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【摘 要】随着经济社会的发展，能源紧张，原材料大幅上涨。节能减排已是必然趋势，国家也不断推出相关的节能法律、法规来促使整个社会的节能，然而，为了保证直供式系统中热用户水力和热力工况的稳定、安全，探讨了分配式热力站的设计方案，因此，本文就热力站的概念及混水式热力站设计的概念、热力站设计中的常见问题及热力站设计的改进措施进行分析。
【关键词】热力站设计；常见问题；改进；措施
引言
我国北方大部分城市现在都已实现冬季集中供暖，减少了众多小锅炉对城市大气环境的污染，既提高了相同质量化石燃料的燃烧效率，又保证了广大居民群众的冬季供暖质量，而且，集中供热作为一项节约能源、保护环境、方便生活的重要城市基础设施，在城市发展中的重要地位日益显现。热力管网合理设计是迈出节能的第一步，也是最关键的一步。但是随着我国经济的快速发展，人员工资成本快速提高，并且有些热力站失水严重，急需实现热力站无人自动控制。
一、热力站的概念及混水式热力站设计的概念
（一）热力站的概念
热力站是城市供热系统的重要组成部分，是为工业和民用建筑采暖、通风、空调、生产、生活等供应所需热水而设立的能转变供热介质品种、热力性能参数的换热设备和站房。热力站一般由换热器、循环水泵、补给水泵、除污器、软化水装置和电气控制装置等组成，以蒸汽或高温热水为热源，利用各种类型的换热设备，进行间接换热或直接加热。目前城镇内热力站一般以高温热水为热源，用于建筑物采暖，常用的形式为换热式热力站和混水式热力站。换热式热力站是指热用户通过表面式换热器与高温热网相连的供热形式，热用户热介质与高温热网内的热介质不直接连通；混水式热力站是指热用户与高温热网通过混合装置相连的供热形式，热用户热介质与高温热网内的热介质直接连通。
（二）混水式热力站设计
混水式热力站是通过不断的向热用户补充高温水，与一部分采暖回水混合后向用户供热，另一部分采暖回水作为高温网的回水。这种供暖方式热用户系统内的供暖水与高温管网内的水直接相连，通过调节高温水供水、用户循环水和高温水回水的压力和温度，控制用户供暖参数。根据高温管网供回水压力和温度的不同，需要设置的循环泵位置、数量和规格也不相同。
二、热力站设计中的常见问题
（一）生搬硬套
由于知识和经验较少，没有仔细研读专业规范，对规范生搬硬套，却忽略了规范使用的条件，结果造成了设计参数取值偏大。最突出的一个例子就是热负荷计算。由于CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》3.1.2中给定了不同类型建筑的热负荷推荐值，部分设计人员就以此为依据，在设计热力站施工图时，无论有没有详细的建筑资料，都不经过详细的负荷计算，按此指标估算，结果造成了部分热力站设备选型偏离实际需要，既浪费能源，又影响供热效果。
（二）循环泵问题
1.水泵扬程确定不当，目前相同规模、相同供热面积、相同介质参数的可参考热力站较多，部分设计人员对热力站供热范围内的建筑采暖情况和二次管网情况没有经过认真了解，就直接根据供热面积参照往期循环泵设计参数进行选型，甚至都不做基本的水力计算。还有部分设计人员怕承担不热的责任和“宁大勿小”心理作用，对扬程富裕系数层层叠加，造成了扬程的偏大，增加了电耗。
2.水泵进出口管径太小，在确定水泵进出口管道规格时不经过验算，直接按水泵样本中进出水口来确定管道规格，结果造成了水泵进出口处水流速度或者阻力过大，徒增耗电量。
3.循环泵选型缺少必要的节能评估和运行分析，在确定循环水泵参数时，仅仅按规范或手册计算参数，并将其提交给甲方进行订货，却很少有设计人员对水泵样本进行必要的水泵运行节能校核计算、多台泵串联或并联运行状态计算，这样必然会为运行带来隐患，在运行中带来额外的电耗或者使泵在低效状态点下工作，造成电源的浪费。
（三）除污器旁通管的问题
除污器旁通管设置的目的是在运行时能在不停泵或者系统继续运行的情况下，进行除污器内部清理、替换或者检修。然而通过大量的实践证明：除污器旁通管的设置并没有起到应有的作用，反而徒增工程造价，为了清理污物而打开旁通管的做法是不合理的，那样会将杂物带进系统，给换热器、热计量装置带来堵塞的风险。比较常规的做法是选用能自动反冲洗的除污器或者临时停泵清掏。
三、热力站设计的改进措施
（一）加强分布式变频泵供热系统
分布式变频泵供热系统的基本原理是：利用分布在用户端的循环泵取代用户端的调节阀，由原来在调节阀上消耗多余的资用压头改为用分布式变频泵提供必要的资用压头。
一般分布式变频循环水泵的供热系统，其水泵装机容量与传统设计方案相比减小1/3～2/3。对于传统的单独设置热源循环泵的供热系统，要保证最不利环路的压力工况，需要设置扬程很大的水泵，因而热网前端的资用压头过剩，造成大量的无效电耗；而且整个热网的压力较高，对管材构件的承压能力要求更高，也容易出现事故。若采用分布式变频泵系统，管网各个管段所需的动力（管段阻力损失）由各段的变频水泵提供，不会造成太多的阻力损失。
（二）加强管道热补偿
热力管道设计时必须重视热胀冷缩。为使管道在热状态下稳定和安全，减少管道热胀冷缩时所产生的应力，管道受热时的热伸长量应考虑补偿。管道可以利用自身弯曲的自然补偿，也可以采用补偿器，目前常用的补偿器有方形补偿器、套管式补偿器、波纹补偿器、球形补偿器和旋转式补偿器。
设计时，应首先从管道布置上考虑自然补偿，直埋敷设热水管道自然补偿转角管段应布置成60- 90℃，考虑管道的冷紧。在上述两条件未能满足管道热伸長补偿要求时，必须采用补偿器。
（三）加强排水沟的设计
在原来设计排水沟的位置，敷设排水管代替排水沟。在对应排水点位置的排水管上开设排水口，用排水引管将排水引入排水口（见图1）。排水口应大小合适，不能太小，以便观测排水引管排出水的流量、颜色。排水引管末端应采用弯管形式（见图1），以便引导带压热水按指定方向排放，避免热水溅出。这种改进措施不仅施工方便，还杜绝了排水沟向电缆沟的渗流现象，更杜绝了敞开式排水沟引起的站内空气相对湿度过大问题。
（四）加强不凝性气体排除的设计
在原有自动排气阀的基础上，增设一个手动排气阀，具体安装方式见图2。在自动排气阀前的排气管引出一根支管至地面附近，在支管末端安装一个手动排气阀。在换热机组启动前，运行人员打开手动排气阀，快速排除管道内的不凝性气体，直至供回水压力稳定且仅有水而无气体排出时，再关闭手动排气阀。此后，可完全依靠自动排气阀排气，这样即可确保换热机组的安全稳定运行。
（五）加强凝结水回收管道的设计
每台换热机组单独敷设凝结水管道，分别引至凝结水回收装置，在凝结水回收装置前增设集水罐。这样，避免了凝结水干管出现振动。虽然凝结水管道的布置更加复杂，凝结水系统的造价相应提高，但对于换热机组的稳定安全运行意义重大。
结束语
总而言之，热力站和供热管网作为集中供热系统中的重要环节，必须注重设计、运行管理方面的每个细节，改变供热设备、设施在设计、选型和运行管理方面的陈旧理念和不良习惯，从思想上和实际行动中体现节能降耗、提高效率意识。只有这样，供热企业的经济效益、社会效益和管理水平才能得到更大的提高，才能更好地为国家节能减排做贡献。
参考文献：
[1]李昕.太原市某热力站设计及运行方式探讨[J].科技情报开发与经济，2011，03：200-202.
[2]孟文龙.集中供热热力站微机监控系统设计与研究[D].西安建筑科技大学，2003.
[3]袁哲宁.热力站耗热指标测算及节能潜力分析[D].天津大学，2004.
[4]蒋国秀，熊汉兵.管道泵组混水的热力站设计、运行及技术经济效益[J].新疆石油科技，1993，01：47-52.
[5]邓盛川.具有调峰炉的热力站节能控制策略研究[D].哈尔滨工业大学，2012.
[6]刘雅斌.区域热力站节能控制系统的研究与实现[D].北京工业大学，2012.
【关键词】热力站设计；常见问题；改进；措施
引言
我国北方大部分城市现在都已实现冬季集中供暖，减少了众多小锅炉对城市大气环境的污染，既提高了相同质量化石燃料的燃烧效率，又保证了广大居民群众的冬季供暖质量，而且，集中供热作为一项节约能源、保护环境、方便生活的重要城市基础设施，在城市发展中的重要地位日益显现。热力管网合理设计是迈出节能的第一步，也是最关键的一步。但是随着我国经济的快速发展，人员工资成本快速提高，并且有些热力站失水严重，急需实现热力站无人自动控制。
一、热力站的概念及混水式热力站设计的概念
（一）热力站的概念
热力站是城市供热系统的重要组成部分，是为工业和民用建筑采暖、通风、空调、生产、生活等供应所需热水而设立的能转变供热介质品种、热力性能参数的换热设备和站房。热力站一般由换热器、循环水泵、补给水泵、除污器、软化水装置和电气控制装置等组成，以蒸汽或高温热水为热源，利用各种类型的换热设备，进行间接换热或直接加热。目前城镇内热力站一般以高温热水为热源，用于建筑物采暖，常用的形式为换热式热力站和混水式热力站。换热式热力站是指热用户通过表面式换热器与高温热网相连的供热形式，热用户热介质与高温热网内的热介质不直接连通；混水式热力站是指热用户与高温热网通过混合装置相连的供热形式，热用户热介质与高温热网内的热介质直接连通。
（二）混水式热力站设计
混水式热力站是通过不断的向热用户补充高温水，与一部分采暖回水混合后向用户供热，另一部分采暖回水作为高温网的回水。这种供暖方式热用户系统内的供暖水与高温管网内的水直接相连，通过调节高温水供水、用户循环水和高温水回水的压力和温度，控制用户供暖参数。根据高温管网供回水压力和温度的不同，需要设置的循环泵位置、数量和规格也不相同。
二、热力站设计中的常见问题
（一）生搬硬套
由于知识和经验较少，没有仔细研读专业规范，对规范生搬硬套，却忽略了规范使用的条件，结果造成了设计参数取值偏大。最突出的一个例子就是热负荷计算。由于CJJ34-2010《城镇供热管网设计规范》3.1.2中给定了不同类型建筑的热负荷推荐值，部分设计人员就以此为依据，在设计热力站施工图时，无论有没有详细的建筑资料，都不经过详细的负荷计算，按此指标估算，结果造成了部分热力站设备选型偏离实际需要，既浪费能源，又影响供热效果。
（二）循环泵问题
1.水泵扬程确定不当，目前相同规模、相同供热面积、相同介质参数的可参考热力站较多，部分设计人员对热力站供热范围内的建筑采暖情况和二次管网情况没有经过认真了解，就直接根据供热面积参照往期循环泵设计参数进行选型，甚至都不做基本的水力计算。还有部分设计人员怕承担不热的责任和“宁大勿小”心理作用，对扬程富裕系数层层叠加，造成了扬程的偏大，增加了电耗。
2.水泵进出口管径太小，在确定水泵进出口管道规格时不经过验算，直接按水泵样本中进出水口来确定管道规格，结果造成了水泵进出口处水流速度或者阻力过大，徒增耗电量。
3.循环泵选型缺少必要的节能评估和运行分析，在确定循环水泵参数时，仅仅按规范或手册计算参数，并将其提交给甲方进行订货，却很少有设计人员对水泵样本进行必要的水泵运行节能校核计算、多台泵串联或并联运行状态计算，这样必然会为运行带来隐患，在运行中带来额外的电耗或者使泵在低效状态点下工作，造成电源的浪费。
（三）除污器旁通管的问题
除污器旁通管设置的目的是在运行时能在不停泵或者系统继续运行的情况下，进行除污器内部清理、替换或者检修。然而通过大量的实践证明：除污器旁通管的设置并没有起到应有的作用，反而徒增工程造价，为了清理污物而打开旁通管的做法是不合理的，那样会将杂物带进系统，给换热器、热计量装置带来堵塞的风险。比较常规的做法是选用能自动反冲洗的除污器或者临时停泵清掏。
三、热力站设计的改进措施
（一）加强分布式变频泵供热系统
分布式变频泵供热系统的基本原理是：利用分布在用户端的循环泵取代用户端的调节阀，由原来在调节阀上消耗多余的资用压头改为用分布式变频泵提供必要的资用压头。
一般分布式变频循环水泵的供热系统，其水泵装机容量与传统设计方案相比减小1/3～2/3。对于传统的单独设置热源循环泵的供热系统，要保证最不利环路的压力工况，需要设置扬程很大的水泵，因而热网前端的资用压头过剩，造成大量的无效电耗；而且整个热网的压力较高，对管材构件的承压能力要求更高，也容易出现事故。若采用分布式变频泵系统，管网各个管段所需的动力（管段阻力损失）由各段的变频水泵提供，不会造成太多的阻力损失。
（二）加强管道热补偿
热力管道设计时必须重视热胀冷缩。为使管道在热状态下稳定和安全，减少管道热胀冷缩时所产生的应力，管道受热时的热伸长量应考虑补偿。管道可以利用自身弯曲的自然补偿，也可以采用补偿器，目前常用的补偿器有方形补偿器、套管式补偿器、波纹补偿器、球形补偿器和旋转式补偿器。
设计时，应首先从管道布置上考虑自然补偿，直埋敷设热水管道自然补偿转角管段应布置成60- 90℃，考虑管道的冷紧。在上述两条件未能满足管道热伸長补偿要求时，必须采用补偿器。
（三）加强排水沟的设计
在原来设计排水沟的位置，敷设排水管代替排水沟。在对应排水点位置的排水管上开设排水口，用排水引管将排水引入排水口（见图1）。排水口应大小合适，不能太小，以便观测排水引管排出水的流量、颜色。排水引管末端应采用弯管形式（见图1），以便引导带压热水按指定方向排放，避免热水溅出。这种改进措施不仅施工方便，还杜绝了排水沟向电缆沟的渗流现象，更杜绝了敞开式排水沟引起的站内空气相对湿度过大问题。
（四）加强不凝性气体排除的设计
在原有自动排气阀的基础上，增设一个手动排气阀，具体安装方式见图2。在自动排气阀前的排气管引出一根支管至地面附近，在支管末端安装一个手动排气阀。在换热机组启动前，运行人员打开手动排气阀，快速排除管道内的不凝性气体，直至供回水压力稳定且仅有水而无气体排出时，再关闭手动排气阀。此后，可完全依靠自动排气阀排气，这样即可确保换热机组的安全稳定运行。
（五）加强凝结水回收管道的设计
每台换热机组单独敷设凝结水管道，分别引至凝结水回收装置，在凝结水回收装置前增设集水罐。这样，避免了凝结水干管出现振动。虽然凝结水管道的布置更加复杂，凝结水系统的造价相应提高，但对于换热机组的稳定安全运行意义重大。
结束语
总而言之，热力站和供热管网作为集中供热系统中的重要环节，必须注重设计、运行管理方面的每个细节，改变供热设备、设施在设计、选型和运行管理方面的陈旧理念和不良习惯，从思想上和实际行动中体现节能降耗、提高效率意识。只有这样，供热企业的经济效益、社会效益和管理水平才能得到更大的提高，才能更好地为国家节能减排做贡献。
参考文献：
[1]李昕.太原市某热力站设计及运行方式探讨[J].科技情报开发与经济，2011，03：200-202.
[2]孟文龙.集中供热热力站微机监控系统设计与研究[D].西安建筑科技大学，2003.
[3]袁哲宁.热力站耗热指标测算及节能潜力分析[D].天津大学，2004.
[4]蒋国秀，熊汉兵.管道泵组混水的热力站设计、运行及技术经济效益[J].新疆石油科技，1993，01：47-52.
[5]邓盛川.具有调峰炉的热力站节能控制策略研究[D].哈尔滨工业大学，2012.
[6]刘雅斌.区域热力站节能控制系统的研究与实现[D].北京工业大学，2012.