1、I本科毕业设计（论文）开 封 市 某 小 区 供 热 管 网 及 换 热 站 设 计 专 业 名 称 建 筑 环 境 与 能 源 应 用 工 程 年 级 班 级 学 生 姓 名 指 导 教 师 河南理工大学土木工程学院 年 月 日 II摘 要本工程为开封市某小区供热管网及换热站设计。小区内所有建筑物均为民用住宅，四周为商业网点。小区占地面积约为 22 万，建筑面积约为 20 万。供暖热负荷9.65MW，总循环水量 726.6t/h。小区一次水供回水温 130/80，二次水供回水温 95/70。管网布置为闭式双管异程式系统，枝状形式。采用补水泵定压方式，系统运行时，采用质调节调节方式，以适应热负
2、荷的变化。整个管道均为无补偿直埋敷设，所有管段采用预制保温管，保温材料为聚氨酯，保护层为聚乙烯，由国家标准设计图集管道及设备保温98R418 确定其保温层厚度，通过水力计算确定管径。小区设一个地下换热站，内设 2 台型号为 SW1C+22 半即热式板式换热器，2 台型号为 QPG100-315(A)的热水循环泵（一备一用），2 台型号为 QPGD6.3/50 的补水泵（一备一用），卧式直通除污器。整个网路由绘制的水压图可知网路压力工况均满足技术要求。关键词： 热负荷 热力交换站IIIAbstractThis project designed the heat supply pipe netwo
3、rk and heatexchanging station in KaiFeng .All the buildings in this district are for residential use. Area covers approximately 220,000 and a building area of about 200,000 . Heating load 9.65W, with a total circulation stood 726.6t / h. Once water provides to return to water temperature 130 /80 , t
4、wo waters provide to return to water temperature 95 /70 Adopt the way of patch water pump fix press.The pipe network is designed as seamless two-pipe system with tree-shaped. When the system is functioning, it adopt the quality flux regulates, in order to adapt to the changes of heat-load.The whole
5、pipe is directly buried and self-compensated, the entire pipe sections are insulating constructive, (heat preservation material is polymer of ammonia and ester, protect layer is polyethylene). Design standards by the State Atlas “piping and equipment insulation“ 98R418 its insulating layer thickness
6、, through hydraulic calculation to determine diameter. We establish one underground heat-exchanging station. In this station, there are two platform board type exchange heat organ, their model is SW1C+22，there are two platform cycle pump, QPG100-315(A)(with a prepared one) and there are two platform
7、 patch water pump，their model is QPGD6.3/50(with a prepared one). Drawing from the entire network of hydraulic pressure on the network map known conditions are met technical requirements Key words： heat-load Heat-exchange station.IV目 录第一章 绪论 .1第二章 供热方案的确定 .32.1 集中供暖 .32.2 集中供暖热负荷 .32.2.1 集中供热系统热负荷的概
8、算和特征 .32.2.2 热负荷的计算 .32.3 供热方案的确定及管道布置 .32.3.1 供热方案的确定 .32.3.2 热水供热管网平面布置型式 .42.3.3 补偿器的选择及校核 .4第三章 水力计算 .103.1 确定各用户的设计流量 .103.2 主干线水力计算 .103.3 支线水力计算 .113.4 水压图绘制 .113.4.1 热水网路压力状况的基本技术要求 .123.4.2 绘制热水网路水压图的步骤： .123.5 连接方式的确定 .14第四章 热水供热系统的供热调节 .154.1 供热调节 .154.2 直接连接质调节计算 .17第五章 换热站的形式选择 .195.1 换
9、热站的形式选择 .195.2 换热站的内部设备 .255.2.1 循环泵的选择 .255.2.2 补给水泵的选择 .265.2.3 补水箱的选择 .26V5.2.4 换热器的选择 .265.2.5 除污器的选择 .275.2.6 换热站换热设备的布置 .27第六章 供热管道的选择及其附件 .286.1 管材的选择及管道的链接 .286.2 阀门的选择 .296.3 管道的放气排水装置的布置 .296.4 检查井的布置 .306.5 供热管道的保温 .30第七章 技术经济分析 .32第八章 结论 .35致谢 .36参考文献 .37附录 .38河南理工大学本科学位论文 第一章 绪论1第一章 绪论集
10、中供热是指由集中热源所产生的蒸汽，热水，通过管网供给一个城市或部分区域生产，采暖和生活所需的热量方式。集中供热是现代化城市的基础设施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。集中供暖的优缺点有很多，比如：提高能源利用率、节约能源。供热机组的热电联产综合热效率可达 85%，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过 40% ；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达 80%90%，而分散的小型锅炉的热效率只有 50%60%。 减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。易于实现科学管理，提高供热质量。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合
11、理分配和利用的一项重要措施。集中供热的介质主要有蒸汽、热水。其中热水介质根据温度的不同又可以分为高温循环水、低温循环水等，高温循环水一般是 80 度左右，而低温循环水一般温度在 60 度左右。集中供热不仅能给城市城市提供稳定，可靠的高品位热源，改善生活环境，而且节约能源，减少污染，有利于城市美化，有效的利用城市有效空间。所以，集中供热具有显著的经济效益和社会效益。集中供热的发展，要充分考虑到城市的性质，地位，热负荷密度，气象条件和发展规模等多方面因素，并和城市经济发展目标相适应，同时与能源建设发展相协调。集中供热系统中由于板式换热器流通截面小，湍流程度较低，易出现结垢、堵塞的问题，是近几年集中
12、供热系统出现的主要问题。主要原因有：（1）循环水遇热结垢造成堵塞。 （2) 杂质进入管网造成堵塞。 （3）管道内壁生锈，形成铁锈泥造成堵塞。造成的主要危害有：(1)能耗大幅度增加，运行成本上升。 (2)系统工作效率下降，影响供热效果。 河南理工大学本科学位论文 第一章 绪论2(3)缩短设备使用寿命。对于供热系统而言，换热器板片结垢和微生物粘泥附着是影响其正常运行的主要因素，其对供热系统的安全、正常和低成本运行影响极大，因而需定期对板式换热器进行清洗，通过安全有效的清洗可达到如下目的：彻底清除循环水系统内的各种水垢、微生物粘泥和腐蚀产物，确保系统安全正常运行，以及较高的供暖效率；降低运行成本，大
13、幅度节约能源，清洗后可使系统耗电量或耗热量降低 20%30% 左右；在消除腐蚀隐患的同时保护换热器板片，延长换热器及管道设备的使用寿命。长期以来集中供热系统中板式换热器都采用的都是化学酸洗，它包括有机酸和无机酸（有机酸主要有：草酸、甲酸等。无机酸主要有：盐酸、硝酸等）。这些化学清洗方式在不能有效解决问题的同时对设备本身以及人体、环境造成严重损害。基于降低能耗和保护环境的理念，板式换热器清洗可采用高效环保清洗剂，国内目前使用比较多的有福世泰克系列。与传统酸洗相比，他具有无腐蚀无污染的特质，在集中供热系统对板式换热器的清洗起到了重要作用。本设计为开封市某小区供热管网及换热站施工图设计。目前，集中式
14、供热是城市供暖的最主要方式，也是城市整体规划和布局的方向。根据当地的地理位置，气象，地质，海拔高度，确定热力管网的铺设方式为直埋无补偿铺设，供热调节采用分阶段改变流量的质调节。这样既满足用户热负荷的需要，又节约了能源。从而使本次设计既经济又合理，符合设计的宗旨。设计的整个过程中，我认真的研究了设计的原始资料，并查阅了相关的书籍、手册和各种资料，考虑到节能、环保的长久发展，通过经济分析和经济技术比较，确定了系统的设计方案，进行了有关内容的详细计算。但是，由于本人设计水平有限，在此次设计中，肯定有很多不足和考虑不周的地方。虽然在设计过程中经过各位辅导老师的细心指导，已经改正了许多错误，可还是可能存
15、在许多纰漏之处，希望各位老师给予指正。 河南理工大学本科学位论文 第二章 供热方案的确定3第二章 供热方案的确定2.1 集中供暖本设计为开封市某小区供热管网及换热站施工图设计。目前，集中式供热是城市供暖的最主要方式，也是城市整体规划和布局的方向。根据当地的地理位置，气象，地质，海拔高度，确定热力管网的铺设方式为直埋无补偿铺设，供热调节采用分阶段改变流量的质调节。这样既满足用户热负荷的需要，又节约了能源。从而使本次设计既经济又合理，符合设计的宗旨。2.2 集中供暖热负荷2.2.1 集中供热系统热负荷的概算和特征集中供热系统的热用户有供热、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统
16、热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要依据。对集中供热系统进行规划或初步设计时，往往尚未进行各类建筑物的具体设计工作，不可能提供较准确的建筑物热负荷的资料。因此，通常是采用概算指标来确定各类热用户的热负荷。2.2.2 热负荷的计算一、热负荷计算公式 =q A/10 （2-hQ31）式中，Q h-采暖设计热负荷（KW）qh-采暖热指标（W/m 2）A-采暖建筑物的建筑面积（m 2）二、负荷计算根据热力网设计规范可知住宅的采暖热指标在 4045（W/m 2）,这里取 qh=45(W/m2).例如建筑楼 A-1 负荷计算：由 CAD 图查得 A-1 单层单元面积得单元面积以及层数：A=455.
17、68386=2734.1028（）。代入公式得：Q h=45*2734.1028/103=123.034(kw)同理，计算其他各个建筑楼热负荷，结果填入热负荷计算表于附录 1。河南理工大学本科学位论文 第二章 供热方案的确定42.3 供热方案的确定及管道布置2.3.1 供热方案的确定一、供热方案确定原则集中供热系统方案的确定，应该根据国家合理利用能源的方针和政策，全面地考虑热源、供热管网和热用户三个方面的因素，经过经济分析和经济技术比较，全面的分析考虑各种因素，最后确定最佳方案。其总的原则是经济上合理、技术上可靠，尽可能地达到,最小的投资费用,最小的运行费用,稀有材料消耗最少,劳动力消耗最少。
18、能源得到充分合理利用，环保、可持续利用，工程在一定时期从全局看是合理可行的。二、供热方案的确定根据计算完的总负荷并综合热源、管网和热用户热媒种类的情况，对工厂的车间厂房或民用建筑和公用建筑，可采取不同的供暖方案；因本设计中的建筑均为民用建筑，故可采用 95/70C 的低温水作为热媒。热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务，热水供热管网的系统型式与热源位置，热用户分布及其热负荷性质和大小以及地形地质条件等因素有关。热网系统型式应遵循的基本原则是安全供热和经济性选择。又考虑到工程造价，对低层建筑可采用直接连接，考虑到管道的保温问题，对管网的敷设采用直埋敷设，而且采用将供热管道、保温层、
19、和保护层外壳三者紧密粘结在一起，形成整体的预制保温管结构( 其详细材料及保温层结构见保温部分及保温层结构图)。2.3.2 热水供热管网平面布置型式热水供热管网平面布置型式主要有枝状和环状两大类。本设计采用枝状管网。枝状管网布置简单，这种管网供热管道的直径，距热源越远越小，造价低，运行管理方便。其缺点是没有供热的后备能力，当某点发生事故时，其后的所有用户均被断绝供热。由于建筑物具有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除热网故障的办法，以使建筑物室温不致大幅度地降低。为了在热水管网发生故障时，缩小事故影响范围和迅速消除故障，在与干管相连的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应装设阀门
20、。具体布置见小区平面布置图。2.3.3 补偿器的选择及校核解决管道受热伸长的方法，通常是在两固定点间，设置补偿器（又称伸缩河南理工大学本科学位论文 第二章 供热方案的确定5器）来吸收管道的热伸长，以减少管道在运行过程中所产生的弯曲应力，保证管道安全稳定运行。补偿器习惯上也叫膨胀节，或伸缩节。由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成。 属于一种补偿元件。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振。在现代工业中用途广泛。供热上，为了防止供热管道升温时
21、，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。轴向型主要用于补偿轴向位移，也可以补偿横向位移或轴向与横向的合成位移，具有补偿角位移的能力，但一般不应补偿器用通用型补偿器来补偿角位移。对管架设计的要求:1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部门及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。 管道除上述部位外，可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推力的作用。2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补
22、偿器。3、补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，横向型折叠主要吸收横向位移和少量的轴向位移。对管架设计的要求:1.装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座。2.补偿器两侧的导向支座应接近补偿器，支座的型式应使补偿器能定向运动。角向型折叠由接管，波纹管以及与接管相连的一对铰链构成。它只能吸收单平面的角向位移。吸收位移时应有两个或者三个角向补偿器组合使用，同时铰链具有承受内压推力能力。 工作温度420，疲劳寿命 1000 次。对管架设计的要求:角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对 Z 形和 L 形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面(万向铰链补偿器不受此限制)。 装有一组铰链补偿器的管段，其平面导向架的间隙 亦可按上式计算。但是 L 长度应为两补偿器铰链轴之间的距离，X 是整个垂直管段的热膨胀量。补偿器的作用:
