熱水及凝結(jié)水管道以系統(tǒng)內(nèi)可能達(dá)到的最大壓力和流量進(jìn)行清水沖洗,直至排出口水潔凈為合格。第四章 供暖管網(wǎng)的水力計(jì)算及水壓圖4.1 供暖管網(wǎng)的水力計(jì)算 4

17、.1.1 計(jì)算方法本設(shè)計(jì)中的水力計(jì)算采用當(dāng)量長(zhǎng)度法。 4.1.2 水力計(jì)算的步驟(1確定網(wǎng)路中熱媒的計(jì)算流量 12120.86(''''Q QG c =- (4-1 式中 G 供暖系統(tǒng)用戶的計(jì)算流量,T/h ; Q 用戶熱負(fù)荷,KW ;c 水的比熱,取c =4.187KJ/Kg · 1'/2'供熱網(wǎng)路的設(shè)計(jì)供回水溫度,。表4-1 建筑熱負(fù)荷與流量計(jì)算表 (2確定熱水網(wǎng)路的主干線,及其沿程比摩阻,根據(jù)城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范,比摩阻R取60Pa/m。(3根據(jù)網(wǎng)路主干線各管段的流量和初選的R值,確定主干線各管段的公稱直徑和相應(yīng)的實(shí)際比摩阻。(4根

18、據(jù)選用的公稱直徑和管中局部阻力形式,確定管段局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度Ld及折算長(zhǎng)度Lzh。(5根據(jù)管段折算長(zhǎng)度Lzh的總和利用下式計(jì)算各管段壓降P。(d P R L L =+ (4-2 式中 P 管段壓降,Pa ;R 管段的實(shí)際比摩阻,Pa ; L 管段的實(shí)際長(zhǎng)度,m ; d L 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度。(5根據(jù)管段折算長(zhǎng)度Lzh 的總和利用下式計(jì)算各管段壓降P 。 (d P R L L =+ (4-2 式中 P 管段壓降,Pa ;R 管段的實(shí)際比摩阻,Pa ; L 管段的實(shí)際長(zhǎng)度,m ; d L 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度。(6確定主干線的管徑后,就可以利用同樣方法確定支管管徑,為了滿足網(wǎng)路中各用戶的作用壓差平衡,

19、必須使各并聯(lián)管路的壓降大致相等,故并聯(lián)支線的推薦比摩阻Rtj 需用式(4-3進(jìn)行計(jì)算Rtj=P/Lzh (4-3 式中 Rtj 推薦比摩阻,Pa/m ;P 資用壓降,即與直線并聯(lián)的主干線的壓降,Pa ; Lzh 考慮局部阻力的管段折算長(zhǎng)度,Lzh=L ×1.3,m;根據(jù)式(4-3可得到支線的推薦比摩阻,結(jié)合管段的流量可利用參2中的表4-2確定支線的公稱直徑、實(shí)際比摩阻及實(shí)際壓降。對(duì)于實(shí)際壓降過小的管段為維持網(wǎng)路 平衡,可安裝調(diào)節(jié)孔板或小管徑閥門來消除剩余壓頭,節(jié)流孔板的消壓可查表選取或者按式(4-4進(jìn)行計(jì)算 t d =(4-4 式中 G 熱媒流量,Kg/h ;P 調(diào)壓板消耗壓降,Pa

20、 。4.1.3 熱水網(wǎng)路各管段的水力計(jì)算K JA7 A6 根據(jù)水利計(jì)算圖:圖4-1,進(jìn)行管段的編號(hào),從熱源到最遠(yuǎn)熱用戶A7(A14住宅樓的管段是主干線。首先,先取主干線的平均比摩阻在4080Pa/m范圍之內(nèi),確定主干線各管段的管徑。管段AB:計(jì)算流量G=(72.942+6.708+14.448+7.224+114.531t/h=215.856t/h值得范圍,由城市供熱工程附表4-1可確定管段AB 根據(jù)管段AB的計(jì)算流量和Rm的管徑和相應(yīng)的比摩阻R值,即md=250mm,R=76.86Pa/m可由城市供熱工程附表4-2查出,得管段AB中局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度ld閘閥 1×3.73=3.73

21、m分流三通直通管 2×11.1=22.2m=3.73+22.2=25.93m局部阻力當(dāng)量之和 ld=50.717+25.93=76.647m管段AB的折算長(zhǎng)度 lzh管段AB的壓力損失p=Rl=76.86×76.647=5891.09Pazh用同樣的方法可計(jì)算其他各管段,確定其管徑和壓力損失,將局部阻力當(dāng)量計(jì)算列入表4-2中,將各管段的水力計(jì)算列入表4-3中;各用戶的水力情況分別列入表4-4和4-5中。表4-2 局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算表 表4-3 水力計(jì)算統(tǒng)計(jì)表 表4-4 各用戶局部阻力當(dāng)量計(jì)算表 表4-5 各用戶水力計(jì)算表 4.2 水壓圖的繪制4.2.1繪制網(wǎng)路水壓圖的必要

22、性熱網(wǎng)中連結(jié)著許多的熱用戶,它們對(duì)供水溫度及壓力可能各有不同,而且它們所處的地勢(shì)高低不一,在設(shè)計(jì)階段必須對(duì)整個(gè)網(wǎng)路的壓力狀況有個(gè)整體考慮,而水力計(jì)算通常只能確定熱水管道中各管段的壓降,并不能確定熱水供暖系統(tǒng)中管道上各點(diǎn)的壓力,因此,只有通過繪制熱水網(wǎng)路的水壓圖,用以全面地反映熱望和各熱用戶的壓力狀況,并確定保證使它實(shí)現(xiàn)的技術(shù)措施。在運(yùn)行中,通過網(wǎng)路的實(shí)際水壓圖,可以全面地了解整個(gè)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中或出現(xiàn)故障時(shí)的壓力狀況。從而揭露關(guān)鍵性的問題并采取必要的技術(shù)措施,保證安全運(yùn)行,另外,各個(gè)用戶的連接方式以及整個(gè)供熱系統(tǒng)的自控調(diào)節(jié)裝置,都需要根據(jù)網(wǎng)路的壓力分布或其波動(dòng)情況來選定,既需要以水壓圖作為這些

23、工作的決策依據(jù)。4.2.2 網(wǎng)路水壓圖的原理及其作用4.2.2.1 水壓圖繪制原理水壓圖是根據(jù)伯努利方程原理繪制的,即221122121222P V P V Z Z H g g g g-+=+ (4-5 4.2.2.2 水壓圖繪制的作用(1利用水壓曲線,可以確定管道中任何一點(diǎn)的壓力值。(2利用水壓曲線,可以表示各管段阻力損失值。(3根據(jù)水壓區(qū)縣的坡度,可確定管段單位長(zhǎng)度的平均壓降值。(4只要已知或固定管道上任何一點(diǎn)的壓力,則其它各點(diǎn)的壓力值就已知。4.2.3 繪制水壓圖的原則和要求(1在與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi),壓力不應(yīng)超過該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及其管道的承壓能力。(2在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)

24、內(nèi),水溫超過100的點(diǎn)熱媒壓力不應(yīng)低于該水溫下的汽化壓力。(3與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng),無論在網(wǎng)路循環(huán)水泵,運(yùn)轉(zhuǎn)或停止工作時(shí),其用戶系統(tǒng)回水管出口處的壓力,必須高于擁護(hù)系統(tǒng)的充水高度,以防止系統(tǒng)倒吸入空氣,破壞正常運(yùn)行和腐蝕管道。O,以免吸入(4網(wǎng)路回水管內(nèi)任何一點(diǎn)的壓力,都應(yīng)比大氣壓力至少高出5mH2空氣。(5在熱水網(wǎng)路的熱力站或用戶引入處,供回水管的自用壓降,應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。4.2.4 水壓圖繪制的步驟和方法(1以網(wǎng)路循環(huán)水泵的中心線的高度為基準(zhǔn)面,在縱坐標(biāo)上按一定的比例做出標(biāo)高的刻度(o-y,沿基準(zhǔn)面在橫坐標(biāo)上按一定的比例做出距離的刻度(o-x。按照網(wǎng)路上的各點(diǎn)和各

25、用戶從熱源出口沿管路計(jì)算的距離,在(o-x軸上相應(yīng)的點(diǎn)上標(biāo)出網(wǎng)路相對(duì)基準(zhǔn)面的標(biāo)高和房屋高度。各點(diǎn)網(wǎng)路高度的連接線就是帶有陰影的線,表示沿管線的縱剖面。(2選定靜水壓線的位置:靜水壓曲線是網(wǎng)路循環(huán)水泵停止工作時(shí)網(wǎng)路上各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭的連接線。它是一條水平的直線,該最不利環(huán)路中全部采用直接連接,系統(tǒng)高溫水可能達(dá)到的標(biāo)高為15 +(53-45=23m,再加上3-5 m水柱的富裕值,由此可以定出靜水壓線的高度在28m的高度上。采用補(bǔ)給水泵定壓方式,定壓點(diǎn)位置設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵吸入端。(3選定回水管動(dòng)水壓線的位置:在網(wǎng)路循環(huán)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),網(wǎng)路回水管各點(diǎn)的測(cè)壓管水頭的連接線稱為回水管動(dòng)水壓線,根據(jù)熱網(wǎng)水力計(jì)算

26、結(jié)果,按各管段的實(shí)際壓力損失確定回水管動(dòng)水壓線采用補(bǔ)給水泵定壓只要補(bǔ)給水泵施加在定壓點(diǎn)的壓力維持在28m水柱的壓力就能保證系統(tǒng)循環(huán)水泵在停止運(yùn)行時(shí)對(duì)壓力的要求了,回水主干線的總壓降通過水力計(jì)算已知為28283.92/9971.67=2.84m水柱,則B點(diǎn)的高度為28+2.84=30.84m這就可初步確定回水主干線的動(dòng)水壓線的末端位置。(4選定供水管動(dòng)水壓線的位置:在網(wǎng)路循環(huán)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),網(wǎng)路供水管內(nèi)各點(diǎn)測(cè)壓管水頭連接線稱為供水管動(dòng)水壓線。如末端用戶預(yù)留的資用壓差為5 m水柱則C點(diǎn)的位置為30.84+5=35.84m設(shè)供水主干線的總壓力損失與回水管相等則在熱源出口處供水管動(dòng)水壓線的位置即D點(diǎn)的標(biāo)高

27、為35.84+2.84=38.68m,E點(diǎn)的標(biāo)高為D點(diǎn)的標(biāo)高加上熱源內(nèi)部的壓力損失選定為5m水柱則E點(diǎn)的水頭應(yīng)為38.68+5=43.68m。同理可計(jì)算得F、G、H、I、J、K點(diǎn)的標(biāo)高,這樣繪制的動(dòng)水壓線ABCDEFGHIJK以及靜水壓線j-j 組成了該網(wǎng)路的水壓圖。各分支線的動(dòng)水壓線可根據(jù)分支線在分支點(diǎn)處的供回水管的測(cè)壓管水頭高度和各分支線的水力計(jì)算成果按上述同樣的方法和要求繪制。(簡(jiǎn)圖如下根據(jù)水力計(jì)算表,可確定水壓圖的各段的斜率,在最末端的熱力站應(yīng)保證13mHO2的資用壓頭。 第五章 設(shè)備的選擇5.1換熱器的選擇5.1.1換熱器選型及臺(tái)數(shù)確定本設(shè)計(jì)選用螺旋板式汽水換熱器,板式換熱器具有很多

28、優(yōu)點(diǎn)如具傳熱性能好、密封性好、流速高(自動(dòng)清洗、保溫性能好、傳熱面積大、溫差應(yīng)力小、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。換熱器的容量和臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)采暖、通風(fēng)、生活的熱負(fù)荷選擇,一般不設(shè)備用。但當(dāng)任何一臺(tái)換熱器停止運(yùn)行時(shí)。其余設(shè)備應(yīng)滿足60%75%熱負(fù)荷需要。本設(shè)計(jì)選用3臺(tái)相同規(guī)格的換熱器,每臺(tái)換熱量2100kw,滿足總負(fù)荷的(2300×2/6274.8=73.3%,符合要求。根據(jù)簡(jiǎn)明供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇換熱器型號(hào)IQS25-6。5.1.2 換熱器選型計(jì)算(1換熱器選型計(jì)算公式Q=K ·F ·t m (5-1式中 Q 熱流量,W ;K 換熱器的傳熱系數(shù),W/(m 2·0C ;F 換

29、熱面積,2m ;m t 設(shè)計(jì)工況下的水-水換熱器對(duì)數(shù)平均溫差,C ,m t =74.68C 。對(duì)于汽-水換熱器換熱系數(shù)可取20004000 W/(m 2·0C ,本設(shè)計(jì)取2000 W/(m 2·0C 熱力站的熱負(fù)荷為6274.8KW ,即換熱器熱流量為Q=6274800W, 根據(jù)式(5-1可得換熱器的換熱面積應(yīng)為42.01m 2。換熱器的熱冷流體流量可根據(jù)式(5-2計(jì)算G=Q/(t m ·C (5-2式中 G 流體流量,Kg/s ;Q 熱流量,W ;t 流體通過換熱器前后的溫差,C ;C水的比熱,J/(Kg·0C。由之前的熱負(fù)荷計(jì)算可知熱流量Q=6274

30、800W,t=250C,C=4.187×103J/(Kg·0C,由此可知G=59.76Kg/s = 215.856t/h。5.2 循環(huán)水泵的選擇5.2.1 循環(huán)水泵應(yīng)滿足的條件(1循環(huán)水泵的總流量應(yīng)不小于管網(wǎng)的總設(shè)計(jì)流量,當(dāng)熱水鍋爐出口至循環(huán)水泵的吸入口有旁通管時(shí),應(yīng)不計(jì)入流經(jīng)旁通管的流量。(2循環(huán)水泵的揚(yáng)程應(yīng)不小于流量條件下熱源、熱力網(wǎng)、最不利環(huán)路壓力損失之和。(3循環(huán)水泵應(yīng)具有工作點(diǎn)附近較平緩流量揚(yáng)程特性曲線,并聯(lián)運(yùn)行的水泵型號(hào)相同。(4循環(huán)水泵承壓耐溫能力應(yīng)與熱力網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù)相適應(yīng)。(5應(yīng)盡量減少循環(huán)水泵的臺(tái)數(shù),設(shè)置三臺(tái)以下循環(huán)水泵時(shí),應(yīng)有備用泵,當(dāng)四臺(tái)或四臺(tái)以上水泵

31、并聯(lián)使用時(shí),可不設(shè)備用泵。(6熱力網(wǎng)循環(huán)水泵入口側(cè)壓力應(yīng)不低于吸入口可能達(dá)到最高水溫下飽和蒸汽壓力加50KPa。5.2.2循環(huán)水泵的選擇原則對(duì)供熱系統(tǒng)來講,當(dāng)采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí),循環(huán)水泵的選擇,應(yīng)考慮以下原則:對(duì)于中小型系統(tǒng),可采用兩階段式變流量,兩臺(tái)循環(huán)水泵的流量分別為計(jì)算值的100%和75%,揚(yáng)程為計(jì)算值的100%和56%,其水泵耗電分別為100%,42%。對(duì)于大型系統(tǒng),可采用三階段式變流量,兩臺(tái)循環(huán)水泵的流量分別為計(jì)算值的100%、80%和60%,揚(yáng)程分別為計(jì)算值的100%、64%和36%。其水泵耗電量分別為100%、51%、22%。也可利用變頻循環(huán)技術(shù),用單一泵組解決這個(gè)問題

32、。并聯(lián)運(yùn)行的水泵應(yīng)有相同的特性曲線,選擇消耗流量時(shí),應(yīng)考慮并聯(lián)運(yùn)行時(shí),水泵實(shí)際流量下降的因素。為了防止突然停電時(shí)產(chǎn)生水擊損壞循環(huán)水泵,可在循環(huán)水泵前后進(jìn)、出水總管之間,設(shè)一帶止回閥的旁通管。旁通管的管徑與總管相同。5.2.3 循環(huán)水泵的選擇(1設(shè)計(jì)循環(huán)流量根據(jù)式(4-1及計(jì)算熱負(fù)荷Q=6274800W ,可求出一級(jí)網(wǎng)的循環(huán)流量為G=215.856t/h (2循環(huán)水泵揚(yáng)程r y w H H H H =+ (5-3 式中 H 循環(huán)水泵的揚(yáng)程,m ;r H 熱源內(nèi)部阻力損失,一般取10-152mH O ; y H 最遠(yuǎn)用戶的內(nèi)部壓力損失,一般取52mH O ; w H 供回水干管的阻力損失,本設(shè)計(jì)H

33、w=13×2=26mH 2O. 由式(5-3可得H=15+5+26=46 mH 2O由G 和H 兩個(gè)數(shù)據(jù)可確定選擇熱源的循環(huán)水泵型號(hào)為IS200-150-400,性能參數(shù)如表5-1:表5-1 性能參數(shù)表 5.3 補(bǔ)水泵的選擇 5.3.1 補(bǔ)水泵應(yīng)滿足的條件(1閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水裝置的流量的應(yīng)根據(jù)供熱系統(tǒng)的滲漏量和事故補(bǔ)水量確定,一般取允許滲漏量的4倍。(2開式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵的流量,應(yīng)根據(jù)生活熱水最大設(shè)計(jì)流量和供熱系統(tǒng)滲漏之和確定。(3補(bǔ)水裝置壓力不小于補(bǔ)水點(diǎn)管道壓力加30-50KPa ,如果補(bǔ)水裝置同時(shí)用于維持熱力網(wǎng)靜壓力時(shí)其壓力應(yīng)能滿足靜壓要求。(4閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵宜設(shè)兩臺(tái),此時(shí)可不設(shè)備

34、用泵。(5開始熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵宜設(shè)三臺(tái)或三臺(tái)以上,其中一臺(tái)泵作為備用。 5.3.2 補(bǔ)水泵的選擇(1補(bǔ)給水泵的流量取循環(huán)水量的4%(按正常補(bǔ)水量1%,事故補(bǔ)水量為正常補(bǔ)水量4倍 ''G 補(bǔ)=4%G (5-4 式中 'G 設(shè)計(jì)循環(huán)流量,t/h ; 根據(jù)式(5-7'G 補(bǔ)=8.633/m h(2揚(yáng)程b xs ys H H H H h =+- m H 2O (5-5 式中 b H 補(bǔ)水點(diǎn)壓力值(通過對(duì)系統(tǒng)水壓圖分析確定,m ; ys H 補(bǔ)給水泵壓力管阻力損失,m ; xs H 補(bǔ)給水泵吸水管中的阻力損失,m ;h 補(bǔ)給水箱最低水位高出系統(tǒng)補(bǔ)水點(diǎn)的高度,m 。工程上認(rèn)為補(bǔ)

35、給水泵吸水管損失和壓力管損失較小,同時(shí)補(bǔ)給水箱高出水泵的高度往往作為富裕之或?yàn)榈窒軗p失和壓力管損失的影響,所以公式可簡(jiǎn)化為H=Hb mH 2O (5-6 補(bǔ)水點(diǎn)壓力值b H 可由水壓圖直接得到,由于采用補(bǔ)給水泵定壓,可取靜壓線7m 。根據(jù)式(5-6可得H=30.8mH 2O根據(jù)'G 補(bǔ)和H 可確定補(bǔ)給水泵的型號(hào)為IS50-32-160表5-2 水泵性能表 5.4補(bǔ)水箱的選擇補(bǔ)水箱的體積要求可以滿足40分鐘的最大補(bǔ)水量的使用,同時(shí)考慮箱體的尺寸應(yīng)符合熱力站內(nèi)的布置和美觀及制作簡(jiǎn)單節(jié)省材料。本設(shè)計(jì)采用方形補(bǔ)水箱,其尺寸表如表5-3:表5-3 水箱尺寸表 5.5除污器的選擇旋流除污器采

36、用離心原理,完全突破了濾網(wǎng)清污的傳統(tǒng)觀念,從而保證了管路系統(tǒng)阻力小且均衡,系統(tǒng)不停機(jī)可排污,最適用于清初管路中的泥沙、石塊、管壁剝落物等固體雜質(zhì),保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于XL型除污器的先進(jìn)基本機(jī)理和結(jié)構(gòu),使其分割粒徑(除污效率為50%的粒徑為0.07毫米,當(dāng)粒徑為0.3毫米時(shí),其除污率可達(dá)97%。本設(shè)計(jì)采用XL系列旋流除污器,其型號(hào)為SFXL-C-250-1.6-L(R。此除污器的性能及尺寸如表5-3所示:表5-3 SFXL-C-250-1.6-L(R除污器尺寸表 5.6 熱力入口熱力入口設(shè)置在單幢建筑物用戶的地溝入口,站內(nèi)設(shè)置溫度計(jì)、壓力表等檢測(cè)裝置,在供水管道上裝過濾器,防止污垢、雜物等局部系統(tǒng)內(nèi),在低點(diǎn)處設(shè)置泄水