热力设计（共12篇）
热力设计 篇1
在复杂而庞大的蒸汽系统中, 热力管网是重要的蒸汽输送网络。在蒸汽输送过程中, 由于热介质的温度过高, 与周围环境的温差过大, 所以在这一过程会损失掉部分热能, 这些热能都是通过管网表面散失在空气中, 难以回收利用, 所以只能依靠各种热力管网的隔热、保温措施来尽量降低热损失, 由此可见, 热力管网的保温措施是十分必要且重要的。
1 影响热力管网保温效果的因素
1.1 保温结构设计的影响
热力管网保温结构设计是否合理, 会对管网的输送热效率、工程总造价产生直接影响。目前, 我国热力管网保温广泛采用包裹、缠绕、绑扎、贴挂几种方法, 这些方法都会在保温层内部形成若干层的枝状沟缝, 增大保温层的导热系数, 增加管网的热散失。经实验分析, 以上保温方法中, 各保温层 (保温瓦) 间的沟缝处是其他部分散热损失的22倍, 热介质在经过沟缝处时, 散热损失将是经过其他处时的1.6倍。
1.2 保温材料性能的影响
要想使热力管网获得良好的保温效果, 保温材料的正确选择尤为重要。如何选择正确的保温材料?首先应当对材料性能进行充分了解。其中, 导热系数是影响保温效果的主要因素, 导热系数越小, 保温效果就越好, 同时导热系数又与材料的其他性能、气孔结构密不可分, 所以掌握保温材料的各项性能至关重要。
1) 气孔结构。通常情况下, 材料的气孔直径越小, 对其中的气体分子活动的限制越大, 相应的导热系数就会越小。若材料的气孔直径比气体分子自由行程的平均值还小, 其导热系数将急剧减小。另外, 大量气孔封闭的材料, 较之气孔未封闭的材料, 其绝热性能也会更好。
2) 气、固相材质。在保温材料中, 进行热传递有气体传热和固体传热两条路径。气体传热包括气体的对流和传导, 高温固体表面及低温固体表面的气体对流、辐射, 固体冷表面与热表面间的热辐射传递。所以, 材料的导热系数一般都介于气、固两材质的导热系数之间, 固相与气相导热系数二者的比值越小, 材料的导热系数就越小。
3) 容重。一般情况下, 容重都与气孔率呈正相关, 即气孔率随容重的减小而减小, 而气孔率越小, 导热系数就越小。在容重较小的情况下, 纤维材料的导热系数与容重会先呈负相关, 然后再呈正相关, 即导热系数先随容重的增加而减小, 再随容重的增加而增大, 在纤维材料中, 存在着导热系数的最低容重值。这是由于纤维材料中容重不同, 其热辐射传递比例也会不一样所致。
4) 温度、湿度。材料温度升高, 会增强气孔内气体的辐射传热、对流作用, 从而增大材料的导热系数。通常温度与导热系数二者都呈直线关系。与气体相比, 液体的导热系数更大, 水就比空气的导热系数大24倍, 而冰的导热系数比水更大, 因此, 材料在湿度较大的环境中, 会因吸水而大幅度增大材料的导热系数。0.01的吸水量就能将导热系数提高0.25, 如果吸水量再增大, 导热系数就可能增大数倍甚至更大。若材料中有大量气孔都是开口连通的, 就会产生毛细管作用力, 将水渗透至材料各部位, 产生更大的危害。另外, 在温度影响下, 高温处所产生的水蒸气会在低温处变为水, 在毛细管作用下, 水又将流向高温区, 这一循环过程, 将加快热传递, 增加热量损失。
1.3 保温厚度、管托散热及风速的影响
在热力管网中, 管托散热也是影响保温效果的重要因素。普通管托常会与保温层有一定的间隙, 加之管托下方暴露于空气中, 在保温允许热损失中, 管托上的热力损失就占据了22%~24%。风速与热损失间存在的关系是:热力管道的热损失随着风速的增大而增大。热力管道的热散失不会随保温厚度的增加而减小, 保温厚度有一个最佳值, 若厚度大于这个值, 将无法达到很好的降低热损失效果, 反而还会浪费材料, 增大工程造价。
2 增强热力管网保温效果
目前, 热力管道大多选用普通管托, 保温材料主要选用了水泥膨胀珍珠岩的各类制品, 其保温性能较差, 保温层选用硬质制品, 沟缝较多、较大, 造成了管网热介质输送过程中的温降大、热损失大、输送效率低。因此, 需要选用优质保温材料, 同时控制好保温厚度。
2.1 选择正确的保温材料
目前, 市场上的保温材料主要有岩棉、泡沫石棉、新型矿渣棉和离心玻璃棉。
岩棉:具有容重小的优点, 但其阻燃性较小、抗压强度较低、对皮肤有刺感, 且纤维易四处飞扬, 给施工管理带来了困难, 管理成本较高。该保温材料适用于隔热、隔音、保冷和保温。
泡沫石棉:容重小、阻燃性大、导热系数小、抗压强度低、不刺皮肤、无尘柔软。其使用温度最高为500℃。适用于设备及管道的防火、隔音、隔热、保冷和保温。
新型矿渣棉:容重较小、抗压强度低、阻燃性较大。其使用温度最高为650℃。带、毡、板会对皮肤有刺感, 会有部分的纤维飞扬, 施工管理有一定的不便, 若对管壳进行特殊处理, 不会造成皮肤刺感, 适用于管道保冷、保温。
在选择保温材料时, 要保证材料的化学、物理性能符合工艺要求, 并在此基础上优先考虑经济性好、导热系数小、易于施工管理和维护的材料。若热力管道管径≤350 mm、表面温度≤600℃, 宜选用新型煤渣棉管壳进行管网保温;若管径>350 mm、表面温度≤500℃, 宜选用泡沫石棉板进行保温。
2.2 采用合理的保温厚度
在进行保温工程施工时, 要计算出最佳保温厚度, 以达到最理想的保温效果。最佳保温厚度主要与每年的热损失费用、投资分摊费用相关, 在年总费用 (每年的热损失费用加投资分摊费用) 达到最小时, 保温厚度就是最佳厚度。最佳保温厚度的计算较为复杂, 它与材料费、能源价格、运输管理费、施工费等多方面因素都有关系。
3 结束语
影响热力管网保温效果的因素较多, 强化保温应从这众多的因素入手, 要抓住主要矛盾, 达到以较少的投资获取显著的节能效果。由此可见强化热力管网保温对降低单位生产总成本、提高整体经济效益具有重要的意义。
参考文献
[1]罗兆.热力管网与制氧站的设计[J].中国有色冶金, 2011 (3) :11-13.
[2]刘荣, 李孝萍, 马孝春.热力管道状态检测技术研究[J].煤气与热力, 2011 (2) :17-18
[3]任云飞.谈热力管网的布置与敷设[J].中国城市经济, 2011 (18) :21-22.
热力设计 篇2
一．
教材分析 1． 教材的地位和作用
本节教学内容选自普通高中课程标准实验教科书（人教版）《地理》（必修1）第二章第一节“冷热不均引起的大气运动”，是“大气运动”这个重要内容的开篇和基础性的内容。
地球上的大气这一单元各部分内容前后之间的关联性很强，热力环流的形成过程是本单元的基础，也是理解大气运动的突破口，后面大气的水平运动、气压带和风带的形成都是热力环流的具体体现，所以热力环流垫定了整个章节的基础。
2． 教学重难点
（1）
地表冷热不均造成热力环流的形成过程。
（2）
热力环流的动态过程引起的等压面的弯曲方向。
（3）
运用热力环流原理分析绘制山谷风、海陆风、城郊环流形成。二．
学生分析
新课程改革中高中地理教材比较强调知识的应用，尽管现在高一学生的地理基础在现有加强初中地理教育的前提下比以前学生有所提高，但部分学生空间想象力较差。而本节的重难点都集中在对热力环流的理解和运用上，课堂上教师运用书上插图、多媒体、板图，并结合课前学生已有必备的相关知识技能基础，如大气压强与高度的关系，物体的热胀冷缩性质，太阳辐射的纬度分布不均等，对相应知识进行讲解。
三．
教学目标 1．知识与技能
掌握热力环流的形成原理,并且能够用事实解释自然界中的热力环流。2．过程与方法 本课遵循由问题→媒体演示获得感性认识→分析推理运动过程→归纳概括运动规律（理性认识）→应用规律解决实际问题的教学主线，在此过程中进一步培养学生用分析、推理、归纳等方法学习地理知识。
3．情感、态度与价值观
（1）激发学生亲自探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度。（2）通过对海陆风、山谷风、城市风等问题的探讨，将所学知识运用于实际，服务于社会。
四．
教学媒体
多媒体教学设备制作Flash动画和幻灯片，弥补学生空间想象力不足的缺陷 五．
教学方法
1、实验教学法：通过实验演示，获得知识，验证结果。
2、图式教学法：学生绘图、析图。
3、探究式教学法：通过创设问题情境，学生自主学习、讨论、探究，并因此获得发展。
4、情境教学法：创设情景，激起学生的求知欲。
5、比较法：通过对海陆风、山谷风的比较，让本节知识实际化。六．
设计思想
高中地理课程注重与实际相结合，要求学生在分析地理事实的基础上，逐步学会运用基本的原理探究地理过程、地理成因以及地理规律等。
地面冷热不均而引起大气的运动可采用多媒体展示和直观图示法进行教学。1．多媒体展示热力环流的形成过程。
2．按照水平方向上冷热不均—→大气垂直运动（空气受热膨胀上升或空气冷却收缩下沉）—→同一水平面上空气密度分布不均—→水平方向上气压差异—→大气水平运动这一线索，边讲边画热力环流基本模式图。
3．归纳总结热力环流过程中气压分布与气流分布之间的关系。
4．实践探索：展示一组海陆间、城郊间、山谷间的图片，启发学生依据热力环流的模式，熟练绘出各种热力环流图，进一步明确冷热不均是引起大气运动的根本原因，大气先有垂直运动后有水平运动。
在教学过程中，教师设计了一些由浅入深的问题，并联系学生身边的一些现象，并借助于现代化多媒体计算机技术，把抽象的大气运动具体、生动、形象地表现出来，便于学生认识发展过程的实现，引导学生积极主动地参与到教学中来，积极主动地获取知识。这样不仅激发学生的学习兴趣，提高学生学习欲望，而且还可以实现培养学生探索知识、发展能力的目标。
七．
课型 新课
八．
课时安排 1课时 九． 教学过程
（一）引入 ：复习．复习大气受热过程
出示图文,提问: 1．白天和夜晚的云层对地面的气温有什么影响？ 2．在寒冬，为什么人造烟雾能起到防御霜冻的作用 春暖花开，大家都喜欢到野外放风筝。为什么人们会选在春天放风筝？ 【设计意图】用简单的生活现象引起学生兴趣，使学生对空气受热上升形成感知。
（二）热力环流的形成过程。1．介绍大气运动的有关内容提问:（1）.大气运动的能量来源于哪里？（2）.引起大气运动的根本原因是什么？ 学生自学课文第29页,思考并回答问题
2、小组合作完成烟雾飘动的实验
实验演示：在教室门口点燃蚊香，让学生观察其烟雾的飘向，并分析原因。小结:以上实验表明，由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。那么，大气受热不均匀又会出现什么现象呢？大气运动情况到底是怎样的呢？
【设计意图】让学生观察到烟雾的飘动，通过探究实验激发学生的好奇心和探讨问题的兴趣。
3、引导学生分析热力环流的形成过程 问题（1）、气压值的大小与那些因素有关？
（2）、物体受热或受冷后，体积怎样变，密度怎样变？
（3）、大气上升后近地面和高空大气的密度和原来相比有什么变化？如果受冷呢？（4）、密度变化后，原来同一平面的气压会怎样变化？（5）、同一水平面气压变化后对大气的运动有什么影响? 当地面受热均匀时，大气受热均匀空气相对稳定；空气受热不均时大气产生运动。空气受热膨胀上升，空气受冷收缩下沉，形成垂直运动。空气受热上升时，近地面密度变小，形成低气压，高空密度变大，形成高气压；空气遇冷下沉，近地面密度变大，形成高气压，高空密度变小，形成低气压。在水平方向，大气由高压向低压运动。水平运动和垂直运动形成环流圈。
总结过程：
冷热不均→垂直运动→同一水平面气压变化→水平运动
总结：地表冷热差异就会形成环流，冷热不均是大气运动的根本原因。
问题；太阳辐射能在地球上纬度分布不均，高低纬度之间存在温度差异，大气会怎样运动呢
【设计意图】从复习物理学科相关原理开始，引导学生理解热力作用与运动的关系，把环流形成的过程通过问题进行分解，通过多媒体展示，加强学生的理解，再进行过程总结；提出问题为以后讲气压带风带的形成做好铺垫
4．读图分析，加强理解
（1）、学生比较A B 两地气压值的大小（2）、合作探究，学生讨论绘制等压面，展示讲解得出规律（3）、读图总结，得出结论
①、近地面受冷形成高压，受热形成低压，高空与地面的气压状况相反。②、等压面高压向上弯，低压向下弯
③、水平方向大气由高压向低压运动，高空和地面风向相反
小结:无论是高空还是在低空，同一水平面而言，等压面凸起的地方是高压，等压面下凹的地方是低压。而在垂直方向上，高空的高压也比低空的低气压数值小，气压低
【设计意图】让学生在探索中掌握知识，突破难点，通过读图回顾强化理解，形成完整的知识体系，有利于学生掌握学科方法，形成技能。
（三）热力环流的实际应用
热力环流是一种常见的自然现象，地表存在冷热差异，就会形成环流。（1）、海陆风的形成
结合问题学生探讨理解海陆热力环流 问题：
1、白天陆地与海洋的温度有何差异？气压呢？大气如何运动？
2、夜晚海陆间的大气运动状况
3、海陆风形成的根本原因是什么？
4、海陆风对海滨地区的气温有什么调节作用？（2）、拓展提高
城市和郊区之间的热力环流，山谷风的形成（原因，影响）【设计意图】培养学生解决实际问题的能力 十．
课堂小结
太阳辐射→冷热不均（热力）→垂直运动→水平运动（环流）十一． 布置作业
课后实践活动观察锅中水烧开时，如何流动。十二． 板书设计
2．1 冷热不均引起的大气运动 二．热力环流 1．概念
2.形成过程
太阳辐射→
地面冷热不均→ 大气的垂直运动→ 同一水平面气压差异→（能量来源）
（上升和下沉运动）
大气水平运动→热力环流 3.实例
（1）热岛效应
（2）海陆风
（3）山谷风 十三．教学反思
本课采取多媒体、图示分析法将教材的知识情景化、直观化，并以各知识点为线索，通过设计问题将知识逐步联系和展开，培养学生分析问题、解决问题的能力。
热力环流是重点也是难点，学生虽然整体水平比较高，可对于地理这门在初中被忽略的学科，学生基础相对比较薄弱，因此，若想落实学生自主探究的新课标思想，有一定的难度，本人便采用播放录像，给学生有一定的知识储备，便于接下来自主探究的顺利开展，并在课前发了自主学习的相关指导和思路途径，使学生更能有的放矢，避免造成不知所为，无从下手。另外，该年龄段的学生空间想象能力还有待加强，考虑到这点，本人将图片和动画从课本的二维平面转换成三维图，这能帮助学生建立空间概念，更好地理解热力环流。
在学完热力环流的基本原理和过程后，让学生学以致用，运用所学知识，分析海陆风、城市风、山谷风，并作简图，学生知识会掌握得更深刻、牢固。
本节课的教学设计是想充分调动学生的感官进行听、说、读、写，引导他们通过小组探讨交流合作，自主学习，但由于学生平时都比较习惯在老师的引导下被动接受知识，对于这样几乎完全靠自己的课，还不是非常适应，学生口头表达能力也相对比较薄弱。画热力环流简单示意图，有部分学生还是知其然，不知其所以然地依葫芦画瓢。因此，如果让学生更好地自主学习，这还待探讨和深究。
从学生的生活经验和已有的知识出发，创设情景，引导学生开展观察、分析图、思考、讨论等活动，通过学生活动掌握基本的地理知识和技能，地理思想和方法，获得广泛的地理经验。上课初始，采用对比差异产生的原因创设情景引入新课，使学生觉得轻松、自然、又有神秘感，激发学生的学习兴趣，唤起学习的积极性
热力设计 篇3
关键词:多重保护热力管道系统
中图分类号:TU990.3文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0013-01
1 引言
近年来,国内外许多学者都在研究如何布置热力管道。为了降低工厂意外事故所造成的损失,通常都会在程序单元中安装保护系统。由于传感器与停止阀件的故障是随机事件,故保护系统的可用度是与组件配置和维修策略息息相关的。本研究的目的为改善过去发展出的设计,具体言之,即将警报系统中传感器之修正型维修策略扩展为同型备件可互相支持之模式,并针对多重管道的保护系统,发展出数学规划模式,以期能将总期望支出成本最小化,来展示此模式之可行性与有效性。
2 热力管道系统设计
在工厂中,为了减少因程序异常造成的伤害与损失,常会在操作设备中加装保护系统,传统上保护系统大多根据经验来设计,在决定硬件配置之后,再计算出整个系统之设备成本,并评估意外事件所造成的期望损失,过程不但繁杂冗长,且无法保证设计质量。为改善此缺点,在本研究中利用数学规划模式,通过多管道保护措施决定系统最小期望损失时的最适配置策略。
热力管道是输送蒸汽或过热水等热能介质的管道。热力管道的特点是其输送的介质温度高、压力大、流速快,在运行时会给管道带来较大的膨胀力和冲击力。因此在管道安装中应解决好管道材质、管道伸缩补偿、管道支吊架、管道坡度及疏排水、放气装置等问题,以确保管道的安全运行。常见的热力管道有蒸汽管道(低压蒸汽:压力<0.07mPa;压力>0.07mPa的蒸汽即为:高压蒸汽),蒸汽凝结水管道和热水管道。
一般来说:热力管道系统架构如图1组成。
3 多重管道保护系统的设计
针对上述的情况,可以把保护系统分为以下三部分:被保护的程序、警报系统、停止系统。当被保护的程序出现故障或失误的情形时,在警报系统中由传感器群侦测所得之讯息,经过逻辑运算之后,可决定是否送出关断指令。若然,停止系统就会执行关断动作。
若警报系统中有M个传感器,我们可以M维向量来表示侦测结果:y=(y1,y2,…,yM)。根据不同传感器所得到的讯号,需利用一个警报逻辑,来判断系统状态。此一逻辑可以二元函数f(y)来表示:
同样的,若保护系统有K个保护单元,我们可以K維向量来表示之:z=(z1,z2,…,zK)。最后,我们可以保护逻辑h(z)来表示是否关断成功,其定义如下:
可以说明一般保护组件在管在线配置的情形,其配置方法与保护动作涉及排放或关断有关。
我们分别以Ca(x)与Cb(x)来表示由保护系统FS与FD的失误所造成的损失。而保护系统整体的期望损失可以下式估计
利用数学规划模式求得最佳的多重管道保护系统设计。同时测量多个变数,再依侦测结果去执行逻辑运算后,决定是否发出停止指令。
4 结语
本研究主要探讨在不同条件限制下,各传感器系统之配置方式与警报逻辑、停止系统之配置方式与检测周期以及最后之总警报逻辑策略。若进料流量过高,会使反应槽温度升高,可能因而造成反应失控的危险。因此,警报系统中分别侦测流量与温度,当进料流量过大或(与)反应槽温度过高时,可经过警报逻辑系统决定是否发出指令,执行停止动作。
参考文献
[1]董同武.热力管道的补偿设计及典型问题分析[J].石油化工设备,2005,34(1):38-40.
[2]赵经涟.热力管道应力分析计算及其计算机程序[J].化肥设计,2000,38:22-24.
茶叶热力杀青干燥机优化设计 篇4
随着国内外茶叶市场的持续增长,根据大宗茶叶和各类名优茶的生产需要,本文针对一种电热式茶叶热力杀青干燥机进行了整体设计。
1 茶叶热力杀青干燥机外形结构设计
杀青是茶叶加工中的关键工序。杀青的主要目是通过高温破坏和钝化鲜叶中的氧化酶活性,抑制鲜叶中的茶多酚等的酶促氧化,防止烘干过程中变色,同时使干茶色绿、香气高长。
传统型滚筒杀青机基本结构由杀青机筒体、机架和传动机构组成,一般为滚筒杀青机和燃煤(木柴)热风锅炉组成,往往使燃料仓库和生产车间混在一起,在茶叶制造过程中,十分容易受到燃料残渣和飞灰的污染,降低成茶的品质,不符合茶叶生产的经济要求。同时,这些热风锅炉多采用煤炭作为燃料,在加工过程中不但供热效率低下且对大气污染严重。
为了提高传统型滚筒杀青机的供热效率和环保性,经过长期实践研究,本文制作的茶叶热力杀青干燥机采用了优质镍铬电炉丝加热的供热方式,并成功运用在实际生产中。
1.1 工作方式
与传统型滚筒杀青机一样,本机正常工作时,茶叶鲜叶随着杀青旋转滚筒连续滚动,吸收镍铬电炉丝散发的热量,蒸发水分。在热量的不断作用下,茶叶鲜叶迅速软化萎缩,进行杀熟,钝化叶中的氧化酶活性,抑制叶中的茶多酚等的酶促氧化,从而达到杀青的目的。
1.2 外形结构
茶叶热力杀青干燥机由机架、杀青旋转滚筒、镍铬电炉丝、支撑机构、电动机和传动机构等组成,结构示意图如图1所示。
1.3 主要结构
1.3.1 电炉丝加热装置
镍铬电炉丝在机体内分布不同,在机体内形成高温区和低温区两部分,从而达到茶叶杀青加工时“高温瞬间杀青,低温持续冷却”的工艺要求。
1.3.2 祛湿装置
由电风扇和电热管组成的祛湿机构将会在杀青时开启,不断向筒内递送热风,吹散由杀青时茶叶鲜叶产生的水蒸汽,保证了杀青后成品叶片翠绿、香味弥漫、无水闷疲软感,并且保证了筒内相关电气设备的安全。
1.3.3 保温装置
为了进一步提高供热效率,在滚筒和外壳的接合处及整体外壳均设置了保温层,两处保温层因具体结构不同而采用的材料不同。滚筒和外壳的接合处采用贴合性良好的工业毛毡作为保温层材料;整体外壳则采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为其保温材料,而起到良好的保温作用。
2 电炉丝及动力装置选择
根据传统炒茶技术对温度的要求,可以确定茶叶杀青温度的范围为250-320℃,从而确定了镍铬电炉丝型号为Cr15Ni60,具体参数如表1。
3 茶叶热力杀青干燥机主要技术参数
外形尺寸:2000×1100×1500mm
总功率:90k W
配用电机:0.25/380kw/h
杀青温度:250-320℃
4 特点
茶叶热力杀青干燥机具有以下特点:1)干燥速度快。2)成茶质量好,由于茶叶表面温度不太高,叶绿素变化少,色泽绿翠而耐藏,香气损失少,干燥均匀,同时由于水分蒸发速度快,容易形成多孔性,成茶的复水性好,泡茶时内容物易溶出。3)单元与单元的连接为积木式,安装方便。4)加热均匀,控制及时,操作简单,维修方便。5)操作简单,控制及时,维修方便。
5 结束语
本文针对传统型滚筒杀青机的结构设计和供热方式不合理导致的一系列问题,通过研究茶叶热力杀青干燥机优化设计、电炉丝型号和保温材料的选择以及燃料选择,从而提高了本设计供热效率和环保性。
参考文献
[1]刘新.浅谈茶机的发展趋势[J].1998(03).
[2]胡新光.槽型多功能炒茶机炒制名茶技术[J].2000(1):1-2.
[3]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].8版.北京:高等教育出版社,2006.
材料设计与热力学相图计算 篇5
指导老师：郑 明 毅 学生：孙 永 根 学号：11S109048
相图计算及其在材料设计中的应用
摘要
本文首先介绍了材料设计所遇到的困难以及CALPHAD技术的出现及应用。CALPHAD技术综合利用计算热力学、动力学模拟及实验数据规范评估来优化材料的成分、相(含亚稳相)组成、组织结构及加工处理过程，进而改善材料性能，是二十世纪八十年代出现了计算材料学这一新学科的重要组成部分。
本文分别简要介绍了计算相图（CALPHAD技术）在ZA52-xY镁合金的合金设计及建立Mg-Ca-Ce三元体系热力学系统中的应用，凸显了CALPHAD技术在计算多元体系相图中的优势。材料设计与热力学相图计算
1.1 材料设计的途径及CALPHAD技术
在以往的材料开发上，通常采用“试错法”来实现，即材料开发人员通过大量的实验和经验来选择材料的成分、稳定工艺参数。这样即消耗了大量的人力和物力，又不利于系统地探讨材料改性的机理。
材料科学研究面临的突出问题可以归结到两个方面：(1)由于研究对象的复杂性，现有理论模型无法突破局限性，对一些错综复杂问题的处理难以令人满意；(2)虽然新的实验技术、仪器和设备不断涌现，在一定范围内为实验研究提供了新的途径，但大都极为昂贵。材料制备中一个不容忽视的问题是：我们对具有一定组织和性能的多组元或多相材料的成分缺乏可预见性。相图常常作为确定材料制各工艺路线(包括成分配比、合成和处理)的唯一依据。但是，对于多元、多相新兴材料，绝大多数情况下只能找到其构成元素间的二元相图，而三元和三元以上的多元相图非常有限。因此，对多组元合金制备时成分的确定相当缺乏理论指导，而试验尝试的方法盲目性较大，又非常耗时耗力。
由上述可见，传统的材料研究方法存在不少局限性。对于新材料研制，单纯依靠理论研究和实验尝试都不能保证科学性和高效性。
随着近一个世纪合金理论的积累和几十年来计算机技术的迅速发展，20世纪60年代相计算(PHACOMP)技术在Ni基高温合金成分设计上的成功应用揭开了合金设计的序幕。虽然那仍是一种依赖于经验的相平衡成分计算，至少让材料学家体会到相平衡信息对于合金设计是多么的重要；70年代出现的CALPHAD技术已经是在追求利用普遍适应性的热力学模型获得多元体系中所有物相(包括亚稳相)的特征函数，再通过严格的热力学理论，得到多元体系的所有物相的热力学性质，使材料设计由经验设计向科学设计转变。
CALPHAD技术综合利用计算热力学、动力学模拟及实验数据规范评估来优化材料的成分、相(含亚稳相)组成、组织结构及加工处理过程，进而改善材料性能，是二十世纪八十年代出现了计算材料学这一新学科的重要组成部分。CALPHAD技术利用实验测定的相平衡信息和热化学数据，对相关研究体系进行严格的热力学优化，获得体系中包括亚稳相在内所有物相的热力学特征函数(通常为Gibbs自由焓)，虽然它仍依赖于由实验获得低元体系的数据参数，但可以说，多元体系的所有热化学性质尤其是相转变驱动力、相转变所需克服的势垒及亚稳相关系的获得过程已经达到了真正意义上的理性阶段。人们对实验测定相关系在新材料研发特别是材料设计上的重要性是有足够认识的，但只有在通过CALPHAD技术来获得所有热化学性质之后，相图测定和相平衡研究才真正成为了材料设计的一部分。
目前，材料设计领域富有挑战性的课题就是如何在不同层次一材料的成分设计、显微结构、性能和制备工艺之间搭桥，从而达到从材料微观结构到宏观性能的预测和设计。
1.2 CALPHAD技术（相图计算）的必要性及热力学相图的应用
相图表示在一定温度、压力、成分等参量为坐标的相空间中，处于热力学平衡状态的物质系统中平衡相间关系的图形，又称为平衡图、组成图或状态图。最为常见的相图是T-X，还有T、P、X、G、H、S、Cp等热力学量的属性相图。相图内的每一点都反映一定的条件下，某一成分的材料在平衡状态下的相组成及平衡属性。相图的突出优点是整体性和直观性，它能准确地说明各相所存在的范围和相变发生的条件。相图所研究的性质是描述状态的热力学强度量，它可以是熔点、沸点、蒸汽压、比热等。材料科学是一门综合性的科学，材料设计更是离不开相关学科。相图的获取过程也是现代科学技术的集成。实验测定相图离不开x射线、电镜、扩散偶技术的发展，计算相图得益于统计物理、量子理论和计算科学等学科的长足进步。相图作为信息库，收集整理各学科的数据，并总结规律性的结论，从而大大提高材料设计的起点。
迄今为止，合金相图通常是通过实验方法得到的，常用测定相图的方法有：1)静态法；2)动态法：包括热分析、差热分析、热量法、高温显微镜与高温x射线测量技术；3)电化学测量、蒸汽压测量等方法。
但是单纯依靠实验去获得合金相图有相当的局限性，实验方法的困难在于：1)原料的纯度；2)实验设备与试验的精确度；3)各研究体系本身的相变特征和人为的主观因素。在原子扩散困难的低温范围内，很难达到相平衡，因而单靠实验结果绘制出的相图是不够精确的。另一方面，当温度超过1400℃以上时，某些实验装置和测试器械如铂铑热电偶及石英管等已不能可靠地使用，温度的控制与炉气的调整也比较困难，这时对于测得数据的精度也有影响。再者，实验通常是以50℃为间隔的，然后再将各实验点连接起来，对于实验达不到的区域，只能用外推或内延法解决，所以相图上各线条的准确性也受到一定程度的影响。用这些实验来测量相图是一个花费很多时间、耗费大量人力物力的过程，尤其是在测定多元系统时更为明显，对菜些高温相图更是难以测定。同时，实际物质体系的相转变过程，很多情况下是依据其亚稳定状态存在或依亚稳定状态转变的，实验测定的平衡相图无法预报亚稳定态。所以从理论上计算相图是非常有必要的。
应用相图就是为了解决实际问题，包括解释已有的实验现象，并预测未知领域的情况。在材料工程中有重要意义，可表现在以下几个方面：
(1)将相图和合金体系中各相的热力学参数作为重要依据来研制、开发新材料。(2)利用相图制订材料生产和处理工艺。
(3)利用相图分析平衡态的组织和推断非平衡态可能的组织变化。(4)利用相图与性能关系预测材料性能．。(5)利用相图进行材料生产过程中的故障分析 所以用理论的方法，利用已有的热力学数据通过理论的数学或物理模型来发展计算相图显得尤为重要。通过计算相图可以节省大量的人力物力，避免了周期长、人为误差较大，研制方式耗时耗材的缺点。相图计算在材料设计与制备中的应用
2.1 ZA52-xY 镁合金的相图热力学计算与合金成分设计
图1是用Pandat相平衡热力学计算软件计算的固定Zn的质量百分含量为5%，Al的质量百分含量为2%，Y的质量百分含量为0% ~ 10% 的ZA52-xY四元合金系的垂直截面图。从图中可以看出，该系合金富镁区的垂直截面由2个两相区、3个三相区和1个四相区组成。通过热力学计算软件的计算结果分析,可知相图中的C15代表多种Mg-Al-Y 相的混合，PH1 代表多种Mg-Al-Y相的混合。同时，随着温度的降低，Y元素在α-Mg固溶体中的溶解度有很大幅度的下，并且经过时效处理后从α-Mg 固溶体中连续析出高温稳定的Al-Y 相，可以通过A-l Y 相的析出来提高该合金的性能。文中通过计算相图，在三相区和四相区之间选取合金成分，因此，设计了3种Y含量不同的ZA52-xY 合金，Y的质量百分含量分别为0%，0.5%和1.0%，进而研究Y元素对ZA52合金显微组织和力学性能的影响。
图1
ZA52-xY 镁合金系的垂直截面相图
2.2 应用CALPHAD技术和第一性原理建立Mg-Ca-Ce三元体系热力学系统
Ca和Ce是应用于镁合金中的两个重要的合金元素。它们有助于改进镁合金在较高温度下的抗蠕变性能和强度。通过了解Ca和Ce对镁合金相稳定性的影响，从而可以建立一个完整的Mg-Ca-Ce体系的热力学系统。
在由三个组元组成的二元系统和三元系统中目前只建立了Ca-Mg和Ce-Mg体系，同时Ce-Mg体系并不让人满意。特别需要指出的是，化合物Ce-Mg的生成焓并不能与试验值吻合良好，而且预测和实验所得的fcc到bcc阶段的溶解度变化也有巨大的差异。现在并没有Ca-Ce热力学描述系统。现在的工作利用CALPHAD方法结合可用的实验数据和第一性原理计算方法可以建立Ca-Ce二元体系热力学系统。Ce-Mg二元相热力学系统通过CALPHAD方法加入一些附加的实验数据也可以得到改进。通过集合CA-Ce体系和Ce-Mg体系及目前实验可以获得的Ca-Mg体系的相关数据我们可以获得Mg-Ca-Ce三元系统的热力学描述。
体心立方的Ca-Ce固溶体的混合焓可以通过密度泛函理论计算获得。建立在有序结构基础上的第一性原理不能有效的应用于无序固溶阶段。目前，这种无序结构可以通过SQS进行模拟。SQS的概念首先被Zunger等人提出，为的是解决面心立方的问题。江等人和Shin等人应用SQS的方法分别建立了体心立方和密排立方结构。现在我们建立了采用16原子SQS模型来模拟Ce的摩尔分数分别为0.25、0.50和0.75三种组成的Ca-Ce体心立方固溶体方案。
我们采用GGA和应用于VASP的PAW技术。为了获得GGA相互作用能，我们使用了GGA-PW91参数化。使用可中断的390电子伏特恒定能量。由于体心立方的结构失稳其警报体积是不能确定的。Monkhorst-Pack方案与Brillouin-zone方案被结合使用。选用18×18×18 k-point的纯Ca和Ce、8×8×6 k-point的Ca0.25Ce0.75和Ca0.75Ce0.25体心立方结构和6×6×10k-point的Ca0.50Ce0.50三种方案。设置k-point大约每个相互作用的原子间为5000 k-point。对于Ca一般显四价，而对于Ce其价态比较复杂。此外，对于bcc方案要不要考虑磁的贡献进行了很多的实验，结果表明考虑磁的贡献是必要的。结合实验数据利用SQS法计算的体心立方的能量如表1所示，考虑磁贡献的混合焓如图2所示。
表1 体心立方混合焓
图2 298K下Ca-Ce体系高浓度Ce的体心立方结构的混合焓
比较试验数据获得的Ca-Ce体系计算相图如图3，比较以前的相图和实验数据可得Ca-Mg体系的生成焓（图4）。
图3 Ca-Ce体系计算相图
图4 Ca-Mg体系的生成焓
通过测试高压条件下不同Ce含量的Ce-Mg合金系，并将结果与以前的相图比较，结合实验数据利用第一性原理和相图计算获得Ce-Mg体系完整的热力学计算相图（图5）。由实验数据可以得到Ca-Mg计算相图（图6）。图7显示了综合计算所得液固凝固时的Mg-Ca-Ce三元体系成分液相线相图。
图5 Ce-Mg热力学计算相图
图6 Ca-Mg热力学计算相图
图7 Mg-Ca-Ce三元体系成分液相线相图 结论
通过对计算相图相关文献的了解，充分体会到CALPHAD技术在建立多元体系热力学相图过程中的重要性。查阅一些较超前的文章后也深刻地意识到计算相图在计算材料科学尤其是材料（合金等）设计中的巨大发展潜力。
参考文献：
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心慕·逸远
热力管网阀门压力试验台改进设计 篇7
热力管网因为输送的是蒸汽或热水, 其阀门在进行检修后, 通常要进行耐压性、密闭性检测试验。传统阀门压力试验台采用手动控制增压方式, 存在诸多缺点和问题:不安全, 试验过程中可能会对使用者造成人身伤害;增压泵以恒速对系统增压, 系统冲击性大;停机保压操作通常根据模拟仪表手动完成, 试验精度不够, 不准确。针对传统阀门压力试验台存在的不足, 进行可视化与自动化改进, 提高试验台的安全性和准确性, 降低系统冲击性。
1 阀门压力试验台结构和工作原理
常用阀门压力试验台结构如图1所示。系统采用一台交流液压泵作为增压动力源, 当试验阀门安装就位后, 启动增压泵增压;通过压力表可以实时读取试验台待测阀门处压力;当该压力达到试验压力时, 停泵保压;保压时间达到规定时间后, 打开泄压电磁阀泄压, 试验结束。一般可装设多个阀门接口, 可以实现多工位操作, 也可用于不同口径阀门的密闭试验。
2 阀门压力试验台可视化改进
传统阀门压力试验台采用手动操作, 需要操作者肉眼近距离观察阀门的状态是否变形, 是否泄漏。因为试验压力较大, 一旦阀门脱落或者管道爆裂, 将对操作者造成人身伤害, 故存在较大安全隐患。改进时在实验台的四角设置了4台小型摄像机, 通过传输电缆将视频信号实时传输到控制台, 操作者在远程就可以直观地观察到试验件的情况。监控系统的组成如图2所示, 摄像机视频信号通过SYV-75-5型视频电缆送至硬盘录像机保存记录, 以备试验后查阅。硬盘录像机视频输出信号送至监视器, 实时显示试验过程画面。其中硬盘录像机采用智和4路H.264网络嵌入式DVR, 可以实现一画面和四面显示的灵活切换, 满足使用要求。
3 阀门压力试验台控制系统改进
3.1 控制系统的组成
传统的阀门压力试验台增压泵只有启停两个工作状态, 采用手动控制方式, 增压过程曲线呈线性, 对试件冲击性较大。保压压力通过传统模拟或数字压力表控制, 控制精度差, 试验准确度低, 易出现欠压或过压现象, 甚至使试验失败。为了保证试验的平稳性和准确性, 可以采用基于PLC和变频器控制增压泵的控制方案。控制系统的组成如图3所示。
系统采用触摸屏作为人机交互界面, 用户在触摸屏上设定试验压力、保压时间等初始参数并传输给PLC。试验过程的实时数据通过PLC回传到触摸屏上, 以数字和曲线的方式显示出来。当系统出现异常或故障时, 在触摸屏上实时报警并发出控制命令使系统停止运行。水压传感器测量阀门压力试验台待测阀门处的实时水压, 将压力信号输入PLC。PLC根据设定试验压力与实时水压的大小, 控制变频器改变输出频率, 进而改变增压泵转速实现平稳增压。当实时压力达到试验压力设定值时, 增压泵自动停机保压。保压时间到, 自动打开泄压电磁阀泄压, 试验结束。
3.2 设备选型
根据用户需求, 系统测试最大压力4MPa, 选择德国西门子公司 (SIEMENS) 压力传感器QBE2003-P60。该传感器采用不锈钢测量单元, 具有高过压抗载能力, 测量范围0~6MPa, 输出信号范围0~10VDC, 防水等级IP65, 测量精度高, 特别适用于液体和气体 (蒸汽) 做介质的液体和气动系统。
PLC采用西门子公司S7-200系列典型产品CPU224XP。该机集成14个数字量输入、10个数字量输出共24个数字量I/O点, 2个模拟量输入、1个模拟量输出共3个模拟量I/O点, 20K字节程序和数据存储空间, 6个独立的高速计数器 (100KHz) , 2个100k Hz的高速脉冲输出, 2个RS-485通讯/编程口 (PORT0、PORT1) , 具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能力, 可不需连接扩展模块即能满足阀门压力试验台控制要求。
变频器采用SIEMENS MM440。触摸屏采用SIEMENS Smart700 IE, 7"宽屏, 可达到256色显示, 分辨率800×480, 内部集成主频400MHz的ARM处理器芯片, 64M DDR内存, 使数据处理更快, 画面显示更流畅。前面板防护等级IP65, 具有较高的电磁兼容性 (EMC) 和抗振性能, 坚固耐用, 稳定可靠, 可满足阀门压力试验台工作环境和功能需求。该触摸屏通过PPI电缆连接至CPU224XP的通信/编程口PORT0, 可以实现与CPU224XP的高速无缝连接, 通信速率高达187.5kb/s。
3.3 PLC外围电路设计
PLC外围电路设计如图4所示。其中MM440的变频控制方式有3种, 分别是面板控制调速、模拟量控制调速和USS协议通信控制调速。该系统采用模拟量控制调速方式, 变频器参数P0700设置为2, 参数P1000设置为2。CPU224XP模拟量输出端子输出控制电压到MM440变频器的AIN+和AIN-端子, 从而调节其输出频率。
依据控制功能要求, PLC的I/O地址分配如表1所示。其中输入元件用于系统启停控制信号的输入, 输出元件分别用于设备启停控制和指示灯控制。
3.4 控制流程
PLC控制流程如图5所示。系统加电后, 按下按钮SB1, 系统启动, Q0.7输出信号“1”, 控制泄压电磁阀YV2关闭, Q0.0输出信号“1”, 控制接触器KM1接通, 增压泵在工频状态全速运行, 增压。压力传感器实时测量试验台待测阀门处实时水压P, 当实时水压P小于工频增压上限压力设定值时, 维持工频状态增压;当实时水压P大于工频增压上限压力设定值时, Q0.0输出信号“0”, 控制接触器KM1断开, Q0.1输出信号“1”, 控制接触器KM2接通, 增压泵处于变频状态增压。当压力传感器实时测得实时水压P小于试验压力设定值时, 维持变频状态增压;当实时水压P大于试验压力设定值时, Q0.1输出信号“0”, 控制接触器KM2断开, 增压泵停止工作, 同时Q0.6输出信号“1”, 控制入水控制电磁阀关闭, 系统处于保压状态。当保压时间T3大于保压时间设定值时, Q0.7输出信号“0”, 控制泄压电磁阀YV2打开, 泄压。泄压完毕, Q0.6输出信号“0”, 控制入水控制电磁阀YV1打开, 试验完毕。试验过程中, 当工频增压时间T1大于工频增压时间设定值, 或变频增压时间T2大于变频增压时间设定值时, 说明工频增压或变频增压失效, 系统停机并发出报警信号。
整个试验过程采用三段式压力控制方法:试验第一阶段使增压泵在工频状态全速运行增压, 加快了增压速度;试验第二阶段使增压泵在变频状态运行增压, 保证增压的稳定性;试验第三阶段处于保压状态, 压力传感器实时测量试验台待测阀门处实时水压P, 进而决定是否进行二次补压, 保证了试验的准确性。
3.5 HMI控制画面设计
采用西门子组态软件Win CC Flexible 2008 SP4设计Smart 700 IE触摸屏控制画面, 然后从电脑下载到触摸屏即可使用。触摸屏读取PLC内部存储器的变化, 得到当前系统运行状态, 同时通过修改PLC内部的压力设定、时间设定等数据, 完成系统运行状态的调节。
4 试验结果
利用该试验台对上海一环流体控制设备有限公司生产的Z41H-16型铸铁楔式法兰闸阀进行密封试验。该阀门公称压力1.6MPa, 采用试验压力2.4MPa, 单次保压时间2min, 达到的技术指标:压力测量精度≤±0.3%fs;恒压精度≤±0.5%fs;计时精度≤±0.1s;单次试验时间10min。试验结果表明该阀门满足使用要求。
5 结语
改进后的阀门压力试验台已投入使用, 通过现场使用证明, 该试验台具有响应速度快、控制精度高、升压平缓、对系统的冲击性小、操作简便、工作可靠等特点, 能够较好地满足热力管网阀门压力试验要求, 也能够满足其他行业中低压阀门压力试验的要求, 具有较高的实用价值。
摘要：针对热力管网阀门压力试验台安全性差、稳定性差、控制精度差等缺点, 以硬盘录像机为核心进行可视化改进, 以PLC和变频器为核心进行自动控制系统改进。实践证明, 改进后的试验台操作简便、工作可靠, 具有较高的实用价值。
关键词：热力管网,阀门,压力试验台,自动控制系统
参考文献
[1]谭进.静水压力试验机控制系统的设计与研究[D].西安:西安工业大学, 2013
[2]何志锋.基于PLC的城市立体停车场控制系统设计[J].自动化应用, 2014, (7) :47-49
[3]王楠.触摸屏与PLC在混凝土搅拌站控制系统中的应用[J].工程机械, 2011, (42) :11-13
浅谈热力外网设计施工 篇8
本工程为营口某小区室外管网工程的南区热力工程,设计范围为从南区换热站墙外1米到各个用户(单元)墙外1米的小区超低温水管网,南区热网的总采暖面积约19.1万平方米,其中低区系统采暖面积16.9万平方米(包括地下车库二、三的热风采暖面积约1.5万平方米),高区系统采暖面积约2.2万平方米。根据各单体建筑采暖图纸,室内均是按照两个采暖系统设计的(11层及以下为低区系统,12层及以上为高区系统,住宅商铺建筑是按照散热器采暖方式进行设计)。本小区热网是按照单体采暖图方案的两个采暖系统设计,征求甲方意见,地下车库二、三的热风采暖系统划分到低区系统内,换热站的设备选择应保证系统不超压,不汽化。小区热网的供回水设计参数为80℃/60℃,供回水温差20℃。
二、热力外网系统设计
本热网主干线及支线原则上采用无补偿直埋方式敷设,条件允许时采用Z(或L)型自然补偿(见设计平面图)。
当钢管管径≤150mm时,选用无缝钢管,材质为20#钢;当钢管管径>150mm时,选用螺旋焊接钢管,材质为Q235B。热水直埋管道保温采用聚氨酯外加高密度聚乙烯外护管。聚氨酯容重不小于60kg/m,泡沫闭孔率不小于90%,常压下,沸水中浸泡90分钟后,聚氨酯泡沫的吸水率不应大于10%。管道焊接要求按GB50236-98进行,管道上附件焊接应尽量避开原管道焊缝。外网管道变径采用同心变径,冲压弯头,所有分支三通采用跨越三通,当支管管径≥DN100时,出厂之前必须采取补强加固措施。三通、弯头和变径等管件采用预制保温管件,其质量符合《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管件》(CJ/T155-2001)的要求。由于小区规划总图与建筑物单体图纸有误差,采暖进户支管的详细位置需要根据实际确定。热力入户井具体位置视现场实际情况而定,管道变径原则上设在分支后2.0m。热水管道坡度不小于0.002,覆土深度为-0.8m--1.3m。在管道高处放风、低处泄水,放风井、泄水井个数根据现场实际施工情况设置(或设在就近的阀门井内)。管道折角必须在管口两端对等打磨成坡口对焊成折角,折角保证小于5°以内,并采取肋板加强措施。有155°等多处的弯头采用工厂煨制保温弯头。阀门小室内的裸露管道施工完也必须做补口保温,外饰面可用环氧树脂和玻璃布、三油二布作法。
三、热力外网施工要求
系统打压指的是小区管网打压,不包括建筑物内采暖管道及设备打压。南区低区系统的室外热水管网工作压力为0.75MPa,(试验压力为工作压力的1.5倍),用试验压力打压,观察10分钟,如压力降不大于0.05MPa,再将压力降至工作压力0.75MPa,做检查处理,以不漏为合格;南区高区系统的室外热水管网工作压力为0.95MPa,(试验压力为工作压力的1.5倍),用试验压力打压,观察10分钟,如压力降不大于0.05MPa,再将压力降至工作压力0.95MPa,做检查处理,以不漏为合格;管道安装前必须逐根清管,当管内有明显脏物时,必须拉管清除。无明显脏物时,在管子起吊与地面成≥45°夹角时敲打管道,清除管内浮锈及杂物。每次施工收工前,必须将开口包扎好,避免误入杂物,对埋设管道加以重视。保温管道外保护层应保护好,如有损坏必须修复。
直埋管道的施工顺序:放线挖沟——操平铺底砂——下管——对口焊接——打压——补口——复砂——回填土夯实。每道工序必须验收合格后方可进行下道工序。横穿马路的供热干管,当管顶覆土厚度>0.9米时,需加混凝土套管,混凝土套管管径比钢管管径大二号,套管长度保证伸出路边外1米。管网在投入运行前必须先进行冲洗,用自来水冲洗,先冲洗主干管后冲洗支干管。管道冲洗由供水管、回水管分别逐一进行。冲洗前应在循环泵的入口接入临时水源,其水量应尽可能保证管内不小于1m/s的流速。冲洗时应从循环泵出口起向前推进,首先将换热站内的供回水管临时接通,然后关闭最近(距换热站)的分支阀门井内供水管,打开其阀门前的排污管阀门,引出软管排向附近雨水管道,直至放出水清净为止,关闭此排污阀,打开分支阀向下一个分支阀推进,重复上述过程,周而复始,直至最远热力入户井。将热力入户井内的供回水管临时接通,由回水管返向换热站方向流动,关闭距该换热站最远的分支阀井中的回水管分支阀,打开该阀前的排污管阀门,按供水管冲洗过程逐个向换热站冲洗推进,直至到换热站排净为止。恢复正常运行状态,冲洗完成。
四、注意事项和存在问题
1.采暖管道施工时严格要求施工的焊接质量,要求所有用于地下的混凝土墩、井室及砂浆均采用防水外加剂,型号为LJ144-Ⅲ混凝土泵送型外加剂(辽宁省建设科学研究院研制或其他单位),外加剂用量为水泥用量的1.8%。预制管接头焊接补口后的高密度聚乙烯外护层的密封要求按以下进行:热水管道的补口外护套(高密度聚乙烯套)两头采用电阻丝热熔法压紧施工,并采用100%的0.02MPa气压试验。
2.在进行水压试验合格后,固定焊口要求抽检8%以及转动焊口要求抽检4%进行X射线探伤检测,X射线探伤以符合GB/T3323规定的Ⅲ级标准为合格。
摘要：本文结合某小区供热外网的工程实例,介绍了热力外网系统的设计情况,并对在该设计过程中所遇到的问题进行深入探讨。
某大型集中供热热力网管线设计 篇9
在进行城市热力网直埋热水管道设计的时候, 需要根据其具有的特点而采取相应的措施, 需要注意以下几个方面:由于土壤和保温层外表面的摩擦力限制直埋敷设的供热管道的自由伸缩, 所以在直管段上, 管道热胀冷缩时无法克服土壤与管道之间的摩擦力, 出现了“锚固段”, 在锚固段的管线完全处于锚固状态, 管道的热伸长应变完全变为轴向应力留存在管壁上, 所以在进行直埋热水管道设计计算时, 应对锚固段的应力进行详细验算, 管线上设置阀门的时候, 避开在锚固段安装阀门;直埋供热管道弯曲部分敷设在土壤上面时, 由于摩擦力约束作用的影响, 当管道热伸长时, 直埋管道仅使弯头附近很短的直管引起侧向位移, 使热变形集中在弯头附近, 使得弯头受挤压变形而出现显著的侧向位移和扁平变形, 所以对弯头部分要进行应力验算, 在设计中, 通常将弯头的管子壁厚增加2 mm, 并且在弯头处采用软回填的方式减小土壤与管道之间的摩擦力, 从而保证供热管道运行中的安全。在三通设计过程中, 三通处应力集中, 受力较大, 在设计中应加大三通主管壁厚, 提高三通的总体强度, 在开孔处采取必要的加固措施从而减少三通开孔处的变形。
供热管道在运行中, 钢管的热胀冷缩是不可避免的, 所以不论是有补偿安装还是无补偿安装, 都需要设置补偿器来吸收管段的热变形。总结近几十年的运行经验, 在供热管网设计中, 补偿器同样也是整个供热管网中的薄弱环节, 一旦补偿器出现变形导致漏水, 都会对管段甚至整个供热管网造成影响。在设计中, 应尽量减少补偿器的设置, 尽力创造条件采用无补偿敷设。无补偿敷设即在长直管线上不专门设置补偿器, 只有自然形成的弯管补偿器, 或者自然形成的弯管补偿器不能满足要求时设置少量补偿器进行保护。
在设计中, 采用无补偿直埋敷设的方式。大大减少了补偿器和固定墩的数量。但为了确保阀门、三通和弯头在管道的热胀冷缩中不会受到损坏, 需要设置补偿器和固定墩加以保护, 充分利用土壤的摩擦力来减少固定墩和补偿器的数量。在供热管网运行过程中, 地下水渗漏进小室中, 从而导致补偿器和阀门等管道附件锈蚀、漏水, 因此保证小室内的干燥也是设计人员需要重点考虑的问题, 采用成品的刚性穿墙止水套管, 能够有效防止地下水渗漏至小室中, 保证供热管道小室内的干燥和管道附件的安全。
下面以我院设计的一个工程实例对大型集中供热热力网的设计进行简单介绍。
1 工程概况
管网设计压力1.6 MPa, 设计供回温度130℃/70℃, 设计管径为700, 设计供热能力为370万m2, 设计热负荷为236 MW, DN700主管线设计长度为5 km。管线设计采用无补偿直埋敷设方式进行设计, 因地制宜选取合理的设计方式。采用供热直埋管道设计计算软件对工艺管道模型进行应力计算, 在尽量减少补偿器使用的情况下保证了管道的安全。由于部分管道在高架桥下敷设, 根据管线综合多次调整管位, 充分发挥自然补偿的优势并保证弯头的安全。供热管线沿线管位复杂, 由于并州路全线为快速路, 大路口高架, 小路口平交, 地形反复变化, 供热管线根据管线综合多次变换管位。当管位变化较大时, 充分利用管线的自然补偿;当管位变化较小, 需采用必要措施对弯头进行保护, 减小弯头应力变形。
采用顶管方式穿越部分障碍管线及路口。选用优质穿墙止水套管及进口焊接蝶阀, 保证小室内干燥及供热系统的安全。本工程供热主干线全线在城市主干道下敷设, 地下敷设有城市的雨水管、污水管、给水管、煤气管以及各种电缆等。前期需尽可能核实各类管线信息, 认真勘测, 设计精心布置管线标高, 合理避让了各种交叉与冲突, 本着设计先行的理念, 充分做好前期工作, 降低工程难度, 缩短工程时间。
2 管道设计
设计参数取用表见表1。
管道采用预制保温管, 钢管为螺旋焊缝钢管, 材质为Q235B, DN700钢管壁厚为10 mm。
1) 无补偿管段的应力验算。
对于DN700管道, 计算可得:
因此可以进行无补偿冷安装。
2) 无补偿管段整体稳定性验算。
管道最大轴向力:
初始挠度应按下式计算:
当f0<0.01 m时, f0取0.01 m。
垂直荷载应按下式计算:
其中, GW为每米长管道上方的土层重量, N/m;G为每米长预制保温管自重 (包括介质在内) , N/m;SF为每米长管道上土方的剪切力, N/m;K0为土壤静压力系数;为土壤的内摩擦角。
直埋置管段上的垂直载荷应符合下式要求:
对于DN700管道, 根据以上公式, 当管顶覆土为1.5 m时可满足竖向稳定性要求, 本设计覆土H≥1.5 m, 可满足要求。
3) 无补偿管段局部稳定性验算。高温水直埋管道 (Q235钢) 锚固段轴向失稳的临界径厚比, 其值为Rm/δ<40.1;DN700保温管, Rm/δ=34.13<40.1, 满足要求。
4) 弯头设计。管道弯头选用焊制或冲压弯头, 三通均采用跨越型式, 焊缝探伤要求符合Ⅱ级标准。弯头应力计算公式如下:
根据上述计算, 本工程在无补偿直埋敷设的主干线段弯头采用R=3.0DN的预制保温弯头, 其他支线弯头采用R=1.5DN的预制保温弯头, 支线分支开口处采用R=1.5DN的压制弯头。弯头许用应力为375 MPa, 各个弯头计算结果均满足要求。
5) 三通设计。开口分支处主线位移小于50 mm, 满足规范要求, 三通均加强, 采用肋板加强式加固方案。
6) 补偿器验算。管网补偿器补偿量验算需乘以安全系数1.2, DN700套筒补偿器补偿量为400 mm, 补偿器吸收热伸长均不超过该值, 满足要求。
7) 阀门设计。阀门都与补偿器相连接, 阀门采用金属硬密封焊接阀门, 主线锚固段内不设置阀门。
3 管线参数设计
1) 保温管外壳与土壤单长摩擦力计算:
本设计管顶覆土H取1.5 m, 最大摩擦系数取0.4, 最小摩擦系数取0.2。
计算得最大单长摩擦力:Fmax=36 278.4 N/m。
最小单长摩擦力Fmin=18 139.2 N/m。
2) 屈服温差计算:
计算得ΔTy=106.51℃。
3) 过渡段最大长度:
当t1-t0>ΔTy时, t1-t0=ΔTy。
计算安装温度取-5℃。
供水管130℃, t1-t0=135℃>ΔTy。
计算的过渡段最大长度Lmax=298.8 m。
4) 补偿器拉脱距离:
a.盲板力按管道截面积计算:
b.弯头两侧与补偿器距离:
L= (最大盲板力) 盲板力/管道最小摩擦力=51.2 m。
4 结语
在设计中通过增加弯头、三通的壁厚, 对三通开口处进行加强处理, 适当运用固定墩和补偿器来保护三通和弯头的安全, 采用金属硬密封焊接阀门, 主线锚固段内不设置阀门以及在管道穿小室的地方采用成品刚性穿墙止水套管的方法, 能充分保证供热管网在运行中的安全。通过三个采暖季的运行检验, 该设计的DN700供热管线没有发生任何问题, 证明了我们的设计是合理的, 安全的, 也证明了只要技术问题处理得当, 管径已经不是直埋技术的主要问题。通过技术人员的不断努力, 大管径热水管道的直埋技术会越来越完善。
参考文献
[1]王飞, 张建伟.直埋供热管道工程设计[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2011.
[2]CJJ#space2;#34—2010, 城镇供热管网设计规范[S].
集中供热热力站建筑设计分析 篇10
随着太原市城市建设近年大踏步的向前发展, 太原市集中供热的规模发展也是前所未有的。作为城市重要的基础设施组成部分, 尤其是在当下环境污染越来越严重, 空气质量越来越差, 为保障生产、环境治理和居民正常工作、生活, 集中供热在城市基础设施的建设地位越发显得重要。
热力站是集中供热系统中的一环, 是城市一次管网与小区二次管网中的连接点。它是热量交换、热量分配以及系统监控、调节的枢纽。其中机房安装换热设备、仪表和控制设备。将热网输送的热媒通过设备的调节, 转换, 控制向热用户系统分配热量以满足用户需求, 使供热、用热达到平衡, 安全运行。目前太原市集中供热系统采用的是热源—一级网—热力站—二级网—热用户的形式, 一级管网与用户的间接连接使得热力站的设计在整个热网系统中至关重要。本文就热力站建筑设计中的几个主要方面进行阐述。
1 新建热力站的规模及选址
1) 热力站的规模。
一般是指新建热力站建筑面积规模和供热面积规模, 它是由多个因素决定的。其中合理供热面积及合理供热半径, 建设费用经济指标的合理性即投资成本是主要考虑因素。其次还要从供热可靠性和安全性等进行多目标的评价。热力站作为连接一级网和二级网的中间环节, 是热量交换、热量分配及系统调节、监控的重要场所。它的建设规模直接影响城市集中供热工程的投资。例如, 有这样的两个住宅小区, 它们的占地面积、建筑面积和热负荷密度相同。尽管有相同的供热量, 但热力站建设规模不同, 其投资和运行费用也不同。热力站规模越大, 热力站和一级网的总投资越小, 但二级网的建设投资和运行费用则大大增加; 热力站规模小时, 情况正好刚刚相反。因此, 合理的热力站建设规模是集中供热规划和实施设计中应重视的问题。太原市集中供热在发展初期, 热力站建筑规模较小, 一般200 m2~ 300 m2, 供热面积5 万m2以上就可以建新站。
目前许多新建住宅小区建筑规模很大, 热力站的规模也随之增大, 供暖面积一般在10 万m2以上, 最大的达到40 万m2~50 万m2, 相应热力站的建筑面积也达到1 000 m2左右。这就需要各专业设计人员配合优化热力站规模。
2) 热力站的选址。
新建热力站无论是在年代较长的旧小区, 还是新建的小区都存在合理选择站址的问题。合理选择站址目前主要有两个指标控制:
第一是必须满足太原市规划局制定的《太原市城市规划管理技术规定》中的涉及到的条款, 如建筑物退红线, 退地界, 日照距离等规定[1]。
第二是必须满足国标GB 50016—2014 建筑设计防火规范中的强制性条款, 例如, 建筑防火距离, 不能占用小区现有的消防道路和消防车回转场地。在当前土地价值越来越大的情况下, 热力站能够合理安全的选址也是有一定的难度的。这需要有关单位的努力配合才能解决。热力站的功能平面布置较简单, 它属于丁、戊类厂房。一般按1 层设计, 长度、宽度根据工艺要求确定, 柱距6 m左右, 进深10 m左右, 层高5 m左右, 应尽可能减少中间柱, 平面按各专业要求尺寸设计, 平面布置有配电室、控制室、机房、盐库等房间, 热力站的立面设计在新建小区需要与民用设计院配合设计, 做到建筑设计风格和色彩协调统一。同时热力站的设计如能充分体现和反映现代城市发展的文明形态, 形成与环境艺术完美结合的建筑设计作品, 具有更强的艺术感染力, 那是再好不过了。
2 热力站建筑防火、防爆的设计
1) 热力站防火设计按照现行国标GB 50016—2014 建筑设计防火规范执行[2]。
热力站按照第3. 1. 3 储存物品的火灾危险性分类条文规定属于丁、戊类厂房, 丁类厂房是因为站内设有天然气补燃型机组, 戊类厂房没有设天然气补燃型机组。热力站耐火等级一般设计为二级。
热力站的层数和建筑面积执行第3. 3. 1 条: 厂房的层数和每个防火分区的最大允许建筑面积条文规定了单层丁、戊类厂房建筑面积不限执行。
热力站疏散距离执行第3. 7. 4 条: 厂房内任一点至最近安全出口的直线距离条文规定了单层丁、戊类厂房疏散距离不限。丁类热力站与工业建筑厂房 ( 仓库) 的防火间距按第3. 4. 1 条执行。丁类热力站与民用建筑的防火距离按第3. 4. 1 条执行, 其中与裙房和单栋民用建筑的防火间距为10 m, 与一类高层建筑的防火间距为15 m, 与二类高层建筑的防火间距为13 m。戊类热力站与民用建筑的防火距离按GB 50016—2014 建筑设计防火规范第5. 2. 2 条执行, 其中与裙房和其他民用建筑的防火间距为6 m, 与高层建筑的防火间距为9 m。
2) 热力站防爆设计是指站内设有天然气补燃型机组。
应执行GB 50736—2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范第8. 10. 4 条直燃吸收式机组机房的设计, 应该符合下列规定:
a. 宜单独设置机房, 如若不能单独设置机房时要靠建筑物的外墙, 并采用耐火极限大于2 h防爆墙和耐火极限大于1. 5 h现浇楼板与相邻部位隔开, 当与相邻部位必须设门时, 应设甲级防火门[3]。
b. 不应与人员密集场所和主要疏散口贴邻设置。
c. 应设置泄压口, 泄压口面积不应小于机房占地面积的10% 。泄压口应避开人员密集场所和主要安全出口。
d. 不应设置吊顶。
3) 热力站一般作为公共建筑和居住建筑的配套设施, 自身的安全性是很重要的。
自身安全了才能保证热力站周围的公共建筑以及居住建筑人民的生命财产的安全。所以需要严格的按照上述规范条款执行。
3 噪声控制, 改善环境质量
热力站一般建在住宅小区内, 如果不采取措施控制噪声的产生, 将会极大的干扰居民的正常生活。噪声控制首先应搞清噪声来源, 才能提出治理措施。
3. 1 噪声来源
通过分析现有机房噪声的产生和传递过程得到的结论是: 水泵正常启动, 运转所产生的噪声。在管道内流动的水流产生振动噪声。通过热力站建筑的墙体、楼板、结构预留洞、管道支吊架和套管来进行传递。
1) 水泵在运转过程中, 首先是驱动水泵的电机和泵壳都在向周围辐射噪声。
泵壳辐射的声音是由水泵的叶轮和叶片产生, 通常离心泵叶片的后边缘运转时经过导向器导向叶片的前边缘, 压力发生变化, 并传到排出管中和水泵的壁上面, 辐射出了空气噪声而且空气噪声的衰减比较快。其次, 水泵是运动旋转机器, 因为叶轮等旋转部件质量的不均匀分布, 它的质心与转动中心也有偏心距, 产生的扰力就会振动水泵形成弹性波, 通过水泵基础、连接管道、支架等传递到建筑结构并传递出去。结构噪声频率较低, 是一种固体声, 在钢性建筑结构中随着传播距离的衰减是很小的。水泵机组在安装的时侯通常只进行了初级的降噪和减振, 效果不明显, 这是由于安装质量、布置方式没有能进行有效核算造成的。
2) 流体管道系统噪声主要由调节阀噪声和管道噪声组成。
调节阀噪声包括了机械振动引起的噪声、空穴作用引起的噪声和气体动力性噪声。由于管道管径小, 水流流速过高, 在管道中产生噪声; 管道内有空气时, 在通过阀门部件时, 高速水气混合物产生噪声。
3. 2 噪声控制原理
根据噪声的来源, 一般可以采用隔声、隔振、吸声及消声等措施以降低噪声对周围环境的影响。从建筑设计方面可以采取以下措施:
1) 隔声措施。
热力站通常设计成密闭式建筑, 采取隔声措施, 避免噪声直接传播到热力站外污染环境。
其一, 结构形式选用砖混结构或框架结构房屋, 机房墙体选用360 mm砖墙或加气混凝土砌块等, 其平均隔声量大于40 d B ( A) 。
其二, 机房门选用符合国家标准的优质防火隔声门, 隔声门内填塞优质超细玻璃棉或其他特性隔声材料。门扇四周安装特制弹性密封垫, 彻底消除“孔洞”和“缝隙”产生的漏声。隔声结构还应承受温度变化和气动负荷强度的要求, 门在关闭时能完全封闭, 强度满足操作需求。
其三, 窗户可以采用塑钢双层消声窗。
2) 吸声措施。
声波在传播过程中, 会碰到不同种类的材料, 一部分声能被反射, 一部分声能被吸收。如果采取措施通过对大部分声能的吸收, 避免反射现象, 降低机房空间内的混响声, 就能达到机房整体降低噪声的效果。这就需要建筑设计在内装修上采用吸声工程做法。机房内墙面做吸声墙面, 龙骨内填超细玻璃棉板, 外饰面选用微穿孔板作为吸声体。顶棚做吸声吊顶, 选用不同种类吸声材料制作的吊顶板材。这样就能吸收大部分声能, 减少声波反射产生的混响声。
3) 经过上述建筑设计措施, 再加上工艺技术专业采取必要措施, 热力站对外产生的噪声影响基本能够消除, 能够符合环境噪声限值, 人体听力感受不到热力站是否运行。减振降噪效果比较理想, 保证了小区居民的正常生活。
4 结语
热力站是集中供热系统工程中的一个重要环节, 它的设计以及建设的合理性与否直接关系到人民群众千家万户的切身利益, 也间接的涉及到社会的稳定。所以对于每一个热力站的设计都应该是慎重的和精心的。按照本文论述的建筑设计主要的三个方面, 解决好新建热力站的规模以及选址问题, 解决好热力站建筑防火, 防爆的问题, 解决好噪声控制, 改善环境质量问题。同时积极的采用先进的技术措施, 紧跟时代步伐, 就能够有效解决千家万户的采暖问题, 就能满足人民群众对居住环境的高质量要求。
参考文献
[1]太原市城市规划管理技术规定[Z].
[2]GB 50016—2014, 建筑设计防火规范[S].
初夏暖风 热力来袭 篇11
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热力设计 篇12
关键词：热力工程设计,多热源联网运行,解裂运行,中继泵站水力失调
1 概述
热电联产以其热效率高,供热能力大,对环境污染程度小等特点,在许多城市得到了大力的发展,已经成为城市供热的主要形式。但任何一个热电联产的热网系统都是耗资巨大的工程,如何在保证供热系统在安全、高效、节能运行的前提下,最大程度地节省系统的建设成本和运行成本,是投资者、工程设计者和运行管理者都非常关心的问题。要想达到上述目的,工程设计者必须要结合项目实际,从项目的规划、设计、施工、运行调节等环节进行分析、计算、优化,通过对多个规划设计方案的对比,最终确定经济合理的设计方案,在节省工程建设成本和运行费用的同时,达到安全、高效、节能运行的目的。
2 工程实例介绍
2.1 工程概况
某城市现有供热面积为450×104m2,供热形式为分散燃煤锅炉房供热,随着城市的发展,供热面积以每年40×104m2的速度增长。因为分散小锅炉房存在热效率低,环境污染严重的问题,为改善城市空气质量,提高供暖节能效率,满足日益增长的热负荷需求,该市计划在东郊建设一座总设计供热能力为464MW(一期348MW,二期116MW)的热电厂,取代分散锅炉房作为供热热源,计划建设换热站50个,其中利用原有锅炉房改造的换热站19个。
热源设计参数如下,热源:电厂首站(汽水换热),设计供热能力350MW;设计供回水温度:120/70℃
2.2 热网系统设计方案1
热电厂为主热源,管网系统形式为单热源枝状网,最远供热距离11km。由于电厂距离热负荷中心远,管网压力损失大,需设置中继泵站一座。系统的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,在严寒期需启动中继泵站,以满足末端换热站的资用压头要求。热网的水力计算基本参数见表1。
2.2.1 热源首站热网循环泵的确定
截止到08年采暖季,该市的实际总供热面积达到500×104m2,总热负荷为290MW。考虑到每年规划供热面积以50×104m2增加的因素,热源首站热网循环泵的总循环水量按照6100m3/h计算。具体为共设置热网循环泵4台,3用1备。单台循环泵的参数:G=2100m3/h,P=0.7MPa。
2.2.2 管网管径及敷设形式的设计
根据专业热网系统模拟计算软件对热网系统的多个工况的水力计算结果,整个系统的压力损失为0.69 MPa,热源出口设计管径为DN800mm,具体为DN800供回长度为6km,DN700mm供回长度4.5km,DN600供回长度4km,DN400mm供回长度8km,DN300mm供回长度为7km。以上给出的是管网系统的主干管管径和长度,没有给出支线管道的管径和长度。管道的敷设形式为直埋无补偿。热网系统图见图1。
2.2.3 中继泵站的设计
根据热网系统的水力计算结果,当室外温度低于-4℃的时候,也就是相对负荷比为76%的时候,管网末端的5个换热站出现负压,当室外温度达到室外设计温度零下-11℃的时候,最不利换热站的压差为-0.2MPa。这个时侯就出现热力工况满足系统要求,但是水力工况不满足的情况,系统水力失调比较严重。为满足的整个采暖季系统的水力工况要求,必须要设置中继泵站,根据专业软件的模拟计算结果,确定了中继泵站的最优设置位置和参数。
2.2.4 热网的调节
本系统一次网的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,二次网为质调节,热网的具体运行调节方式如下。
当室外日平均温度达到5℃的时候开始供暖,根据热负荷的变化,调节汽轮机的抽气量,同时热源首站的热网循环泵根据系统的流量和压力要求调整运行台数和变频数值。当室外平均温度达到零下-4℃的时候,中继泵站启动,中继泵的变频装置与末端换热站压差传感器联动,根据末端换热站的压差来调节中继泵的转速,以保证末端换热站的资用压头和流量。二次网的供水温度与换热站一次网侧的电动阀联动,根据二次网供水温度的需求来调节换热站一次网侧的电动阀的开度。
2.3 热网系统设计方案1评价
2.3.1 安全可靠性分析
方案1是典型的“头轻脚重”型的单热源枝状网,热源距离热市区有7km的距离,热负荷主要集中于管网的中后端。因为是单热源,如果热源发生事故导致供热能力下降的时候,没有调峰热源的及时热量补充,整个供热系统的供热质量就会下降。因为是枝状管网,当管网中某个干线或者支线出现爆管、漏水等事故的时候,因为没有其他环路的热量补充,其后的所有的热用户都要停热。该方案的安全可靠性比较差。
2.3.2 技术性分析
该系统设计相对简单,水力计算也比较容易,单热源长距离供热系统水力稳定性比较差,所以运行调节的方式采用分阶段改变流量的质调节。这种调节方式虽然对系统的水力平衡有利,但是热源首站的循环泵电耗比较高,运行费用比量调节高。因为管网距离长,压力损失比较大,为保证末端换热站的资用压头,需要在严寒期运行中继泵站,会产生下列问题:
(1)设计难度增加
要结合各种水力工况进行运行调节模拟,确定中继泵站的建设位置和水泵参数。
(2)系统运行调节难度增大
运行中继泵站势必要对系统的原水力工况产生影响,相当于管网的阻力系数发生了变化,不仅热源首站的循环泵运行参数发生变化,而且非常容易出现“水击”现象,可能对热源首站的循环泵产生破坏。中继泵站运行的时候,在其附近的换热站的资用压头要下降,极容易产生流量不足的现象,既要保证其附近的换热站的水力工况,还要满足末端换热站的压头要求,这无疑增大了中继泵站的自控难度和系统的运行调节难度。
2.3.3 建设与运行费用分析
方案1的建设费用见表2,其中在“热源部分”只列出热网循环泵和首站汽水换热器的建设费用,热网循环泵的设备费用包括了变频装置的购置费,土建费用包括了安装费。锅炉,汽轮发电机,锅炉循环泵、补水泵等设备的投资是固定的;在“管网部分”只列出管道、中继泵站、换热站等主要设备的建设费用,至于补偿器、阀门等附属设备在这里不予列出,换热站的设备费用包括新建换热站及改造换热站的的设备购置费,换热站的土建费包括了新建换热站的土建费用及改造换热站的土建费用。
万元
由于前述已经提到,由于系统是长距离供热系统,主管线的管径比较大,管道的购置和土建成本比较高,同时存在着管道热损失大的问题。整个热网系统的热负荷都是由热电厂承担,热网循环泵的参数比较大,热网循环泵的购置费用和运行费用都比较高。为保证末端换热站的资用压头而建设的中继泵站的建设成本和运行费用也是比较大的。
2.4 热网系统设计方案2
保留一座原有的区域燃煤锅炉房,并进行扩容和脱硫改造,改造后设计供热能力为80MW,该锅炉房作为整个供热系统的调峰热源与热电厂形成多热源环状网系统。热电厂出口管道设计管径为DN700mm,管网中不设置中继泵站。热电厂作为主热源承担采暖季初寒期和末寒期的热负荷,在采暖季初寒期和末寒期,只运行热电厂;在采暖季的严寒期,热电厂满负荷运行,并启动调峰热源,热电厂和调峰热源联网运行。
2.4.1 热源首站热网循环泵的确定
截止到2008年采暖季,该市的实际总供热面积达到500×104m2,总热负荷为290MW,其中由热源首站承担的热负荷为210MW,考虑到每年规划供热面积以50×104m2增加的因素,热源首站热网循环泵的总循环水量按照4420m3/h计算。具体为共设置热网循环泵3台,2用1备,单台循环泵的参数:G=2300m3/h,P=0.5MPa。
2.4.2 管网管径及敷设形式的设计
根据专业热网系统模拟计算软件对热网系统的多个工况的水力计算结果,热电厂首站出口设计管径为DN700mm,调峰热源出口设计管径为DN400mm,整个管网系统具体为DN700mm供回长度为6km,DN500mm供回长度4.5km,DN400mm供回长度4km,DN300 m m供回长度3.5km,DN200mm供回长度为4km,以上给出的是管网系统的主干管管径和长度,没有给出支线管道的管径和长度。管道的敷设形式为直埋无补偿。热网系统图见图2。
2.4.3 热网的调节
本系统一次网的运行调节方式为分阶段改变流量的质调节,二次网为质量并调,热网水力计算基本参数同表1,热网的具体运行调节方式如下:
当室外日平均温度达到5℃的时候开始供暖,根据热负荷的变化,调节汽轮机的抽气量,同时热源首站的热网循环泵根据系统的流量和压力要求调整运行台数和变频。当室外平均温度达到-4℃的时候,启动调峰锅炉房,热电厂和调峰锅炉房组成多热源环网系统,随着室外平均温度的降低逐渐增加调峰锅炉的运行台数,当室外平均温度达到最冷的-11℃的时候,调峰锅炉房满负荷运行。二次网的供水温度与换热站一次网侧的电动阀联动,根据二次网供水温度的需求来调节换热站一次网侧的电动阀的开度。主热源热电厂和调峰锅炉房既可以联网运行也可以解裂运行,这个需要运行调度部门在采暖季之前做包括多热源联网运行、两热源解裂单独运行、某一热源出现事故的事故方案运行等各种运行方案的模拟计算,这个过程需要利用专业的热网系统水力计算软件进行计算,在对各种运行方案进行经济技术比较之后,确定最优的运行调节方案。
2.5 热网系统设计方案2评价
2.5.1 安全可靠性分析
方案2是多热源环网系统,其中热电厂为主热源,市区内的锅炉房为调峰热源,环网系统的特点是运行安全可靠,系统自动平衡,各个环路互为补充,如果某个支路出现事故的时候,不影响其他支路。因为是多热源系统,当主热源发生事故导致供热能力下降的时候,可以通过提高调峰热源的供热量进行补充,保证热用户的的供热质量。该方案的安全可靠性比较好。
2.5.2 技术性分析
该系统设计比较复杂,需要进行复杂的环网水力计算,但系统的水力稳定性比较好,运行调节方便。由于主热源承担的热负荷减小,其出口流量也随之下降,管网的压力损失也就降低,这样热源首站的循环泵的建设成本和运行费用也都降低了。
2.5.3 建设与运行费用分析
方案2的建设费用见表3,其中在“热源部分”只列出热网循环泵和首站汽水换热器的建设费用,热网循环泵的设备费包括了变频装置的购置费,土建费用包括了安装费。锅炉,汽轮发电机,锅炉循环泵、补水泵等设备的投资是固定的;在“管网部分”只列出调峰锅炉房改造费用、换热站的建设费用,至于补偿器、阀门等附属设备在这里不予列出,换热站的设备费包括新建换热站及改造换热站的的设备购置费,换热站的土建费包括了新建换热站的土建费用及改造换热站的土建费用。
万元
由于调峰锅炉房承担了部分热负荷,主热源热电厂热网循环泵的购置和土建费用都较之方案1降低了,同时热电厂的出口主管的管径减小,管道的购置和土建成本降低。对已有的一个锅炉房进行扩容和脱硫除尘改造,即达到了利用既有供热资源的目的,又节省了拆除改造成本。
2.6 两个设计方案的对比分析
2.6.1 安全可靠性对比分析
方案1是单热源枝状网系统,存在着水力工况稳定性差,运行调节困难的问题,因为没有调峰热源的补充,如果主热源出现供热能力下降的情况,整个系统的供热质量就会下降,安全和可靠性比较差。方案2是多热源环网系统,水力工况稳定性强,运行调节容易,调峰热源的存在既解决了单一热源安全可靠性差的问题,同时也极大地改善系统末端的水力工况。方案2明显优于方案1。
2.6.2 成本分析
由于是单热源系统,方案1的首站热网循环泵的购置成本、主管线的管道的采购和建设成本都比较高,由于为满足末端换热站的资用压头,需要建设一座中继泵站,其建设成本和运行费用也比较高。方案2的首站热网循环泵的购置成本、主管线的管道的采购和建设成本都比方案1低,也无需建设中继泵站,节省了中继泵站建设费用,同时由于水力工况稳定,运行调节的成本也比较低,总的建设成本也低于方案2。方案2明显优于方案1。
3 总结
热电联产集中供热取代原有分散锅炉房供热是耗资巨大的工程,工程设计方案直接关系到工程的建设成本和日后的运行成本,也关系到供热质量的好坏。本工程设计实例针对项目实际对设计方案进行了详细的分析和计算,对两个设计方案进行了安全可靠性、技术性、建设与运行费用等方面的对比和分析研究,最后确定方案2为最终设计方案。
参考文献
[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京:清华大学出版社,1994.