換熱站課程設計說明書

1、山東建筑大學課程設計說明書供熱課程設計說明書題 目： 院 （部）： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 完成日期： 目 錄摘 要······································

2、·····························3第一章 緒 論···················

3、3;······································4第二章 熱負荷計算··········

4、···········································62.1 原始資料 2.2 負荷計算 第三章 供熱系統(tǒng)方案的選擇·

5、3;·········································11 3.1 系統(tǒng)熱源型式及熱媒的選擇 3.2 供熱管道的平面布置類型 3.3 供熱管道的定線原則3.4

6、 管道的保溫與防腐第四章設備的選擇·································134.1熱交換器選型4.2水泵的選擇和計算4.3除污器選擇設計小結(jié)········

7、83;·················································

8、83;····19參考文獻············································

9、83;··················21 摘要本設計名為長春市曙光苑小區(qū)室外供熱管網(wǎng)和換熱站工程設計。隨著國家計量供熱的逐步推行，供熱行業(yè)面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。計量供熱是供熱行業(yè)從粗放型管理方式向精細型管理方式的一次深刻轉(zhuǎn)變。計量供熱的主目標是節(jié)能環(huán)保。計量供熱的成功實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)控基礎是熱網(wǎng)的設計和建設。這對我們供熱系統(tǒng)的設計人員和施工人員提出了新的更高的要求。能否設計出滿足熱

10、網(wǎng)精確調(diào)控需求的供熱系統(tǒng)是當前我們設計人員面臨的一道重要難題。供熱工程是現(xiàn)代化城市重要的基礎設施，也是城市公共事業(yè)的一項重要設計。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，實現(xiàn)供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)計量供熱的節(jié)能目標。計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)的設計，首先要在總體規(guī)劃的指導下，既要為今后的發(fā)展留有余地，又要實事求是的對熱負荷進行調(diào)查和計算。在了解熱負荷的性質(zhì)、類別、用途等多方面現(xiàn)場的資料后，進行供熱外網(wǎng)的設計。本次設計以節(jié)能建筑的熱指標為基礎，以熱

11、網(wǎng)的精確調(diào)節(jié)為最終目標，盡量降低熱網(wǎng)的各項指標，盡量應用精確調(diào)節(jié)的閥門和設備，為計量供熱打好基礎。 本設計以經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能為原則，通過借鑒以前的設計方法和經(jīng)驗，采用了合理的技術(shù)措施，使設計的各個系統(tǒng)達到了很好的使用效果。 關(guān)鍵詞：集中供熱；供熱管網(wǎng);換熱站；節(jié)能；第一章 緒 論 一、我國城市供熱的技術(shù)走向1，我國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，這是我國當前的具體情況決定的。當然，集中供熱的首要前提是節(jié)約能源，但是當前我國電力緊張的局面也是不能忽視的。在供熱的同時，生產(chǎn)一定量的電力，也能緩解部分用電的需要。2，落實熱負荷，是集中供熱一切要素之首。沒有準確的熱負荷，熱電站的建設將

12、似海灘上的建筑，不僅不能節(jié)約燃料，更無經(jīng)濟效益可談。3，目前，我國建設資金短缺，無論是建設熱源還是管網(wǎng)，耗資都相當大。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，且運行效益可立竿見影。這是集中供熱應優(yōu)先考慮的熱源。4，盡可能在老廠擴建供熱機組，降低生產(chǎn)與非生產(chǎn)設施投資，并且技術(shù)上有比較強的后盾，安全生產(chǎn)有比較可靠的保證。5，熱源內(nèi)機組參數(shù)的選擇，應優(yōu)先選用較高參數(shù)的機組。12MW及6MW容量機組，宜選用次高壓；3MW及以下機組宜選用中壓機組?？傊畱M可能少用和不用次中壓或低壓機組。6，熱源內(nèi)機組型式的選擇，宜以背壓機組帶基本負荷，在多臺機組中可選用一臺抽汽冷凝機組，以增加負

13、荷調(diào)節(jié)的靈活性。7，在大、中城市采暖負荷較大時，宜選用大容量的兩用機組，采暖季節(jié)降低部分電負荷供熱，非采暖季節(jié)仍恢復正常運行，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：煤種適應范圍廣；適應負荷變化范圍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)濟研究所、清華大學等單位研制了優(yōu)化軟件，它包括熱源布點優(yōu)化、熱源機組組合選型優(yōu)化、熱力管網(wǎng)管徑、路徑優(yōu)化、并可計算熱力規(guī)劃或可行性研究報告有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標等。今后應廣泛應用，以節(jié)約能源，降低投資，提高效益。二、設計目的及意義課程設計的目的主要是對已經(jīng)學過的專業(yè)知

14、識的進一步加深，分析總結(jié)和解決實際問題的一次實踐教學環(huán)節(jié)，也是我在大學四年所學專業(yè)知識的綜合訓練。它對提高我們的個人素質(zhì)，增強就業(yè)后的競爭能力至關(guān)重要。學生在課程設計實踐的基礎上，綜合運用所學的專業(yè)知識，參考國家有關(guān)規(guī)范標準、工程設計圖集及其它參考資料，能夠比較系統(tǒng)地掌握專業(yè)設計的計算步驟、方法。獨立完成課程設計任務，培養(yǎng)自己分析和解決實際工程問題的能力，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。三、設計指導思想目前，我國的能源緊張是影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，并被認為是當今世界具有普遍性的問題。我國能源發(fā)展的速度比較緩慢但是能源浪費卻十分嚴重，所以本工程的設計

15、應該盡量的節(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方案，同時結(jié)合我國的國情和社會主義建設初級階段資金短缺等實際困難，在確定設計方案時也要力求節(jié)儉，減少工程造價。本設計就是在遵循經(jīng)濟合理的前提下，經(jīng)過經(jīng)濟分析比較后，設計小區(qū)集中供熱系統(tǒng)以及給排水系統(tǒng)。第二章 熱負荷計算2.1 原始資料2.1.1 設計地區(qū)氣象資料(長春市)長春市氣象資料： 1冬季室外供暖計算溫度： 2冬季主導風向：北風 3冬季室外平均風速： 4冬季日照率：55%5) 冬季采暖天數(shù)： 174天6)最大凍土深度： 145 cm 7縫隙滲風量的朝向修正系數(shù)n 北 東北 東 東南 南 西南 西 西北0.35 0.3

16、5 0.15 0.25 0.7 1.0 0.9 0.42.1.2 土建資料度假村平面布置圖，包括道路走向、建筑物分布、建筑面積、建筑用途、區(qū)域的地形標高和位置坐標。2.1.3 熱媒低溫熱水 95/70；有城市管網(wǎng)供0.6MPa的飽和蒸氣2.1.4 采暖方式 采用對流輻熱式鋼鋁散熱器2.2 負荷計算2.2.1 集中供熱系統(tǒng)熱負荷的概算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 熱負荷的類型(1)按性質(zhì)分為兩大類:一類是季節(jié)性熱負荷,它與室外溫度、濕度、風向、風速和太陽輻射熱等氣候條件密切相關(guān),起決定性作用的是

17、室外溫度在全年中有很大的變化.另一類是常年性熱負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、供暖設計熱負荷； b、通風設計熱負荷；c、生產(chǎn)工藝熱負荷 d、生活用熱的設計熱負荷2.2.2 熱負荷的計算2.2.2.1 采暖設計熱負荷的計算熱源設計時，對于辦公建筑、民用建筑等可利用供暖面積熱指標計算采暖熱負荷，熱指標選取參閱教科書或有關(guān)設計手冊。室內(nèi)采暖設計時，應進行圍護結(jié)構(gòu)的熱工計算，分別計算建筑的熱負荷，其設計參數(shù)詳見設計手冊。熱指標是表示各類建筑物，在室內(nèi)外溫差1時，單位體積（面積）的供暖熱負荷。 對于熱指標的估算，主要取決于通過垂直維護結(jié)構(gòu)向

18、外傳遞的熱量，它與建筑物的平面尺寸和層高有關(guān)，因而不直接取決于建筑平面面積，熱指標有體積熱指標與面積熱指標兩種方法，體積熱指標更能準確的反映出建筑物的傳熱狀況，但是采用面積熱指標比體積熱指標更易于概算，計算方法簡便。因此，本設計采用單位建筑面積熱指標法進行計算。選擇熱指標的大小，主要與建筑物的結(jié)構(gòu)外形以及層高有關(guān)，建筑物的維護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)越大，采光率越高，則建筑物的熱損失越大，在這種情況下，熱指標可取較大值；反之，則取較小值。因此熱指標的選擇合適與否直接影響到計算熱負荷的計算值以及系統(tǒng)的總的耗熱量。表2-1各類建筑物采暖熱指標推薦值qh(W/m2)建筑物類型住宅辦公樓醫(yī)院、幼兒園旅館圖書館商店

19、食堂餐廳影劇院展覽館大禮堂體育館45706080658060704575657511514090115100160注：參考全國民用建筑工程設計技術(shù)措施/暖通空調(diào)·動力 針對長春市曙光苑小區(qū)采用60%-65%節(jié)能,由上表的采暖熱指標推薦值對小區(qū)節(jié)能熱指標推薦如下:曙光苑度假村建筑物供暖面積節(jié)能熱指標推薦值建筑物類型旅館居住區(qū)綜合辦公樓培訓中心主樓(旅館)職工食堂綜合居住(職工公寓)合計建筑面積33640699012600142003300024805100108010節(jié)能熱指標40344050404534/取值符合推薦值要求。建筑面積熱指標法，其計算公式為： . Qh=qn×

20、A×10-3 （2-1） 式中：Qh采暖設計熱負荷（kw） qn采暖熱指標（w/m2） A采暖建筑物的建筑面積（m2）以度假村主樓為例（計算它的熱負荷）：從曙光苑度假村平面布置圖可知主樓的面積A1=33000 m2，qn =40 w/m2 ，Qh =33000*40=1320kw。其他計算結(jié)果如下表：曙光苑度假村建筑物供暖面積與熱負荷匯總表建筑編號建筑總面積熱指標熱負荷Q（KW）A1#760040304A2#-a352040140.8A2#-b352040140.8A3#-a17604070.4A3#-b17604070.4A3#-c17604070.4A3#-d17604070.4

21、A4#660040264A5#268040107.2A6#26804040.8B112003440.8B25803419.72B36603422.44B45203417.68B511503439.1B69603432.64B711603439.44B8760342584C辦公樓1260040504C-1820050410C-213005045C-3300050150C-417005085D職工宿舍510034173.4D職工食堂248045111.6主樓33000401320根據(jù)表2-2可知總供熱面積為108010，總采暖熱負荷為4407.22KW。第三章 供熱系統(tǒng)方案的選擇3.1 系統(tǒng)熱源型

22、式及熱媒的選擇根據(jù)對曙光苑度假村的調(diào)查，該度假村有如下特點：(1)度假村處于建設階段，且規(guī)劃負荷只采暖熱負荷無生活熱水熱負荷；(2) 該區(qū)域內(nèi)建筑物以旅館為主，間有培訓中心，職工食堂,別墅區(qū)等且該區(qū)熱負荷較集中。(3)度假村建筑總面積為10.801萬m2，設計總熱負荷為4407.22KW?；谏鲜鎏攸c，本規(guī)劃以汽-水換熱站作為供熱熱源，以熱水作為度假村供熱管網(wǎng)的熱媒，換熱站設在洗衣廠后面。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荷的變化熱點有關(guān)，主要有枝狀和環(huán)狀兩類。枝狀網(wǎng)比較簡單，造價較低，運行管理比較方便，它的管徑隨著到熱源的距離增加而減小

23、，其缺點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)點是具有供熱的后備性能，可靠性好，運行也安全，但它往往比枝狀網(wǎng)路的投資要大很多。 本設計中，力爭做到設計合理，安裝質(zhì)量符合標準和操作維護良好的條件下，熱網(wǎng)能夠無故障的運行，尤其對于只有供暖用戶的熱網(wǎng)，在非采暖期停止運行期內(nèi)，可以維護并排除各種隱患，以滿足在采暖期內(nèi)正常運行的要求，加之考慮到目前我國的國情，故設計中的熱力網(wǎng)型式采用枝狀網(wǎng)。3.3 供熱管道的定線原則（1）敷設方式: 管線采用無溝（直埋）敷設方式。目前最多采用的型式是供熱管道、保溫層和保護外殼。三者緊密粘接在一起，形成整體式的

24、預制保溫管結(jié)構(gòu)型式。（2）經(jīng)濟上合理，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)量應力求減少。（3）技術(shù)上可靠，線路盡可能走地勢平坦，土質(zhì)好，水位低的地區(qū)，盡量利用管段的自然補償。（4）對周圍環(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，并盡量敷設在車道以外的地方。（5）穿過街區(qū)的城市熱力管網(wǎng)應敷設在易于檢修和維護的地方。（6）通過非建筑區(qū)的熱力管道應沿公路敷設。（7）熱水管道在最低點設放水閥，在最高點設放氣閥，管線布置見管線平面圖。3.4 管道的保溫與防腐（1）直埋敷設管道保溫采用

25、預制保溫。首先在管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制保溫管，采用采用氰聚塑預制保溫管。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）水壓實驗，實驗壓力為工作壓力的1.5倍。管道系統(tǒng)安裝后，進行實驗，十分鐘內(nèi)壓力下降不大于0.05MPa ，不漏為合格。（5）熱力管道嚴密性實驗合格后，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)可能達到的最大壓力和流量進行清水沖洗，直至排出口水潔凈為合格。第四章 設備的選擇4.1熱交換器選型

26、4.1.1熱交換器選型原則： 1）熱交換器的設計參數(shù)和適合介質(zhì)，應符合熱交換器的使用要求。 2）在滿足用戶熱負荷調(diào)節(jié)要求的前提下，同一個供熱系統(tǒng)中的換熱器臺數(shù)不宜少于2臺，也不宜多于5臺。一般采暖的換熱系統(tǒng)，可不設備用換熱器，但當其中一臺停用時，其余換熱器的換熱量應能滿足60%-75%總計算熱負荷要求。 3）汽水換熱系統(tǒng)，宜選用管殼式換熱器，并宜選用在設計滿負荷下，能將凝結(jié)水出口水溫降至85以下的產(chǎn)品。4.1.2換熱器的計算查飽和蒸汽焓溫表，0.6Mpa飽和蒸汽的溫度為158.73，焓值為2756.25kj/kg，為滿足上述設計選型原則，選取凝結(jié)水出口水溫為80。1）換熱器傳熱面積F(m2)：

27、 F=1.15*Qj/(K*tpj*B) （4-1）式中，Qj換熱量，kw； K傳熱系數(shù)，kw/（m2）； B考慮水垢的系數(shù)；當汽水換熱器時，B=0.850.9當水水換熱器時，B=0.70.8tpj=（t1-tg）-(t2-th) /ln(t1-tg)/(tg-th)對數(shù)平均溫度差，。式中，熱媒入口及出口處的最大、最小溫差值，。 tpj=46.58汽水傳熱系數(shù)K=20004000 w/（m2），取K=3 kw/（m2）， F=45.3369m2 F70%=41.3770%=31.73538 m2選取兩臺F6-400-11-2型號的管殼式汽水換熱器，該型換熱器的構(gòu)造參數(shù)如表4-1所示表4-1 換

28、熱器參數(shù)型號設計壓力Mpa進出水溫公稱傳熱，面積m2壓降kpa設備凈重/滿水重量kgF6-400-11-20.670-95 11 1.4824/1200注：參考簡明供熱設計手冊 4.2水泵的選擇和計算4.2.1 選用水泵的注意事項：1)選用水泵的流量比計算的大5%-10%；2)選用水泵的揚程應按照實際需要的揚程，并考慮水泵的管路損失。4.2.2循環(huán)水泵的選擇水泵總流量如式： G水=K1*(3.6*Q)/4.187*（tg-th）*1000=151.5738m³/h （4-2）式中， S漏損系數(shù)，S=1.05 Qj采暖計算熱負荷，kw tg、th供回水溫度， 水泵揚程： H=k2（H1

29、+H2+H3） （4-3） 式中，k1 富裕系數(shù)，k=1.151.20H1熱力站換熱系統(tǒng)內(nèi)部壓力損失（包括換熱器、除污器及管道等阻力），kPaH2熱水管網(wǎng)最不利環(huán)路壓力損失，kPa H3最不利環(huán)路連接的用戶內(nèi)部系統(tǒng)壓力損失，kPa估算時，換熱器阻力可取60150kPa；最不利環(huán)路連接的用戶內(nèi)部系統(tǒng)壓力損失，一般供暖散熱器直連系統(tǒng)可取1010kPa；供熱外網(wǎng)干管一般取每米壓降100Pa。由此確定：k1 =1.2，H1=10m, H2 =2.93m，H3 =10m。H=1.2（10+2.93+10）=27.516m循環(huán)水泵的臺數(shù)，一般選擇24臺，因G=259.59t/h>180t/h，宜設3

30、臺或更多。根據(jù)以上計算流量和揚程，本設計方案選用3臺IS150-125-315循環(huán)水泵，其中一臺備用，水泵型號及參數(shù)如表4-2。表4-2 循環(huán)水泵參數(shù)型號IS150-125-315流量200t/h揚程32m轉(zhuǎn)速1450r/min功率30kw 葉輪直徑315mm4.2.3補給水泵選擇及補給水箱4.2.3.1補給水泵的選擇：補給水泵的補水量一般按照循環(huán)水量的3%-5%計算，在此取4%，即 151.57384%=6.06295t/h （4-4）補給水泵揚程H H=1.15(Hb+Hxs+Hys-9.8×)h Pa （4-5） 式中 Hb系統(tǒng)補水點的壓力值，它的數(shù)值應通過對熱水供熱系統(tǒng)水壓圖

31、的分析確定. Hxs補給水泵吸水管損失，Pa Hys補給水泵壓水管損失，Pa h補給水箱最低位點高出系統(tǒng)補水點高度，m Hb=30 H=1.15×30=34.5補給水泵一般不少于兩臺，其中一臺備用，工程上認為補給水泵吸水管損失Hxs壓水管損失Hys較小，同時補給水箱高出水泵的高度h往往作為富裕值，或為抵消Hxs和Hys的影響，所以公式可以簡化。又因此處缺少相關(guān)數(shù)據(jù)，故對其揚程進行估算，選用兩臺IS50-32-160型單級單吸離心泵，一備一用，其參數(shù)如表4-3所示。表4-3 IS50-32-200B型單級單吸離心泵參數(shù)流量10.8t/h揚程38m功率3kW葉輪直徑173mm轉(zhuǎn)速2900

32、r/min4.2.3.2補給水箱的確定補水箱的容積可按貯存40-60分鐘的補水量來確定。補給水箱設為一個。本設計補水箱的有效容積按50分鐘正常補水量的要求來設計。已知補水泵的流量為6.06295h，則補水箱的容積V為：G補水箱=G補水泵×50/60=5.05V=2.6*2*2=10.4m³補水箱的具體尺寸：2600*2000*200。補水箱的選用Q235B制作，壁厚為8mm。本設計采用方形補水箱，其尺寸表如表2-3： 表4-4 水箱尺寸表有效容積（m³）長（m）寬（m）高（m）10.42.6224.2.3.3水箱防腐水箱管接頭及所需附件制作完畢后應在內(nèi)外表面進行防

33、腐處理。水箱內(nèi)部一般按如下處理：水箱溫度在30以下時，可刷紅丹防銹漆兩遍；當溫度在30-70之間時，可刷過氯乙烯漆4-5遍；對水溫在70-100之間時，可刷汽包漆4-5遍。水箱外部一般刷紅丹防銹漆兩遍，水箱經(jīng)表面處理后，不得在水箱本體上直接焊接。4.2.3.4水箱的保溫水溫大于50水箱需要保溫，保溫層外表面溫度不應超過40-50。4.2.3.5水箱的布置原則1）.補給水箱的位置應滿足補給水泵正水頭的要求。；2）.補給水箱盡可能靠墻布置，不要靠近窗戶。為了節(jié)省建筑面積，也可將補給水箱布置在室外，此時運行操作不太方便，并要考慮防凍措施。4.3除污器選擇除污器安裝在水泵及某些加熱器的水入口處，濾掉水

34、中的固體沉淀物，防止破壞設備。除污器有立式直通、臥式直通及臥式角通等。本換熱站內(nèi)集水器出口處設除污器。熱網(wǎng)循環(huán)水量為：151.5738 t/h ; 故依照冬季熱網(wǎng)循環(huán)水流量選擇臥式直通除污器，管道直徑為300mm,型號為：DN300，其規(guī)格尺寸如表2-5所示。表4-5 除污器規(guī)格尺寸表符號DN300筒體直徑LHL1L2L3L4P=0.6Mpa外形尺寸（mm）300D457×5134040070250350107設計總結(jié)與參考資料設計總結(jié):首先感謝對我們的教導,謝謝!通過這次課程設計,真的感受很深,供熱工程是我們的專業(yè)課,我們必須努力去較好地完成.這次課程設計中,在計算和CAD畫圖中遇到了很多不懂的問題,及時到請教老師、請教同學、去圖書館查找資料,最后得以解決,在這期間,我學會了自己查找資料,也開始了解了一點專業(yè)的規(guī)范和設計手冊,以后要多看這方面的書籍.我這次做的這作業(yè)當然會有很多錯誤之處,因為我們平