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工业废蒸汽在某小区采暖及生活热水系统中的应用

来源:作者:发表时间:2019-06-19

 目前,全国三分之一地区都处于环境污染的困扰中,河南地区更是首当其冲,特别是冬季采暖季尤为严重,采用清洁能源供暖势在必行。工业蒸汽作为一种热源,如能充分利用,不仅减少企业运行费用,同时节约了一次能源,为附近居民带来舒适环境,创造良好的经济环境效益。本文以实际工程为例,分析工业蒸汽废热在居民小区采暖及生活热水系统应用及系统运行策略,为以后此类项目提供参考。

 
1 项目概况
本项目为某小区采暖及生活热水专项设计,建设地点漯河市。本小区共 11 栋楼,最高层为 27 层,采暖和热水均分区,1 层至 13层为低区,14 层至 27 层为高区,本工程低区管网供热面积约 75217m2,高区管网供热面积为 44983m2。生活热水分高、中、低三个区,一至五层为低区,六层至十八层为中区,共用中区加压供水管网,十九层至顶层接小区高区加压供水管网。室外温度如表 1。
 
2 设计说明
本项目采用天正暖通软件计算出热负荷热指标约为 35W/m2,由小区热力站集中供应,室内采用地热盘管,供回水温度为 60/50℃,生活热水供水温度为 60℃。
 
本项目一次热源为本小区附近工业废蒸汽,温度 200℃,压力为 0.8MPa,为充分利用一次热源的热量,采暖设计采用两级换热,一级为湍流螺纹管换热器,二级为板式换热器,经换热后一次网冷凝水出水温度为 80℃。采暖及生活热水系统原理
 
冬季为充分利用供暖管网的冷凝水热量,热水采用半即热式水加热器加储热水箱的热水供应方式,优先采用 80℃的冷凝水为热媒,然后在水加热器中进行热交换的热水系统。为保证供热水的安全性及与冷水的压力平衡,水加热器后直接接储热水箱,由高、低区变频泵组分别向小区热水系统供水。充分换热后的冷凝水排入软化水箱作为二次网补水源。
 
3.1.2 高区换热系统
高区热负荷 Q 为 1620kW,分别有两级换热设备承担。
由公式 (1)(2)(3)(4) 计算,蒸汽需要 2.35t/h,一级换热量约为 1305kW,二级换热量为 315kW;二次侧进入一级换热器的水量约为 104t/h,进入二级换热器的水量为 25.2t/h。则一级湍流螺纹管换热器 F1 的面积为 6.5m2,考虑 20% 的富裕系数,换热器的面积为 7.8m2;二级板式换热器的面积为 2.4m2,考虑 20% 的富裕系数,换热器的面积为 3.0m2。高区循环水泵两台(一用一备):流量 130m3/h,扬程 28m,电机功率 N=15kW。高区补水定压水泵两台(一用一备):流量3.0m3/h,扬程 85m,N=2.2kW,效率 42%
 
4 自动控制
4.1 采暖系统
(1)二次网的供水温度根据室外天气状况调节,同时调节一次网的蒸汽流量。
(2)每栋主楼热力入口处设有自力式压差控制阀,控制每栋主楼的压差。
(3)水泵采用变频器控制,调节水泵的转速。
(4)二次侧采用压差控制阀调节进入两级换热器的流量。
 
4.2 水加热系统
(1)生活热水采用半即热式水加热器加储热水箱的热水供应方式,优先采用 80℃的冷凝水为热媒,蒸汽为补充热媒,然后在水加热器中进行热交换的热水系统。
(2)非供暖时间直接采用蒸汽为热媒。 
(3)热水系统回水管道末端装有温控器 T,用于控制热水循环管路回水。
(4)当被加热水的硬度≥ 300mg/L(以 CaCO3计)时,应采取水质软化或水质稳定防垢措施,并定期清理 U 形管外壁的水垢。
(5)热水分区同冷水分区,低区和中区共用热水供回系统,单体建筑供水水压低区为0.75MPa,高区供水水压 1.1MPa;各单体建筑根
 
据所需压力在车库内进行调节。热水中、低区系统共用热水低区加压给水,回水平衡设计,采用中区回水车库内设可调式减压阀组,减压至与低区回水压力同。
 
5 结束语
本次设计中的节能点:
(1)采暖采用两级换热,充分利用一次能源,减少了一次能源使用量。
(2)冷凝水再次利用进一步换热,为生活热水提供一次热媒,降低冷凝水排放温度,减少热排放量,冬季相当于免费提供生活热水。
(3)冷凝水重复利用,作为二次网的补水水源,节约用水量。
本项目响应国家政策,采用工业蒸汽废热为一次热源,满足了本小区的供暖需求,生活热水需求,1t 标准煤的发热值为 29307kJ/kg,效率按 60%计算,河南地区一年供热天数为 120 天,一年采暖就节省 2722t 标准煤,同时也减少一次热源蒸汽的浪费,创造了良好的经济环境效益。
 
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