谈工厂供热系统设计

摘要：文章阐述了工厂供热系统设计中，通过选择适当的设备、经济的运行方式、合理的安装方式来优化设计，以达到合理控制项目建设投资、并且项目运行经济、节能的目的。

关键词：设计优化；蒸汽锅炉；锅炉给水泵；凝结水回收

中图分类号：TU833

文献标识码：A

文章编号：1674－1145(2010)11－0188－02

在我国北方天然气处理厂工程项目中，供热系统一直是公用工程设计重要的组成部分，不仅要为天然气净化系统的提供换热热源，还要承担起全厂各类厂房的冬季采暖任务，因此供热系统的设计将直接影响到工艺装置的正常运行和生产人员工作条件的舒适安全。

下面，结合某气田天然气产能建设地面工程分析一下该项目的供热系统的设计。本次设计集气处理站建设天然气脱碳处理装置规模150×104m/d共2列，供热蒸汽主要用于脱碳工艺装置和二氧化碳回收装置工艺加热，每列装置运行需最大蒸汽10.5t／h，锅炉房自用蒸汽和站内采暖、季节性工艺加热所需蒸汽量约为2.2t／h。由于工艺装置的被加热介质MDeA加热温度较低，工艺用热介质选用0.5MPa饱和蒸汽(表压)，供热温度158℃。锅炉房设计选用3台10t／h蒸汽锅炉，设计压力1.25MPa。

一、锅炉给水泵选择

按我们习惯的设计原则：锅炉给水泵出厂时按锅炉额定压力配套。锅炉给水泵流量是以锅炉容量乘以一定的安全系数；扬程以锅炉额定设计安全阀开启压力、管道阻力、位差之和乘以一定的安全系数来考虑的。这样的设计，容量肯定偏大。由于绝大多数蒸汽锅炉不在额定压力下运行，很多锅炉运行压力和额定压力有很大差距，按额定压力选型的锅炉给水泵在实际运行中的扬程和流量均高于实际需要，其运行效率也远离效率曲线最高点。因此。锅炉给水泵在运行中一般表现为能力大、电耗高。

为节约用电，一些用户配置了变频器，采用调速节电。但是，绝大多数蒸汽锅炉在正常运行中供汽压力变化范围较少，锅炉给水泵变频更接近于恒压供水，从水力相似条件下的水泵特性公式可知：

Q1／Q2＝(n1／n2)

P1／P2＝(nl／n2)。

N1／N2＝(n1/n2)＝P1／P2*(n1／n2)

可见，锅炉给水泵节电效果仅与转速的一次方成正比，而不是同三次方成正比，锅炉给水泵变频节电效果比想象的要小得多。而且，在水力相似条件下，即使锅炉给水泵采用变频调速节电，其效率仍然很低。

因此在本次设计中，锅炉给水泵的选择主要以提高效率为原则。考虑到集气处理站主要工艺用热负荷变化范围小、供汽压力稳定的特点，锅炉给水泵根据实际运行压力0.6MPa选型，水泵最高扬程为：0.9MPa。选择国产优质的立式多级管道泵，每级叶轮扬程为5m－6m，按不同级数组装的水泵扬程变化范围宽，效率曲线长而平坦，对应的流量范围变化大，可在较大流量范围内保持较高的运行效率，从而确保锅炉给水泵运行效率不偏离效率最高曲线段，不仅真正达到了节能的目的，还降低了设备的一次投资。

二、采暖、伴热系统设计

集气处理站厂区占地220×304m，10余栋生产厂房和办公楼总面积约4000m，采暖季采暖热负荷约为720kW，其余水罐保温伴热负荷约为260kW，零星工艺加热装置全年运行，供热负荷约150kW。

由于采暖供热地点较为分散，不利于凝结水回收，因此设计采暖供热介质采用90／65℃热水，由蒸汽换热产生。供热系统循环水泵的选择考虑到采暖季与非采暖季热负荷相差较大，选用了分别与两种工况相适应的两种不同型号的循环水泵：1台用于采暖季运行，1台用于非采暖季运行，并另设1台同型号较大的循环水泵作为备用。在不同季节运行，无需变频调速，既节省了投资又有效地降低了电耗。

三、凝结水回收利用

工厂供热系统中的凝结水不仅水质优可作为锅炉给水，而且含有可观的热量，是一种具有回收利用价值的余热资源。在集气处理站厂的系统设计中，我们采取了降低凝结水回水温度的有效方法来提高了凝结水的回收率：

设计初期工艺装置换热器选型仅考虑利用蒸汽的汽化潜热，加热端凝结水出水温度亦是158℃，饱和的凝结水输送回锅炉房的过程中随压力降低将会汽化，导致管道内存在两相流，引起管道震动，危及管道运行安全。此外，由于凝结水温度过高，且又是饱和的，极易造成锅炉给水泵人口汽蚀，影响到蒸汽锅炉的正常运行。因此在设计过程中，我们提请工艺专业增大MDEA换热器的换热面积，不仅要利用蒸汽的汽化潜热，而且要更充分地利用凝结水的显热，并且有效地疏水，使凝结水回水参数达到0.2MPa，104℃，在过冷的状态下顺利地输送至锅炉房。

此外，在采暖季利用0.2MPa，104℃凝结水与65℃采暖循环水换热降温至80℃后接入锅炉给水泵入口主管，不仅有效地利用了凝结水的余热，而且降低了锅炉给水泵入口水温，减轻了锅炉给水泵汽蚀的危险性。

通过以上措施的实施，在该项目的投产过程中，供热系统启动正常，运行稳定；由于有效地采取凝结水回收措施，工厂供热系统形成密闭流程，基本杜绝了凝结水随意排放、到处漏汽的现象，从而从根本上达到了节水的目的。由此可见，细节决定成败，设计过程中的一小点优化思路实施在项目建设中，会产生巨大的经济收益。只有坚持优化设计的理念，才能建设出优质节能、投资控制合理的工程项目。

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