汽改水项目的思考与实践

汽改水项目的思考与实践

曹普

中航西安飞机工业集团股份有限公司  710089

关键字：汽改水 节能  选型  设计  效果

提要：汽改水在实施中需要从设备选型、设计、安装等方面筹划监督，本文是锅炉、换热器选型、水泵选型，管网设计、控制系统设计方面总结了实践中的经验。

常见的供热系统按使用的介质可分为热水系统和蒸汽系统。随着大气排放标准提高，碳排放目标的约束，蒸汽系统耗能高、污染较高，越来越多的企业实施汽改水工程，将供热介质从蒸汽改为热水，以满足日益严格的环境和供热质量要求。本文总结了汽改水项目实施中的实践经验，以飨读者。

一、项目准备

汽改水虽然是经济环保效益显著的改在项目，但涉及到千家万户或企业生产保证，一旦出现问题将造成不可挽回的影响，必须前期扎实做好每一步工作。

1.收集有关政策文件，包括政府有关主管部门的批文，设计所执行的主要法规、标准，特别是环境排放的要求、能源管理的要求。

2.收集气象、地理条件、建设场地的工程地质条件;公用设施和交通运输条件。

3.收集区域现有的热负荷、设备能力等基础条件。此项工作关乎改造的成败，对待热负荷一定要认真分析评估，特别是用户直接由低压蒸汽采暖改为热水采暖时，热负荷变化很大，测算不准确，会造成供热能力浪费或不足；已有设备的能力评估很关键，特别是已有换热设备由于介质转变，其换热能力差异很大，必须予以充分的重视。

4.收集区域、企业的发展规划文件，预测未来的热负荷。需要根据已有或正在编制的规划，以及区域预留用地的情况，测算预期热负荷，考虑发展余地，是热源和管网建设能满足未来发展需要。

二、设备选型

（一）热水锅炉选型

作为核心的热源设备，选型时因考虑以下：

1.燃料种类，燃煤虽然成本低，但废气治理设备复杂，而且环保排放严格，一般不选择，除非有大型热电联产等政策支持或燃气供应缺乏。宜选择燃气作为燃料，其环保性能好，易实现高度的自动化。

2.热水锅炉的定制设计

过去大家形成一种定式，锅炉产品是货架产品，其型号系列化。实际上，锅炉设计是可以对部分的在受热面等进行调整的，特别是燃气热水锅炉，其炉膛参数的选择，极大的影响热效率和延期排放效果。实际在选择锅炉时，和制造厂商充分沟通，对炉膛的容积、锅筒中心距等主要参数进行了约定，实际中取得了很好的效果，在采用低氮燃烧机时氮氧化物排放浓度可低至50mg/m3以下，减少了FGR风机使用。

（二）换热器的选型

换热器作为重要的换热设备，完成热源和用户的热量交换，换热器一般考虑设置两台，单台容量为总热负荷的70%为宜。其关键参数有：一次侧供回水温度、一次二次侧供回水压差、换热系数、换热器端差、换热面积等，选型时务必对供热企业的一次侧供回水温度调研，根据实际的供回水温度进行选型计算，很多供热系统供热能力不足就是因为热源温度常年较换热器设计进水温度低。其次选择合适的供回水压差，降低系统阻力，一般取30-50kPa为宜。换热面积是最能反映换热能力的指标，换热面积越大换热能力越强，面积选择合适的换热器可以长期稳定使用。

（三）水泵的选型

循环水泵根据系统规模一般不少于两台，其中一台备用，较大的系统3-4台，匹配不同的工况。循环水泵扬程需根据水力计算确定，水泵的扬程流量和管网的特性曲线相匹配，否则扬程过高造成电力浪费，而且在扬程远高于管网阻力是循环流量增大，极容易造成电机过载。

三、供热系统设计

（一）管网设计

热水管网设计热媒温度选择是关键，实际中设计选择多为高温热水，大系统宜选择更高的供水温度，可大量节约输送的电力消耗。实际中，大多数热力系统的供水温度都达不到设计温度，这就需要在前期调研热网运行的基础上认真分析，确定合适的管网设计温度，既满足使用需要，有降低成本造价。因为温度提高焊接质量要求、保温要求随之提高，若采用100℃以上的温度，更需要按照压力管道的有关规定进行设计、施工、管理。

热水管网的管径计算充分考虑近远期规划，留有余地，不可过于保守。

热水管网设计管道的保温设计是提高经济性的关键，设计中需对保温材料的传热系数选择，并据此计算保温层厚度。现在的城市供热范围可达到20km以上，热源至末端的温度损失应控制在1-2℃。

（二）控制系统

热水系统的优点是控制便于实现，因此在设计中应有前瞻性，提高控制系统的设计级别，目前智慧管网、智慧供热已基本成熟，各类控制元件的出现，为提高供热系统技术水平奠定了基础，和控制系统厂商充分沟通，利用工业互联网、物联网、大数据等技术，打造智慧供热平台。

四、安装

安装是设计的继续，好的设计必须要在安装过程中实现。

1.严把设备供货验收关

对锅炉、换热器、水泵、控制系统等应采购是严格落实设计文件要求，和制造供应商明确各项技术参数和质量要求，到货后严格按照技术文件、合同验收。

2.做好材料供货验收关

主要是管材、保温材料，特别是保温材料，目前市场质量参差不齐，要提供检测报告，并实物进行检测，是安装符合设计的要求。

3.加强质量监督

对管道焊接、配管等旁站监督，提高焊口检测率，配管美观简洁，符合水力最优，尽可能的减小管道阻力。控制系统测点、元件安装满足直管段等要求，确保取得准确的测量结果。

五、实施效果

某企业原蒸汽采暖与生产用汽管道混合使用，另有一部分热水采暖管网。根据供热系统规划方案，实施汽改水项目，将燃煤蒸汽锅炉改为热水锅炉，保留部分蒸汽锅炉作为工艺用汽使用，采暖全部由高温热水锅炉承担。按照一次规划，分布实施的原则，先对部分厂房蒸汽管网改造，改造、增加换热站，换热站按照规划选型。然后实施锅炉房建设和高温热水管网改造，建成后接入改造完成的换热站。随后根据逐步安排改造资金，将剩余的蒸汽采暖厂房改为热水采暖。

汽改水实施后，原来采暖需要140t/h蒸汽，只需要46MW锅炉就可满足，实现了好的节能效果。热水管网运行安全可靠，管道故障率大大降低，热网的自动化程度提高，实现换热站的远程调控，全部换热站改为无人换热站，实行一体化智慧供热，降低了成本，为节能降碳做出了贡献。

参考资料

1.《热网运行调度检修规程与节能计量技术使用手册》，北京科大电子出版社

2.集中供热运行调节曲线在实际工程中的应用，《区域供热》2020.2

3.集中供热系统优化设计与运行调节技术，《城镇供热》2019.9

4.供热企业如何实现智慧供热，《城镇供热》2022.1