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【摘要】神华集团乌海能源有限责任公司西来峰100万t/a焦化工程，建在乌海市海南区西来峰工业园区。该工程原采暖系统设计为蒸汽采暖，但在实际运行中，出现高点位置气压供不上、厂区采暖系统大，各点压力要求不一样，不易调节、间歇供暖造成暖气被冻坏等缺点。现场决定将蒸汽采暖改成热水采暖，并提出改成过程中出现的问题，并给与相应的解决措施，最后总结本工程热水采暖系统的优势。
【关键字】100万吨／年焦化工程蒸汽采暖热水采暖
【 abstract 】 shenhua group wuhai energy limited liability company west to the peak of 1 million t/a coking engineering, built in wuhai area west of hainan to peak industrial park. The engineering system design for the heating steam heating, but in the actual operation, high pressure position for not appear on heating system, factory, each point pressure requirements are different, is not easy to adjust, intermittent heating cause central heating to be damaged shortcomings. The steam heating into hot water decided to heating, and puts forward into the problems appeared in the process, and give the corresponding measures, and finally to sum up the hot water heating system engineering of advantage.
【 key words 】 1 million tons/year steam heating hot water heating coking engineering
中图分类号：TU832文献标识码：A 文章编号：
一、工程概要
神华乌海能源有限责任公司西来峰100万t/a焦化工程，建在乌海市海南区西来峰工业园区。该地区冬季采暖室外计算温度为-15℃，冬季室外冻土深度为104cm。本工程的生产厂房及辅助建筑物均设置全面采暖系统，厂区内各办公楼中办公室、会议室、值班室及休息室等生活辅助间为18℃；浴室、更衣室为20～25℃；冷鼓，脱硫，硫铵等厂房为14～16 ℃；生产工艺各泵房、厂房为10～16 ℃；备煤、筛焦栈桥及转运站、车库为8～14 ℃；平时无人操作的泵房、水处理间为5℃。本工程初期投产时均采用锅炉房供汽，由锅炉经室外管网供给。而限于现场的实际条件和供热水平，蒸汽采暖的优势不但没发挥出来，相比热水采暖反而有诸多弊端。
二、本工程采用蒸汽采暖出现的弊端
（1）由于蒸汽靠自身的压力管道输送，受工作压力限制，输送距离不宜过远，而本工程供气最高点达40米，当气压达不到时，蒸汽供不上，很容易导致暖气设备被冻坏。
（2）由于整个厂区系统比较大，采暖覆盖范围较广，单靠各建筑物入户的减压阀调压，工作量大，不易调节，很容易造成各点压力相差很大。往往为了满足末端蒸汽正常供应，会导致近端低点压力很大，很容易造成散热器金属疲劳，降低寿命，造成散热器爆裂而导致泄露。
（3）蒸汽采暖系统的循环动力来自于蒸汽自身的压力。其压力与流量相关，压力又与温度相关，因此蒸汽采暖系统只得采用间歇调节，不能进行质调节，供暖质量较差。而蒸汽采暖间歇工作时，蒸汽管内时而流动蒸汽，时而充斥空气；凝结水管内时而充满凝结水，时而进入空气，管道（特别是凝结水管）容易受到氧气腐蚀，使用寿命短。
（4）蒸汽系统存在“跑、冒、滴、漏”等问题，能耗高。能源消耗要比热水系统多20%～40%。凝结水不能全部回收，需对系统不断的大量补水和对补给水进行水处理，大大增加了给水和水处理费用。蒸汽供热系统维护部件多，也增加了运行费用。
（5）蒸汽采暖时，散热器表面温度太高，容易烫伤人；且灰尘在65～70℃时开始分解，在温度高于80℃时分解过程加剧。用蒸汽作热媒时，散热器和管道表面温度高于 100℃，表面有机灰尘的分解和升华，不利于提高室内空气质量。
（6）蒸汽采暖时，如果采暖送汽之前暖管效果不好，送汽时会造成水击，散热器内的水在汽的冲击下形成水锤，冲击散热器及管道，咣咣直响，晚上的话影响休息，也损伤散热器及管道。
热水采暖没有以上蒸汽采暖出现的弊端，不仅大大节约了能源，节约了维护保养费用，而且能连续供水，远距离输送，保证室温稳定，所以，一般的民用、公用建筑当仅有采暖热负荷时，应用热水作为热媒；除了工业企业必须用蒸汽才能满足生产要求的情况下，在其他场合采用蒸汽热媒应进行论证，经济技术合理时，才可考虑。
四、本工程采用热水采暖的工程改造
本次工程蒸汽采暖改为热水采暖改造设计方案为在换热站内，选用一套汽水换热机组，供热量为3500kW，换出110～75℃高温水，一次热媒为锅炉房提供的0.6MPa蒸汽,经换热器换出110～75℃热水后供系统使用。蒸汽冷凝液回收至锅炉房中的疏水回收系统内。改造过程中需要注意的几个问题：
（1）采暖系统定压方法
采暖系统采用变频补水泵加电接点压力表进行定压，定压点压力根据建筑物高度及地形来确定。而热水采暖系统的定压点位于回水总管水泵吸水侧处。待变频補水泵停用时，为防止系统最高点水位下降而吸入空气时，保证定压点处有一定的静压力，静压力为采暖系统最高点至最低点处散热器之间的高度差与排除空气所需的高度（一般为1.2m）的总和。
（2）建筑物室内管道改造
热水采暖系统管道布置采用双管上供下回式闭式系统。然而机械循环水系统的水流速度比较大，很容易将水中的空气带入管道内，不仅会造成局部散热器不热，还会给管道和散热器带来很大的腐蚀。所以为了排除管道内空气，供水管按i=0.003的坡度沿水流方向往上坡，而回水管按i=0.003的坡度沿水流方向往下坡并在供水管的最高端和回水管的最高端安装自动排气阀，并在散热器的低点安装泄水阀，以便在系统维修过程中防空系统内的热水。
（3）采暖系统中阀门等附件改造
热水采暖系统的闸阀全部改成Z15T型的，根据管径相应的配置阀门，且每层热水采暖出入口都需要设置闸阀，方便在使用过程中对房间温度进行调节。热水管道中的水流速不应超过规定的限定值，如DN25的管道限定流速为0.37m/s；DN32的管道限定流速为0.42m/s；DN40的管道限定流速为0.48m/s；DN50的管道限定流速为0.57m/s；DN65的管道限定流速为0.71m/s；DN80的管道限定流速为0.78m/s；DN100的管道限定流速为0.90m/s。当流速超过限定值时，可适当加大管径来解决，且采暖管道最小管径不宜低于20mm。
（4）热水采暖对锅炉的腐蚀
热水采暖对锅炉和管道系统的腐蚀力度都相当的大，主要原因有两个：一方面是由于热水管道系统中系统漏水多，补水量大，无疑给循环水带来很高浓度的氧，若没能及时排除氧气，会在金属腐蚀中占主导作用；另一方面是若循环水质不合格，很容易导致结垢，对锅炉的运行带来很大的不利。所以，我们要对热水系统加强维护，严格控制漏水，减少补水量，同时还要采取良好的除氧设施，除去系统中的氧气，如在管道各个高端设置自动排气阀。为了防止鍋炉结垢造成不利，定期要对锅炉进行维护。
五、改造后的热水管网系统的优势
（1）热水采暖系统运行管理简单，维护费用低。由于管道的热胀冷缩少，管道泄漏的几率就大大减少，从而减轻了系统的日常维护工作量，管理费用大大降低。
（2）可采用多种调节方法，可以通过各个阀门调节水量来调节各个建筑的室内采暖温度。
（3）供暖效果好，在连续供暖时，室内温度波动小，房间温度均匀，且无噪声，能创造良好的室内环境，增加舒适度，而蒸汽采暖虽然升温快，但降温也快，间歇供暖时不能保证恒定的室内温度。
（4）热水管道系统采用双管上供下回式闭式系统，热水是在封闭的状态下工作的，因此若管道泄漏的几率很小的情况下，锅炉的总输出水量约等于锅炉的总回收水量，损失水量一般在0.5%～0.2%以内，且管道的表面散热量也较少，比原来的蒸汽采暖相比，可减少15%～20%的热损失。
总结
综上所述，蒸汽采暖系统改造成热水采暖系统，改造技术简单可行，且投资费用低，维修费用低，经济效益显著。该采暖系统经过一段时间的运行实践后，采暖性能可靠，经济安全。然而蒸汽采暖也不是一无是处，也有自己独特的优点，只是在本工程采暖系统中发挥的优点并不能弥补其发挥的缺点。在今后的采暖系统设计中，要根据现场的实际条件，建筑物的结构、位置等各方面因素来确定哪种采暖系统更符合要求。
参考文献
[1]陆耀庆 主编.实用供热空调设计手册（上册）[M].2008，5.
[2]周全.蒸汽采暖改热水采暖的尝试[J].节能，2000，（1）：29-30.
[3] 纪象民. “蒸汽改热水”锅炉及其采暖系统常见技术问题分析[J]. 科技创业月刊, 2007,20(8):178-179.
[4]张征.蒸汽采暖改热水采暖[J].山西建筑，1999,（2）：151-152.
[5] 刘保国， 孙康. 五矿工业广场采暖系统汽改水工程设计与应用[J]. 科技信息, 2010,02(23):157.
[6] 刘文庆. 汽改水锅炉技术改造[J]. 科技信息（科学•教研）, 2008(8):79.
[7] 王彦生， 张红， 王曼娜. 初谈锅炉汽改水在实践中应用[J]. 煤炭技术, 2001,20(4):56.
[8] 刘登善， 周瑞增. 供暖系统"汽改水"的节能效果[J]. 有色冶金节能, 2001(2):34-37.
[9] 赵淑丽. 浅谈新陆矿“汽改水”工程的可行性[J]. 黑龙江科技信息, 2011(31):20.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键字】100万吨／年焦化工程蒸汽采暖热水采暖
【 abstract 】 shenhua group wuhai energy limited liability company west to the peak of 1 million t/a coking engineering, built in wuhai area west of hainan to peak industrial park. The engineering system design for the heating steam heating, but in the actual operation, high pressure position for not appear on heating system, factory, each point pressure requirements are different, is not easy to adjust, intermittent heating cause central heating to be damaged shortcomings. The steam heating into hot water decided to heating, and puts forward into the problems appeared in the process, and give the corresponding measures, and finally to sum up the hot water heating system engineering of advantage.
【 key words 】 1 million tons/year steam heating hot water heating coking engineering
中图分类号：TU832文献标识码：A 文章编号：
一、工程概要
神华乌海能源有限责任公司西来峰100万t/a焦化工程，建在乌海市海南区西来峰工业园区。该地区冬季采暖室外计算温度为-15℃，冬季室外冻土深度为104cm。本工程的生产厂房及辅助建筑物均设置全面采暖系统，厂区内各办公楼中办公室、会议室、值班室及休息室等生活辅助间为18℃；浴室、更衣室为20～25℃；冷鼓，脱硫，硫铵等厂房为14～16 ℃；生产工艺各泵房、厂房为10～16 ℃；备煤、筛焦栈桥及转运站、车库为8～14 ℃；平时无人操作的泵房、水处理间为5℃。本工程初期投产时均采用锅炉房供汽，由锅炉经室外管网供给。而限于现场的实际条件和供热水平，蒸汽采暖的优势不但没发挥出来，相比热水采暖反而有诸多弊端。
二、本工程采用蒸汽采暖出现的弊端
（1）由于蒸汽靠自身的压力管道输送，受工作压力限制，输送距离不宜过远，而本工程供气最高点达40米，当气压达不到时，蒸汽供不上，很容易导致暖气设备被冻坏。
（2）由于整个厂区系统比较大，采暖覆盖范围较广，单靠各建筑物入户的减压阀调压，工作量大，不易调节，很容易造成各点压力相差很大。往往为了满足末端蒸汽正常供应，会导致近端低点压力很大，很容易造成散热器金属疲劳，降低寿命，造成散热器爆裂而导致泄露。
（3）蒸汽采暖系统的循环动力来自于蒸汽自身的压力。其压力与流量相关，压力又与温度相关，因此蒸汽采暖系统只得采用间歇调节，不能进行质调节，供暖质量较差。而蒸汽采暖间歇工作时，蒸汽管内时而流动蒸汽，时而充斥空气；凝结水管内时而充满凝结水，时而进入空气，管道（特别是凝结水管）容易受到氧气腐蚀，使用寿命短。
（4）蒸汽系统存在“跑、冒、滴、漏”等问题，能耗高。能源消耗要比热水系统多20%～40%。凝结水不能全部回收，需对系统不断的大量补水和对补给水进行水处理，大大增加了给水和水处理费用。蒸汽供热系统维护部件多，也增加了运行费用。
（5）蒸汽采暖时，散热器表面温度太高，容易烫伤人；且灰尘在65～70℃时开始分解，在温度高于80℃时分解过程加剧。用蒸汽作热媒时，散热器和管道表面温度高于 100℃，表面有机灰尘的分解和升华，不利于提高室内空气质量。
（6）蒸汽采暖时，如果采暖送汽之前暖管效果不好，送汽时会造成水击，散热器内的水在汽的冲击下形成水锤，冲击散热器及管道，咣咣直响，晚上的话影响休息，也损伤散热器及管道。
热水采暖没有以上蒸汽采暖出现的弊端，不仅大大节约了能源，节约了维护保养费用，而且能连续供水，远距离输送，保证室温稳定，所以，一般的民用、公用建筑当仅有采暖热负荷时，应用热水作为热媒；除了工业企业必须用蒸汽才能满足生产要求的情况下，在其他场合采用蒸汽热媒应进行论证，经济技术合理时，才可考虑。
四、本工程采用热水采暖的工程改造
本次工程蒸汽采暖改为热水采暖改造设计方案为在换热站内，选用一套汽水换热机组，供热量为3500kW，换出110～75℃高温水，一次热媒为锅炉房提供的0.6MPa蒸汽,经换热器换出110～75℃热水后供系统使用。蒸汽冷凝液回收至锅炉房中的疏水回收系统内。改造过程中需要注意的几个问题：
（1）采暖系统定压方法
采暖系统采用变频补水泵加电接点压力表进行定压，定压点压力根据建筑物高度及地形来确定。而热水采暖系统的定压点位于回水总管水泵吸水侧处。待变频補水泵停用时，为防止系统最高点水位下降而吸入空气时，保证定压点处有一定的静压力，静压力为采暖系统最高点至最低点处散热器之间的高度差与排除空气所需的高度（一般为1.2m）的总和。
（2）建筑物室内管道改造
热水采暖系统管道布置采用双管上供下回式闭式系统。然而机械循环水系统的水流速度比较大，很容易将水中的空气带入管道内，不仅会造成局部散热器不热，还会给管道和散热器带来很大的腐蚀。所以为了排除管道内空气，供水管按i=0.003的坡度沿水流方向往上坡，而回水管按i=0.003的坡度沿水流方向往下坡并在供水管的最高端和回水管的最高端安装自动排气阀，并在散热器的低点安装泄水阀，以便在系统维修过程中防空系统内的热水。
（3）采暖系统中阀门等附件改造
热水采暖系统的闸阀全部改成Z15T型的，根据管径相应的配置阀门，且每层热水采暖出入口都需要设置闸阀，方便在使用过程中对房间温度进行调节。热水管道中的水流速不应超过规定的限定值，如DN25的管道限定流速为0.37m/s；DN32的管道限定流速为0.42m/s；DN40的管道限定流速为0.48m/s；DN50的管道限定流速为0.57m/s；DN65的管道限定流速为0.71m/s；DN80的管道限定流速为0.78m/s；DN100的管道限定流速为0.90m/s。当流速超过限定值时，可适当加大管径来解决，且采暖管道最小管径不宜低于20mm。
（4）热水采暖对锅炉的腐蚀
热水采暖对锅炉和管道系统的腐蚀力度都相当的大，主要原因有两个：一方面是由于热水管道系统中系统漏水多，补水量大，无疑给循环水带来很高浓度的氧，若没能及时排除氧气，会在金属腐蚀中占主导作用；另一方面是若循环水质不合格，很容易导致结垢，对锅炉的运行带来很大的不利。所以，我们要对热水系统加强维护，严格控制漏水，减少补水量，同时还要采取良好的除氧设施，除去系统中的氧气，如在管道各个高端设置自动排气阀。为了防止鍋炉结垢造成不利，定期要对锅炉进行维护。
五、改造后的热水管网系统的优势
（1）热水采暖系统运行管理简单，维护费用低。由于管道的热胀冷缩少，管道泄漏的几率就大大减少，从而减轻了系统的日常维护工作量，管理费用大大降低。
（2）可采用多种调节方法，可以通过各个阀门调节水量来调节各个建筑的室内采暖温度。
（3）供暖效果好，在连续供暖时，室内温度波动小，房间温度均匀，且无噪声，能创造良好的室内环境，增加舒适度，而蒸汽采暖虽然升温快，但降温也快，间歇供暖时不能保证恒定的室内温度。
（4）热水管道系统采用双管上供下回式闭式系统，热水是在封闭的状态下工作的，因此若管道泄漏的几率很小的情况下，锅炉的总输出水量约等于锅炉的总回收水量，损失水量一般在0.5%～0.2%以内，且管道的表面散热量也较少，比原来的蒸汽采暖相比，可减少15%～20%的热损失。
总结
综上所述，蒸汽采暖系统改造成热水采暖系统，改造技术简单可行，且投资费用低，维修费用低，经济效益显著。该采暖系统经过一段时间的运行实践后，采暖性能可靠，经济安全。然而蒸汽采暖也不是一无是处，也有自己独特的优点，只是在本工程采暖系统中发挥的优点并不能弥补其发挥的缺点。在今后的采暖系统设计中，要根据现场的实际条件，建筑物的结构、位置等各方面因素来确定哪种采暖系统更符合要求。
参考文献
[1]陆耀庆 主编.实用供热空调设计手册（上册）[M].2008，5.
[2]周全.蒸汽采暖改热水采暖的尝试[J].节能，2000，（1）：29-30.
[3] 纪象民. “蒸汽改热水”锅炉及其采暖系统常见技术问题分析[J]. 科技创业月刊, 2007,20(8):178-179.
[4]张征.蒸汽采暖改热水采暖[J].山西建筑，1999,（2）：151-152.
[5] 刘保国， 孙康. 五矿工业广场采暖系统汽改水工程设计与应用[J]. 科技信息, 2010,02(23):157.
[6] 刘文庆. 汽改水锅炉技术改造[J]. 科技信息（科学•教研）, 2008(8):79.
[7] 王彦生， 张红， 王曼娜. 初谈锅炉汽改水在实践中应用[J]. 煤炭技术, 2001,20(4):56.
[8] 刘登善， 周瑞增. 供暖系统"汽改水"的节能效果[J]. 有色冶金节能, 2001(2):34-37.
[9] 赵淑丽. 浅谈新陆矿“汽改水”工程的可行性[J]. 黑龙江科技信息, 2011(31):20.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。