蒸汽供暖改热水采暖方案的可行性及研究

景海滨

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司

摘要：本文详细讨论了A公司供暖系统的历史情况、目前的现状及存在的问题。紧密结合国家关于节能减排的有关要求，认真讨论研究原有蒸汽采暖改造为热水采暖的必要性、可行性，提出了具体的实施方案。

主题词：供暖系统 蒸汽采暖 高温水采暖 汽改水

第一章 蒸汽采暖改热水采暖的可行性分析

1.1、蒸汽供暖改热水采暖的必要性

供热系统热源形式的确定，通常应根据热负荷的发展规划以及能源利用 政策等许多因素来选择，在新市历史条件下，经济效益决定着企业的发展和兴亡，浪费能源就会增大企业主产品的成本，使其产品在市场竞争中处于被动地位，相反节约能源会使产品具有更大优势？可以更好地占有市场。这也就是说节约能源就是在创造效益，我们必须把动能运行中节约能源的工作与主产品的生产同等重视起来，才能在系统的改造和运行当中更好地处理好各种关系。蒸汽供暖改热水采暖正是从这个角度出发的。

能耗大、难以控制调整是蒸汽供暖系统无法解决的根本问题，凝结水的损耗只是能耗当中的一部分，蒸汽供热系统能耗最大的部分是热能的损耗，这是关键，通过蒸汽系统自身的改造是无法完全解决的，所以蒸汽供暖改热 水采暖是必然的趋势。在集中供热系统热媒选择时，应主要根据热用户的使用特征和要求，主要有热水和蒸汽两种方式。

热水采暖和蒸汽采暖相比具有以下几方面的优势：

热水供热系统的热能利用效率高，经济性好。由于在热水供热系统中，没有凝结水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的热损 失，因而热能利用率比蒸汽供热系统好，实践证明，一般可节约燃料20～40%。在实际运行中，温水采暖热用户室内温度适宜，而蒸汽采暖热用户供热 温度难以控制，绝大部分情况下是超温供暖，由于室温较高，在严冬的三九 天都有用户开门开窗采暖，我们统计了一下，开门开窗的超过40%用户，不但造成大量的浪费，同时由于水分的蒸发，室内比较干燥，不适宜人员活动^[1]。

1.2、蒸汽采暖改热水采暖的可行性

1. 2. 1、现蒸汽采暖系统存在的问题：

热损失大 热损失包括两部分，一部分是现有系统管线保温破坏，二是热用户的热损失，由于不能根据气温进行及时调节超温供暖的热损失。

投运时间长，跑、冒、漏等情况较严重；每年冬季动能公司都对厂区内供热的蒸汽管线进行修补，但每年又都有新的漏点产生。

不能随气温变化进行调节；凝结水回水率不高；虽然在提高回水率上采取了一定的措施，但是由于蒸汽系统的泄 漏、局部地区因地势问题回水不能完全回收及二次闪蒸问题等造成凝结水回－水率仍然还很低。

1. 2. 2、蒸汽采暖改温水采暖在原理上可行。

热水供热时靠温度降放出热量，而蒸汽靠凝结时放出的汽化潜热。例如：2 kgf/m2时蒸汽汽化潜热为2164. lKJ/kg，而高温水130℃／70℃每1kg 放出的热量为251. 2KJ /kg，也就是祝对同样的热负荷热水流量为蒸汽流量的8. 6倍。而2 kgf/m2时蒸汽的密度为1. 65kg/m3, 1kg水的密度为10-3kg/m3, 同样热负荷下用于采暖的蒸汽的体积为水的70. 5倍，流入散热器的水的流 速按3m/s考虑，汽按90m/s，则同负荷下，汽、水管径之比为1. 5 3，就是 说蒸汽管线管径比水管径要粗1. 5倍以上，由此可知汽改水时蒸汽供汽管线 无需更换，采用下供上回时坡度也无需进行调整^[2]。

因蒸汽供暖系统的凝结水田水方式为疏水器后的背压式田水，接近于按地势的自流式田水，流速小于0. 5m/s，与高温水采暖入口的3m/s的流速相比，约能达到6倍的关系，同样的热负荷下接近于8. 6倍，所以采用适当提 高运行压力增加流速的办法，而可以不进行回水管线的改造，但是这会增加 系统阻力，同时循环水泵电耗增加，从而加大了运行成本。

同样负荷状态下，设散热器换热系数不变，汽与水采暖散热面积之比为 ( t水一t内） / （ t汽－ t内）= (100-18) /(133-18)=0.7，也就是高温水 散热器面积为蒸汽供热散热器面积的1. 4倍，所以散热器必须增加1. 4倍^[3]。

具体实施方案：

可以采取先改造主管线，再改造室内管线和设施的办法，在三至五年内改造完成。主管线改造随道路改造工程同时进行，因为在改造初期要保持蒸 汽运行的“方式，采用直埋式保温方法时，投资将有所增加，增加费用约为主管线总投资的20～30 %，但这部分增加的投资可在改造完成后，较短的时间内收回；室内管线和设施的改造在室外主管线改造完成后进行，可分为一期 或两期完成，即可按系统情况及工作量情况分为南、北杠线来实施。

A公司各单位工房供暖方式非常复杂，具体改造方式有以下几种：

一部分工房采用低温水供暖的方式，对于这样的工房和办公用面积， 必须采取限制流量的方法，必要时可以减少或更换散热器；

在第一方案中，除可按南北杠线分为一期或两期实施外，还可以根据公 司生产和工程量情况，每条杠线热负荷可再分为一期或两期，通过建设临时 换热站或各工房建设换热系统来解决，各工房改造及外网和换热首站改造完 成后再行由蒸汽供暖方式改变为高温水供暖的运行方式。此方案也可以解决 实施可行性的问题。但此方案太过复杂，施工周期长。二次蒸汽的热损失，同时提高了各热用户用热效率，因而热能利用率比 蒸汽供热系统好，参考国内相同情况单位的实践，一般在每个采暖期热水供 热系统比蒸汽采暖系统可节约燃料量的20～40%由于在热水供热系统中，没有蒸汽采暖所产生的凝结水和蒸汽的泄漏。

第二章：汽改水实施方案

2.1、汽改水改造现状

随着道路改造工程的进行，经过几年的改造，厂区采暖主管线及 各工房采暖平已基本施工完成，形成了具有南、北两条主杠线的基本架构， 其中南杠线为两路主管线，即原有蒸汽与新建热水采暖管线共存；北杠线为 一路主管线，即可以通蒸汽又可以走热水，因此外管线已经具备了蒸汽采暖 改热水采暖的基本条件。

2.2、具体实施方案

改造总体可以分为三个部分（按－系统划分），那就是以南、北两个杠线分别组成各自系统，针对各个系统，实施方案不尽相同，具体如下：

（1）南杠线系统

这一部分的实施最灵活，因为南杠线蒸汽和热水两根管线并存，且工房相对较少，08全部进行改造完成，其中哈汽动力厂的大部分工房都在这个系统当中。 从供热系统上分为两个相对独立的系统，能从根本上解决厂里、厂外供热参数不同的问题

（2）北杠线系统

由于北杠线系统只有一套供热管线，北杠线的实施要比南杠线困难一些，A公司的一些厂房主要在这个系统，2007年对尾部的3＃、18＃工房完 成了改造，今年鉴于1＃号工房内原设计即热水采暖，今年直接接通热水即可。

第一部分：换热首站及外管网完善部分的实施换热首站位置的确定与否对管网主管线的总体布置影响较 大，在换热站位置确定后才能进行南北杠线与换热站之间主管线的设计及实施工作。 经动能公司相关部门和领导讨论认为，考虑到12＃锅炉房位置的规划3 12＃锅炉现有位置将另有它用，不能布置换热首站，在160＃工房（绿化公司）东南侧建换热首站较为合适。

外管网完善部分包括：

1、原南厂由99＃换热站供热的南厂街各工房（ 4＃门岗、销售、 工会楼、环保楼、9＃门岗及8＃破乳站等工房）的采暖管线按设计要求进行 调整为由南杠线支线供给。

2、南、北杠线及东部厂区采暖主管线按设计要求铺设至新建换热首站。

3、污水站、12A水处理、303车间维修工段、12 E等工房的管线调整， 12＃工房的采暖今年仍采用蒸汽采暖，但考虑汽改水工作的进行，需在12 # A东侧由东部厂区供暖主管线分出一条支线，供热水采暖，同时结合新建中 水站的建设，适当进行预留。

4、压铸件、回收科、利发橡胶（现供应处）厂房区域的管网，由于在 管网施工时没有完成C大街路下及东侧管网的改造，在C大街西侧利用原有 蒸汽管网接入温水采暖系统。

08年改造涉及工房及所需费用如下我：

2.3、第二部分：进户支线及各工房内部设施改造

在管网改造工程中，各支线并没有全部施工完，还有一部分支线的必须考虑。 经技术讨论认为，工房的改造应根据各工房具体情况采取灵活的措施，不能搞统一化。调整原厂区内所有工房改温水采暖为08年只改造南杠线所供工房，改造原则为在保证满足供暖需要的前提下，尽最大可能利用原有设施，以减少改造投资. 09年实施改造其余各工房．

2.4、关于工房内改造的几个问题

各工房改造包括：

1、供田水管线改造，部分管径需要调整； 2、原有暖气片重组、打压； 3、不适合暖气片的淘汰和补充；4、新增和原有供暖设施的安装。有一部分工房采用了暖风机、热风幕等采暖设施，在改温水采暖后暖风机、热风幕的供热能力会有所下降，必须增加或改造为以电加热的方式。

第三章：试点改造的两个工房方案

3.1 3＃工房汽改水改造

3＃工房福利楼室内采暖系统，经过现场实际调查，福利楼采暖凝结水管路和散热器支管路为原有的管路，柱型散热器占90%，其它为大60和排管散热器，顶层主蒸汽管路是室内装修时安装，如果室内采暖管路改造，管路重新布管以及增加散热气等对房间内的原有装修不会造成太大影响，只是应拆除顶棚的石膏窗帘盒挡板，所以3＃工房内的采暖管线均可以更换。

改造方案：顶层蒸汽管路和底层凝结水管路及散热器支管路不符合计算要求，管路更换，福利楼内一层散热器更换新型散热器。福利楼2层和3层散热器重新组对打压，按要求调整散热面积。

3.2 18＃工房室内采暖系统改造方案

3.2.1、空调机系统改造：

空调机按现有工房热负荷不能满足要求，机组内部由厂家按现有热负荷更换机组内的加热段。通往机组的管道在能满足机组负荷要求的情况下，管段房部保留，原蒸汽主管道DN200保留，回水营由DN150更换成DN200，管道上的所有阀门必须更换成闸阀，原机组凝结水排放系统拆除^[4]。

3.2.2、室内采暖系统

南北辅楼室内采暖系统经过热负荷计算，原有的供暖管道和散热器都不能满足要求，南辅楼一层每个4米宽的标准问热负荷为Q=2483.w，需要更 换成一组GR4B-1600-DN80的散热器才能满足室内热负荷；二层每个4米宽 的标准问热负荷为Q=1715.28W，三层每个4米宽的标准间热负荷为 Q=1776. 04W，二层和三层原有散热器的散热量能满足热负荷要求不用更换。

北辅楼一层每个8米宽的标准问热负荷为Q=4326. 6538W，需要更换成2 组GR4B-1600-DN80的散热器才能满足要求，二层每个8米宽的标准问热负 荷为Q=4026. 2612W，原有散热器能满足热负荷要求，不用更换散热器。

同时南北辅楼的室内供暖主管道能够满足需要，但管道坡向和坡度需要 重新调整。

第四章：结论

通过近几年改造施工，厂区新建道路单侧均新铺设了热水管 道，形成了三个系统：即北杠线一个系统，位于4＃路航空大道上，主管线利用原位置敷设了直埋保温管，即可以通蒸汽又可以 走热水。目前通热水；南杠线一个系统，位于2＃路上，在原有的蒸汽管道地沟旁新铺设了热水管道，2008年对南杠线所供工房 利用公司放大假机会全部进行了改造，已实现热水供暖；加上一 个以热片铸造厂房为主的一个系统，各工房室内采暖管线及采暖 设施已经改造完毕，这些工房09年实现通热水。90号新建换热站建成后，从近年的供热运行看，改为热水采暖的系统切换比较平稳，没有影响公司生产进行。

目前，A公司厂区蒸汽改温水采暖已全部实现，取得了明显的经济效益。正常情况下在每个采暖期热水采暖比蒸汽采暖可节约燃料20～40 % 2007年耗煤88368吨2008年耗煤88325吨，2009年耗煤7 5205吨，每年运行成本将减少约,3155. 6万元。12号锅炉房已经拆除，厂里、厂外仅由13号锅炉房四台锅炉承担供暖,同时也符合了国家节能减排政策要求.

参考文献：1. GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范。

2.JISB 8628:2003全热交换器。

3. JGJ134-2001夏热冬冷地区居民住建筑节能设计规范。

4.贺平、孙刚 北京：中国建筑工业出版社. 1993。