CN106765438A - 一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明于回水利用领域，尤其涉及一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，联通管道连通低区供热管网和高区供热管网，低区供热管网包括低区一次供水管道、低区一次回水管道、低区换热机组、低区二次供水管道、低区二次回水管道，低区一次供水管道与低区换热机组的一次侧入口连接，低区一次回水管道与低区换热机组的一次侧出口连接,低区二次供水管道与低区换热机组的二次侧出口连接，低区二次回水管道与低区换热机组的一次侧入口连接，低区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，低区一次回水管道设置截止阀，低区二次回水管道上的设置铸钢球阀、除污器、变频调节泵。本发明的有益效果：设置合理，节约流量最明显，有效降低运行成本。
Description
技术领域
本发明于回水利用领域，尤其涉及一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统。
背景技术
城市集中供暖具有节约能源、减少污染、有利生产、方便生活的综合经济效益、环境效益和社会效益。是城市现代化的主要基础设施之一,也是经济发展,改善人民群众物质生活的重要标志之一。北方地区供热多采用由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式，集中供热管网的换热机组常采用的是水-水板式换热器，供热负荷的采暖形式主要分为散热器、空调、地板采暖，一次大网回水温度高于地板采暖所需供水温度，这种运行工况就为一次侧回水温度的阶梯式利用创造了条件。
通过对怡和村还迁房地板采暖换热机组的筛选与历史数据分析，计划用换热机组作为改造项目，怡和村还迁房供热的换热机组位于地上，且站内面积较大，净高较高，便于施工，换热机组位于管网前端，资用压头和大网回水温度相对较高，需针对此工况设计供热系统。
发明内容
为要解决的上述问题，本发明提供一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统。
一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，包括低区供热管网和高区供热管网，其特征在于，所述联通管道连通所述低区供热管网和所述高区供热管网，所述联通管道设置截止阀。
优选地，所述低区供热管网包括低区一次供水管道、低区一次回水管道、低区换热机组、低区二次供水管道、低区二次回水管道，所述低区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，所述低区一次供水管道与所述低区换热机组的一次侧入口连接，所述低区一次回水管道与所述低区换热机组的所述一次侧出口连接,所述低区二次供水管道与所述低区换热机组的二次侧出口连接，所述低区二次回水管道与所述低区换热机组的二次侧入口连接，所述低区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，所述低区一次回水管道设置截止阀，所述低区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、所述除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，所述低区二次供水管道设置第三铸钢球阀，所述低区一次供水管线和所述低区一次回水管道与所述热源连接，所述低区二次供水管道和所述低区二次回水管道与供热负荷连接；
所述高区供热管网包括高区一次供水管道、高区一次回水管道、高区换热机组、高区二次供水管道、高区二次回水管道，所述高区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，所述高区一次供水管道与所述高区换热机组的一次侧入口连接，所述高区一次回水管道与所述高区换热机组的所述一次侧出口连接,所述高区二次供水管道与所述高区换热机组的二次侧出口连接，所述高区二次回水管道与所述高区换热机组的二次侧入口连接，所述高区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，所述高区一次回水管道设置截止阀和循环泵，所述高区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、所述除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，所述高区二次供水管道设置第三铸钢球阀，所述高区一次供水管线和所述高区一次回水管道与所述热源连接，所述高区二次供水管道和所述高区二次回水管道与供热负荷连接；
所述联通管道连接所述低区一次回水管道和高区一次供水管道。
优选地，所低区换热机组和所述高区换热机组所述热机组均采用水-水板式换热器，所述除污器内设置除污剂。
本发明有益效果是：设计合理，经过计算发现在室外气温较高时期，节约流量最明显，最大可节约原流量的30％。
附图说明
图1是本发明的实施例一的结构示意图。
图中1.低区一次供水管道，2.低区一次回水管道，3.电动调节阀门，4.除污器，5.截止阀，6.循环泵，7.变频调节泵，8.低区换热机组，9.低区二次供水管道，10.低区二次回水管道，11.铸钢球阀，12.联通管道。13.高区一次供水管道，14.高区一次回水管道，15.高区换热机组，16.高区二次供水管道，17.高区二次回水管道，18.低区供热管网，19.高区供热管网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
附图中，1.低区一次供水管道，2.低区一次回水管道，3.电动调节阀门，4.除污器，5.截止阀，6.循环泵，7.变频调节泵，8.低区换热机组，9.低区二次供水管道，10.低区二次回水管道，11.铸钢球阀，12.联通管道。13.高区一次供水管道，14.高区一次回水管道，15.高区换热机组，16.高区二次供水管道，17.高区二次回水管道，18.低区供热管网，19.高区供热管网。
本发明涉及一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，包括低区供热管网和高区供热管网，联通管道连通低区供热管网和高区供热管网，联通管道设置截止阀，结构简单，可通过截止进行原工况与现工况之间的切换，保障方案实施的安全性。
低区供热管网包括低区一次供水管道、低区一次回水管道、低区换热机组、低区二次供水管道、低区二次回水管道，低区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，低区一次供水管道与低区换热机组的一次侧入口连接，低区一次回水管道与低区换热机组的一次侧出口连接,低区二次供水管道与低区换热机组的二次侧出口连接，低区二次回水管道与低区换热机组的一次侧入口连接，低区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，低区一次回水管道设置截止阀，低区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，低区二次供水管道设置第三铸钢球阀，低区一次供水管线和低区一次回水管道与热源连接，低区二次供水管道和低区二次回水管道与供热负荷连接，换热效率高，易于实现。
高区供热管网与低区供热管网结构累似，高区供热管网包括高区一次供水管道、高区一次回水管道、高区换热机组、高区二次供水管道、高区二次回水管道，高区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，高区一次供水管道与高区换热机组的一次侧入口连接，高区一次回水管道与高区换热机组的一次侧出口连接,高区二次供水管道与高区换热机组的二次侧出口连接，高区二次回水管道与高区换热机组的一次侧入口连接，高区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，高区一次回水管道设置截止阀和循环泵，高区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，高区二次供水管道设置第三铸钢球阀，高区一次供水管线和高区一次回水管道与热源连接，高区二次供水管道和高区二次回水管道与供热负荷连接，换热效率高，易于实现；
所述换热站包括低区器换热机组和高区换热机组。
联通管道连接低区一次回水管道和高区一次供水管道，结构简单，设置合理，进行原工况与现工况之间的切换使得，低区一次回水管道部分水进入高区一次供水管道，作为高区供热管网提供热源。
所低区换热机组和高区换热机组热机组均采用水-水板式换热器，除污器内设置除污剂。
实施例：怡合村居民还迁房的用换热机组作为改造项目，怡和村还迁房供热的换热机组位于地上，且站内面积较大，净高较高，便于施工，换热机组位于管网前端，资用压头和大网回水温度相对较高，需针对此工况设计供热系统。
怡合村居民还迁房的用换热系统工况
本发明涉及一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，包括低区供热管网和高区供热管网，联通管道连通低区供热管网和高区供热管网，联通管道设置截止阀，结构简单，可通过截止进行原工况与现工况之间的切换，保障方案实施的安全性。
低区供热管网包括低区一次供水管道、低区一次回水管道、低区换热机组、低区二次供水管道、低区二次回水管道，低区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，低区一次供水管道与低区换热机组的一次侧入口连接，低区一次回水管道与低区换热机组的一次侧出口连接,低区二次供水管道与低区换热机组的二次侧出口连接，低区二次回水管道与低区换热机组的二次侧入口连接，低区一次供水管道与换热机组的一次侧入口连接，低区换热机组把一次网得到热量，自动连续的转换为用户需要的采暖用水，即低区一次供水从机组的一次侧入口进入板式低区换热机组进行热交换后，从一次侧出口流出，低区一次回水管道与一次侧出口连接；低区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，低区一次供水在除污器中水流由进水口进入筒体，经过滤网过滤的水流由出水口流出，污垢则沉降于除污器底部，经过排污排出，用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，保护设备和防止管道堵塞，提高热交换效率，电动调节阀门由电动执行机构和调节阀连接组合后经过调试安装构成电动调节阀门，只在工作时才消耗电能节能，无碳排放环保，安装快捷方便，调节低区一次供水；低区一次回水管道设置截止阀，截止阀采用升降旋转杆式，升降旋转杆式截止阀非常适合作为切断或调节以及节流用，升降旋转杆式截止阀的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对低区一次回水的调节，低区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，低区二次回水经过过滤器除去污垢后，通过变频调节泵进入低区换热机组进行热交换，生产低区所需温度的热水，以满足用户的需求，低区二次回水在除污器中水流由进水口进入筒体，经过滤网过滤的水流由出水口流出，污垢则沉降于除污器底部，经过排污排出，用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，保护设备和防止管道堵塞，提高热交换效率；变频调节泵充分利用了自来管网的原有动力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，与所需要的压力相比，差多少，补多少，无需加设二次加压设备或使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，第一铸钢球阀和第二铸钢球阀分别在除污器和变频调节泵前后，用于经过除污器和变频调节泵前后低区二次回水管道内回水的调节与控制，铸钢球阀开关轻便，体积小，可以做成很大口径，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，适用于高温高压等工作条件恶劣的工况，适于二次回水管道；低区二次供水管道设置第三铸钢球阀，用于低区二次供水管道内供水的调节与控制，低区一次供水管线和低区一次回水管道与热源连接，低区二次供水管道和低区二次回水管道与供热负荷连接，为用户供热，低区二次回水经过除污器过滤除污，经由变频调节泵进入低区换热机组，被高温水加热后进行供热高温水进入换热站后，变成高温回水返回热源，进行低区一、二次供热系统的回路循环，低区二次回水管道还连接补水管道，补水管道补水泵将软水打入系统中以保持系统压力的恒定；本方案，设计合理，可以节省一次管网供水流量，有利于一次管网平衡，有效降低运行成本，换热效率高，易于实现。
高区供热管网与低区供热管网结构累似，高区供热管网包括高区一次供水管道、高区一次回水管道、高区换热机组、高区二次供水管道、高区二次回水管道，高区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，高区一次供水管道与高区换热机组的一次侧入口连接，高区一次回水管道与高区换热机组的一次侧出口连接,高区二次供水管道与高区换热机组的二次侧出口连接，高区二次回水管道与高区换热机组的二次侧入口连接，高区换热机组把一次网得到热量，自动连续的转换为用户需要的生活用水及采暖用水，即高区一次供水从机组的一次侧入口进入板式高区换热机组进行热交换后，从一次侧出口流出，高区一次回水管道与一次侧出口连接；高区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，高区一次供水在除污器中水流由进水口进入筒体，经过滤网过滤的水流由出水口流出，污垢则沉降于除污器底部，经过排污排出，用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，保护设备和防止管道堵塞，提高热交换效率，电动调节阀门由电动执行机构和调节阀连接组合后经过调试安装构成电动调节阀门，只在工作时才消耗电能节能，无碳排放环保，安装快捷方便，调节高区一次供水；高区一次回水管道设置截止阀，截止阀采用升降旋转杆式，升降旋转杆式截止阀非常适合作为切断或调节以及节流用，升降旋转杆式截止阀的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对高区一次回水的调节；高区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，高区二次回水经过过滤器除去污垢后，通过变频调节泵进入高区换热机组进行热交换，生产高区所需温度的热水，以满足用户的需求，高区二次回水在除污器中水流由进水口进入筒体，经过滤网过滤的水流由出水口流出，污垢则沉降于除污器底部，经过排污排出，用来清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，保护设备和防止管道堵塞，提高热交换效率；变频调节泵充分利用了自来管网的原有动力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，与所需要的压力相比，差多少，补多少，无需加设二次加压设备或使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，第一铸钢球阀和第二铸钢球阀分别在除污器和变频调节泵前后，用于经过除污器和变频调节泵前后高区二次回水管道内回水的调节与控制，铸钢球阀开关轻便，体积小，可以做成很大口径，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，适用于高温高压等工作条件恶劣的工况，适于二次回水管道；高区二次供水管道设置第三铸钢球阀，用于高区二次供水管道内供水的调节与控制，高区一次供水管线和高区一次回水管道与热源连接，高区二次供水管道和高区二次回水管道与供热负荷连接，为用户供热，高区二次回水经过除污器过滤除污，经由变频调节泵进入高区换热机组，被高温水加热后进行供热高温水进入换热站后，变成高温回水返回热源，进行高区一、二次供热系统的回路循环，高区二次回水管道还连接补水管道，补水管道补水泵将软水打入系统中以保持系统压力的恒定；本方案，设计合理，可以节省一次管网供水流量，有利于一次管网平衡，有效降低运行成本，换热效率高，易于实现；
联通管道连接高区一次回水管道和高区一次供水管道，结构简单，设置合理，进行原工况与现工况之间的切换使得，高区一次回水管道部分水进入高区一次供水管道，作为高区供热管网提供热源。
所高区换热机组和高区换热机组热机组均采用水-水板式换热器，除污器内设置除污剂，对现有换热机组进行除污处理，解决供热系统水质问题可以从根本上减少供热企业运行期间的安全隐患，且能够提高换热设备的换热效率，提高居民用热质量。
为了找到本区域内水质的症结，我们对系统的水质和水垢分别取样，进行了化学分析。
水垢化验结果：
| 水垢成分 | 碳酸钙/镁 | 酸不溶物 | 铁 | 有机物 | 泥沙 | 硅酸盐 |
| 比例 | 98.53％ | 1.19％ | 0.14％ | 0.05％ | 0.47％ | 0 |
垢样经过化验分析，主要成份为硬度水垢，并存少量泥沙，含有微量铁屑证明管路轻度腐蚀。微量有机物的存在，证明系统中有少量植物残留，可能为腐败细菌造成。系统每年供暖初期会有因细菌藻类腐败而生成的气体，系统排气工作量较大。
第一次取样水质化验结果：
| 取样时间：2015.11.13 | 系统水样1 | 系统水样2 |
| 电导率 | 1220uS/cm | 1225uS/cm |
| pH | 8.5 | 8.3 |
| 酚酞碱度 | 0mmol/l | 0mmol/l |
| 总碱度 | 7.6mmol/l | 7.2mmol/l |
| 硬度 | 3.8mmol/l | 3.7mmol/l |
| 铁离子 | 2mg/l | 2.15mg/l |
结果显示酚酞碱度为零，说明水中不存在OH、CO3 2-；总碱度全部为甲基橙碱度，说明水中存在大量的HCO3-。HCO3-是不会经过软化去除，且HCO3-受热会分解为CO3 2-和H+，Ca2+和CO3 2-形成了碳酸钙(水垢)，HCO3-里的H+也形成酸，对系统造成腐蚀。铁离子含量很高，颜色色显严重，说明管路存在了严重腐蚀，经测验水样中黑色颗粒状沉淀为细小铁屑，管路存在腐蚀剥落状态，运行期间有可能发生管网泄漏。
第二次取样水质化验结果：
| 取样时间：2015.11.27 | 给水(除氧后) | 系统水样1 |
| 电导率 | 1180 | 1219uS/cm |
| pH | 8.37 | 8.46 |
| 酚酞碱度 | 0mmol/l | 0mmol/l |
| 总碱度 | 5.6mmol/l | 6.5mmol/l |
| 硬度 | 2mmol/l | 3.6mmol/l |
| 铁离子 | 0.2毫克每升 | 1.75mg/l |
除氧处理后进行第二次取样，除氧后的水甲基橙碱度仍然很高，给水(除氧后)铁离子含量不高，但系统水铁离子含量很高，证明铁离子来自系统内部，系统内部管路存在严重腐蚀。针对两次取样，进行了水质的专业分析，对症下药，制定了以下水质处理方案：除污剂采用现有市售除污剂混合，除污剂包括木质素、藻酸钠和腐殖酸钠、单宁酸钠、淀粉、氢氧化钠和催化剂，木质素起到疏松板换水垢的作用，藻酸钠和腐殖酸钠能够防止垢的形成，单宁酸钠能够吸附氧，形成单宁酸盐保护膜，淀粉调节淤泥，氢氧化钠沉淀淤泥能调节pH值，并形成磁铁矿保护膜，催化剂能有效防止有机成份沉淀，除污剂各组分百分比根据水质情况进行调整。
实施水处理方案后，初期水样分析：
| 取样时间：2015.12.21 | 系统水样1 |
| 电导率 | 1637uS/cm |
| pH | 10.89 |
| 酚酞碱度 | 4.0mmol/l |
| 总碱度 | 11mmol/l |
| 浊度 | 678NTU |
系统水颜色变成黑色，说明药剂已经把沉积的淤泥分散到水体中。需要不断过滤去掉水中泥沙。12月21日，在过滤器过滤出大量铁屑铁渣，颜色已经从红褐色铁锈样钝化为黑色四氧化三铁，证明系统中钝化已经完成。
实施水处理方案后，后期水样分析：
| 取样时间：2016.3.10 | 系统水样1 |
| 电导率 | 1006uS/cm |
| pH | 10.85 |
| 硬度 | 0.2mmol/l |
| 铁离子 | 2.0mg/l |
| 浊度 | 60NTU |
通过实施有针对性的水质处理方案，二次供水水质从问题很多转变为符合供热要求。该水处理试点换热机组的换热效率提高了约20％；管道通过药剂的保护，增强了抗腐蚀性能，保障了运行期间的供热安全。
解决供热系统水质问题可以从根本上减少运行期间的安全隐患，且能够提高换热设备的换热效率，提高居民用热质量。但是很多供热企业在对自身系统水质不了解的情况下，盲目的加装了一些不适合自身系统的水处理设备，不但起不到改善水质的作用，还浪费了大量的人力。治水须从自身情况做起，做好水质和系统分析，结合实际采取正确的水处理方案。
一种用可调高区回水混水的梯级利用供热系统，包括高区供热管网和高区供热管网，联通管道连通高区供热管网和高区供热管网，联通管道设置截止阀，结构简单，可通过截止进行原工况与现工况之间的切换，保障方案实施的安全性。
采用原工况工作运行时，关闭联通管道上设置的截止阀，其他阀门打开，维持原工况。
采用可调高区回水混水的梯级利用供热工况工作时，关闭高区一区回水管道上的截止阀，其他阀门打开。
其中，变频调节泵泵扬程选择10-15m，流量选择40-75t/h.TP100-130/4 3kw
原工况与可调高区回水混水的梯级利用供热流量对比
| 室外温度 | -7 | -5 | -3 | -1 | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 |
| 原流量 | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 | 69 |
| 现流量 | 58 | 59 | 58 | 56 | 54 | 54 | 52 | 52 | 48 |
该方案理论上可以最多节省21t/h,其中站内改造费用预计17.3万元，节省的平均流量预计可发展2万平方米，多收配套费184万元；每年运行费用约为22.1万元，每年多收热费50万元。总体看经济上是可行的，有效降低生产成本。
经济明细表格：
以上对本发明的一个实例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，包括低区供热管网和高区供热管网，其特征在于，所述联通管道连通所述低区供热管网和所述高区供热管网，所述联通管道设置截止阀。
2.根据权利要求1所述的一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，其特征在于，所述低区供热管网包括低区一次供水管道、低区一次回水管道、低区换热机组、低区二次供水管道、低区二次回水管道，所述低区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，所述低区一次供水管道与所述低区换热机组的一次侧入口连接，所述低区一次回水管道与所述低区换热机组的所述一次侧出口连接,所述低区二次供水管道与所述低区换热机组的二次侧出口连接，所述低区二次回水管道与所述低区换热机组的二次侧入口连接，所述低区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，所述低区一次回水管道设置截止阀，所述低区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、所述除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，所述低区二次供水管道设置第三铸钢球阀，所述低区一次供水管线和所述低区一次回水管道与所述热源连接，所述低区二次供水管道和所述低区二次回水管道与供热负荷连接；
所述高区供热管网包括高区一次供水管道、高区一次回水管道、高区换热机组、高区二次供水管道、高区二次回水管道，所述高区换热机组设置一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，所述高区一次供水管道与所述高区换热机组的一次侧入口连接，所述高区一次回水管道与所述高区换热机组的所述一次侧出口连接,所述高区二次供水管道与所述高区换热机组的二次侧出口连接，所述高区二次回水管道与所述高区换热机组的二次侧入口连接，所述高区一次供水管道设置有除污器和电动调节阀门，所述高区一次回水管道设置截止阀和循环泵，所述高区二次回水管道上的回水方向依次设置有第一铸钢球阀、所述除污器、变频调节泵和第二铸钢球阀，所述高区二次供水管道设置第三铸钢球阀，所述高区一次供水管线和所述高区一次回水管道与所述热源连接，所述高区二次供水管道和所述高区二次回水管道与供热负荷连接；
所述联通管道连接所述低区一次回水管道和高区一次供水管道。
3.根据权利要求2所述的一种用可调低区回水混水的梯级利用供热系统，其特征在于，所低区换热机组和所述高区换热机组所述热机组均采用水-水板式换热器，所述除污器内设置除污剂。
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