| 词条 | 热力站 |
| 释义 | § 简介 热力站按供热形式分直供站和间供站，前者是电厂直接供用户，温度高，控制难，浪费热能。是最初电厂余热福利供热的产物。后来开始收费，才有热力公司。随着商品经济发展，热商品化，热力公司开始提高供热质量，才有直供站，这属于集中供热。还有锅炉供热，省掉电厂环节，但是效率低，污染大已近淘汰。集中供热是发展反向，间供站为主。 热力站 § 原理 间供站原理：电厂为一次线，小区为二次线，热源（电厂）热网（一二次线管网）热用户（居民楼和单位）连接处为热力站。 § 设备 设备有：板式换热器，循环泵，一二次线除污器，补水泵，水箱，计量表，控制阀门等。 § 分类 按照连接用户性质的不同，分为民用热力站和工业热力站；按照热网供热介质的不同，分为热水热力站和蒸汽热力站。民用热水热力站和工业蒸汽热力站是常见的形式。 民用热水热力站 其采暖设备有直接连接和间接连接两种。 ①直接连接时，热网供热介质直接进入用户系统。当热网计算水温高于用户采暖系统计算水温时，则需设混合装置，将部分采暖回水混入供水中，以降低进入用户的供水温度。混合装置可采用水喷射器或混合水泵。 ②间接连接时，用户系统与热网的压力分隔开，热网供热介质不直接进入用户系统，而通过表面式换热器进行热能的传递。目前，常用的换热器有快速管式和板式换热器。通向用户的水循环由水泵驱动。 民用热水热力站内的热水供应系统有闭式和开式两种。闭式热水供应系统是由热网水通过表面式换热器将上水(自来水)加热，加热后的水一般依靠本身的压力送入用户。常用的换热器有快速管式、板式和容积式。当热水供应输送距离较长时,应安装循环管和循环水泵,使水循环，避免停用水时水温降低。用户的热水供应和采暖系统可采用并联或串联的方式与热网连接。开式热水供应系统则直接从热网取水，经供、回水混合而调整温度后使用。 热力站的通风用热系统直接将供热介质送往空调系统的加热设备。 在热网压力差不能保证用户所需流量时，可在热力站增设加压水泵，但要采取措施，控制热网水流量。为了避免热网水中杂物进入热力站设备和用户系统中杂物进入热网，影响热网的正常运行，在热力站要安装除污器。当上水硬度高时，为防止换热器和管道内结垢，热力站应装简单的水质软化设备，降低水的硬度；还可把处理过的水作为采暖系统补给水。图1是一般的民用热水热力站示意图。热力站 工业蒸汽热力站 向工厂供应生产工艺、采暖、空调、制冷和热水供应等用热。热网蒸汽首先进入分汽缸，然后再根据各用汽设备要求的工作压力、温度，经减压阀（或减温器）调节后分别输送出去。对于热水供暖系统,则用汽-水换热器将二次水加热,用循环水泵输送;或采用蒸汽喷射器，利用蒸汽压力推动循环，并把水加热。 凝结水回收设备是工业蒸汽热力站的重要组成部分，主要包括凝结水箱、凝结水泵和二次蒸发箱等设备以及疏水器、水封等附件。凝结水箱用来收集各用汽系统的凝结水，有开式和闭式两种。在开式水箱中，凝结水与空气相通，易使空气中的氧溶于水而造成管道腐蚀。在水箱上装设水封以隔绝空气，则成为闭式水箱。当凝结水带有蒸汽时，设置二次蒸发箱，把蒸汽分离出来加以利用，从而减少热能的浪费和避免蒸汽进入热网凝结水管中，引起汽-水冲击。水箱中的凝结水,由凝结水泵输送到热网。疏水器是自动排出凝结水用的附件，它的性能好坏对凝结水回收系统的正常运行影响很大。图2为一般工业蒸汽热力站示意图。 热力站 热力站内应装置热水、蒸汽和返回凝结水的计量仪表以及一些检测供热介质温度、压力的仪表，以便对热力站和用户的运行工况进行监视并据以调节和收费。 控制、调节设备的完善程度是热力站技术水平高低的重要标志。由于热负荷具有随生产工艺过程、季节和时间变化的特点，只有采用自动调节才能使供热介质的数量和参数适应需要，避免浪费。流量调节器、温度调节器、压差调节器、压力调节器等各种供热专用的自动调节设备已应用于热力站中。自动化、小型化以及各种可靠、节能、轻便的换热装置的应用，是热力站技术发展的趋势。 热力站的规模随连接用户的数量和复杂程度而异，一个热力站可只带一幢建筑（通常也称热力点），也可以带一个建筑群；可以单独建立，也可以设在建筑物内。 § 热力站的工作过程 （1）供热系统的泵站与热力站运行前的检查应符合相关规定。泵站、热力站所有阀门应开关灵活、无泄漏，附件齐全可靠，换热器、除污器经清洗无堵塞；泵站、热力站电气系统安全可靠；泵站、热力站仪表齐全、准确；热力站水处理及补水设备正常。 （2）水泵投人运行前，其出口阀门应处于关闭状态，并检查是否注满水；启动前必须先盘车，空负荷运行应正常。 泵站的运行与调节 水泵的参数控制，应根据系统调节方案及其水压图要求进行。水泵吸人口压力应高于运行介质汽化压力0.05MPa。 § 热力站的运行与调节 （1）热力站的启动应符合下列规定 热力站 ①直接连接供热系统：热水系统充水完毕，应先开回水阀门，后开供水阀门，并开始仪表监测；蒸汽系统应先将蒸汽送至热力站分汽缸，分汽缸压力稳定后，方可向各用汽点逐个送汽。 ②混水系统：系统充水完毕，并网运行，启动混水装置，按系统要求调整混合比，达到正常运行参数。 ③间接连接供热系统：水一水交换系统充水完毕，调整定压参数，投人换热设备，启动二级循环水泵；汽一水交换系统的交换设备启动前，应先将二级管网水系统充满水，启动循环水泵后，再开启蒸汽阀门进行汽一水交换。 ④生活水系统：启动生活用水循环泵，并一级管网投人换热器，控制一级管网供水阀门，调整生活用水水温。 ⑤软化水系统：开启间接取水水箱出口阀门，软化水系统充满水后，进行软水制备，启动补水泵对二级管网进行补水。 （2）热力站的调节应符合下列规定 ①对二级供热系统，热用户未安装温控阀时宜采用质调节；当热用户安装温控阀或当热负荷为生活热水时，宜采用量调节，生活热水温度应控制在55±5℃。 ②在热力站进行局部调节时，对间接连接方式，被调参数应为二级系统的供水温度或供回水平均温度，调节参数应为一级系统的介质流量；对于混水装置连接方式，被调参数应为二级系统的供水温度、供水流量，调节参数应为流量混合比。 ③水---水交换系统不应采用一级系统向二级系统补水方式；当必须由一级系统向二级系统补水时应按调度指令进行，并严格拄制补水量。④蒸汽供热系统宜通过节流进行量调节；必要时，可采用减温减压装置，改变蒸汽温度，实现质调节。 § 泵站与热力站的停止运行及保护 （1）泵站与热力站的停止运行应符合下列规定： ①直供系统应随一级管网同时停运；热力站 ②对混水系统，应在停止混水泵运行后随一级管网停运； ③对间供系统，应在与一级管网解列后再停止二级管网系统循环水泵； ④对生活水系统，应与一级管网解列后停止生活水系统水泵； ⑤对软化水系统，应停止补水泵运行，并关闭软化水系统进水阀门。[1] （2）热力站停运后，应采用湿保护的供热系统，其保护压力宜控制在供热系统静水压力士0.02Mpa。 § 力站能量调节方式比较 目前，热力站能量调节方式如下： 1 二次循环水泵 （1）多台相同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法的优点是简单可靠，缺点是总装机容量 大，多台水泵并联运行效率下降，占地多。另外，水泵启动电流大（软启除外），对电网有一定冲击。 （2）多台不同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法不宜采用，不仅总装机容量大，占地多，而且多台不同规格水泵并联运行效率很低。 （3）三台不同规格型号水泵切换。安装对应100%、80%、60%负荷三台水泵，三台水泵分别在不同负荷下运行。这种方法的优点是简单可靠，缺点是总装机容量更大，占地多。 （4）一用一备变频高速泵。其优点是简单可靠，总装机容量小，运行效率高，占地少，节能效果最佳，启动电流小。缺点是一次投资大。 （5）多台相同规格型号水泵并联，其中一台变频调速。这种方法的优点是降低了频调设备造价。但总装机容量大，占地多，特别是相当于几台大泵与一台小泵并联运行，运行效率降低。 （6）多台相同规格型号水泵并联，每台变频调速。设计者的初衷是力求多台并联消耗运行状态同步，以提高水泵运行效率。这种方法不但总装机容量大，占地多，一次投资很大，而且即使多台水泵同步运行，部分负荷下并联运行的水泵效率更低。 2 控制方式 （1）手动控制。不同规格型号水泵手动切换，或对多台并联运行的相同规模型号或不同规格型号水泵手动台数控制。 （2）台数自动控制。对多台并联运行的相同规格型号水泵自动台数控制。 （3）台数与变频调速相结合自动控制。多台相同规格型号水泵并联，其中一台泵变频调速。 （4）一用一备变频调速自动控制。按照负荷变化改变水泵转数。 （5）并联运行的多台相同规格型号水泵分别变频控制。多台相同规格型号水泵并联，每台水泵均变频调速控制，这是一种不节能、不经济、技术上不合理的控制方式。 （6）用调节阀改变一次流量的自动控制。 3 被控参数 （1）根据压力控制。确保管网最不利环节资用压力。 （2）根据供水温度控制。 （3）根据回水温度控制。 （4）根据供回水平均温度控制。 由于热力站能量调节是根据负荷变化改变热力站输出的热量，所以，热力站能量调节系统应该是一个输出量随负荷变化的随动调节系统。笔者认为以供回水平均温度为被控参数、具有室外温度补偿、执行器是一用一备的变频调速循环水泵的热力站能量控制系统较为合理。 热力站 § 热热力站能量控制系统被控参数选择 热力站能量控制系统被控参数选择至关重要，最理想的被控参数是热用户室内平均温度，但很难找到能够代表热用户室内平均温度的测点。而热力站的输出信号就是热用户的输入信号，热用户的输入信号需要随负荷变化，即，要保持一定的室内温度，热力站输出的热量必须随负荷变化。而供暖负荷发生变化的主要因素是室外温度，因此，上述问题实质上是寻找能够准确反映热力站输出热量多少的输出信号。该信号随室外温度变化，以满足热用户对室内温度的要求。这个输出信号即为热力站能量控制系统较为理想的被控参数。 被控参数选择是以集中供热基本调节公式为根据的，即： Q1/ Q2=（θi-θo）/（θi-θod） （1） Q2/ Qd=（θa-θi）/（θad-θi） (1+β) （2） 方程1、2联列求解，得： θa =θi +（θad-θi）[（θi-θo）/（θi-θod）] 1/（1+β) （3） θa =θi +K（θi-θo）1/（1+β) （4） 式中：K=（θad-θi）/（θi-θod）1/（1+β) 式中：Q1/ Qd--建筑物耗热量相对值： Q2/ Qd--散热器散热量相对值： θa--二次网供回水平均温度； θad--二次网供回水平均温度设计值； θi--室内温度； θo--室外温度； θod--供暖室外计算温度； β--散热器传热指数。 式4可作为集中供热基本调节公式。其中：根据β散热器调整；K根据θi、θad、θod调整。 可见，要想使热用户保持所需要的室内温度，只要热力站二次网供回水平均温度随室外温度按式4变化即可。在供热系统运行期间，只有供回水平均温度能够准确的反映热力站供出的热量，因此，应该选择供回水平均温度作为被控参数。而供水温度或回水温度与室外温度函数关系是不确定的，换言之，单独调节供水温度或回水温度不能保证热用户要求的室内温度。选择供水温度或回水温度作为被控参数是不合理的。 选择供回水平均温度作为被控参数，以室外温度为补偿信号，根据室外温度调节二次网供回水平均温度，以间接控制热用户室内温度。 § 热力站能量控制系统操作量选择 热力站能量调节控制系统操作量选择也非常重要。控制系统操作量可以选择二次网流量、一次网流量或二者兼之。二次网流量通过循环水泵台数控制、多台相同规格型号循环水泵并联中一台泵变频调速控制、一用一备变频调速泵控制、调节阀控制。一次网流量改变通过调节阀实现，进而达到热力站二交网能量调节的目的。选择二次网流量网作为热力站能量控制系统操作量，并使用一用一备的变频调速泵控制，是一种较好的控制方案。这种控制方案可以较好的满足热力站能量调节的要求，还可以达到二次网流量输送系统节能的主要目的。 二次网流量变化时，换热器传热系数随之变化，而且换热器一、二次侧均具有热量的自平衡，所以，换热器一、二次侧热量能够平衡。换热器一次侧面无需增设调节阀。换热器一次侧设调节阀不仅增加投资，而且一次网阻力增大，调节过程中不容地破坏管网平衡。 热力站 § 力站能量控制系统框图 热力站能量控制系统框图如图1所示。热力站二次网供回水平均温度θa，二次网供回水平均温度初始给定值Rb，外温θo，二次网供回水平均温度根据式4随室外温度而变化。 图一 二次网供回水平均温度初始结合实际定值Rb和补偿可根据实际情况调整。 § 热力站能量控制系统 具有室外温度补偿的供回水平均温度控制系统与其它控制方式相比具有以下特点： （1）与台数控制方式相比，装机容量小，可连续调节，水泵运行效率高，节能效果明显，启动电流小，占地少。 （2）与台数变频调速联合控制方式相比，其特点同。台数与变频调速相结合相当于几台大泵与一台小泵并联运行，运行效果较差，尤其是变频泵流量较小时，效果更差，难以显示变频泵的优势。 （3）与用调节阀改变一次流量控制方式相比，系统简单、可靠、经济。换热器一次侧安装调节阀没有必要，只要一次网输出 的总热量能够按照负荷变化以等比例分配给各热力站即可。各热力站间平衡由初调节完成。 （4）与根据压力、供水温度、回水温度控制方式相比，系统运行稳定可靠。 具有室外温度寂偿的供回水平均温度控制系统是热力站能量调节较为理想的控制系统。 热力站 § 热力站的能量调节的必要条件 一次网供给热力站的热量要足够，这是热力站二次网能量调节的必要条件。否则会引起失调，即执行机器100%输出也不能满足热用户需要。可以推出二次网供回水平均温度θa2与一次网供回水平均温度θa1之间的关系： θa2=θa1 -（θa1d-θa2d）P 式中：θa1--一次网供回水平均温度； θa2--一次网供回水平均温度； θa1d--一次网供回水平均温度设计值； θa2d--一次网供回水平均温度设计值； P=（Q/Q d）/（K/K d）； Q --换热器运行工况换热； Q d--换热器设计工况换热量； K--换热器运行工况传热系数 K d--换热器设计工况传热系数 上式可用图2表示，具有室外温度补偿的供回水平均温度热力站能量控制系统应在曲线10右侧运行，此工况下运行可以有效调节和最大限度节能，避免在曲线10左侧运行，该工况下运行节能效果差，甚至失调。 图二 这里只要要求一次供给热力站的热量足够，一次网采用连续调节或断续调节、自动调节或手动调节均可满足二次网能量调节的必要条件。 [2] |
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