真空热水锅炉供热系统设计

*****小区燃气锅炉房
——真空热水锅炉供热系统设计
提要：主要介绍真空热水锅炉供热系统设计
关键词：真空热水锅炉、节能装置
一、工程概况：
******小区位于健翔桥北800米，紧邻京昌高速公路及北四环，交通便利，北望国家森林公园，距奥林匹克公园仅600米，自然荫华。

本工程采暖供热系统采用真空热水锅炉供热系统，采暖面积约为10万平米。

采暖热源由置于地下的独立锅炉房提供。

建筑物采暖分高、低区,建筑物12层以下为低区，13~23层为高区。

采暖供回水温度为80/60℃。

甲方提供详细负荷：
楼号高区负荷KW低区负荷KW合计KW
1#楼4369521388
2#楼60511651770
3#楼4369521388
总热负荷KW147730694546
本工程设计内容包括锅炉房内的采暖循环系统、水处理系统、采暖循环水分配系统、节能系统、烟风系统。

二、系统设计
1、锅炉选型
1.1、真空热水锅炉结构及工作原理
真空热水锅炉炉体分上下两部分，其中下半部分结构为螺纹管或鳍片管组成的受热面，形成的炉膛；而上半部分为真空室（负压蒸汽室），其空间内装设有U形管式的汽-水热交换器，用来加热流过换热器中的循环水。

运行原理：真空热水锅炉运行时，在真空负压下炉体内的热媒水吸收燃料燃烧释放的热能，沸腾汽化为低温蒸汽，低温蒸汽上升遇到不锈钢换热器中的系统循环水，加热循环水送给用户用于采暖或卫生热水。

水蒸气自身被冷却凝结成水滴下落到热媒水面后再一次被加热，从而完成了整个循环过程。

热媒水不断地在封闭的机体内进行着"沸腾==蒸发==冷凝==热媒水"的循环，因此无需补充冷凝水，也无空烧的危险。

真空热水锅炉利用的汽水凝结换热，在所有换热工况中，汽水凝结换热传热系数是最高的。

1.2、采暖总热负荷：Q=1.1×4546KW=5000.6KW（外管网热损耗为1.1系数）。

高区采暖负荷为Q g =1.1×1477KW=1624.7KW。

低区采暖负荷为Q d =1.1×3069KW=3375.9KW。

为满足采暖总负荷要求，锅炉房设置2台3500kW 的真空热水锅炉，提供总热负荷7000kW。

锅炉在故障检修时，单台运行可满足冬季70%的热负荷。

真空热水锅炉选用双回路产品，每台锅炉内置两个换热器(其中高区换热器为1160KW，低区换热器为2330KW)。

两台真空热水锅炉内置的高区换热器并联接高区采暖系统，内置的低区换热器并联接低区采暖系统。

采暖系统采用直供系统。

2、采暖循环系统
2.1、低区采暖系统配置的采暖循环泵选型如下：
2.1.1、根据低区采暖负荷计算出流量，并乘以1.1的系数，流量为：h
m G Xd /6.15960
809
.33758598.01.13=−××
=2.1.2、所需扬程O mH H d x 25.27)10555(1.1=+++×=(锅炉房内管路压降5米，锅炉压降5米，外管线压降5米，用户内压降10米)。

2.1.3、选用2台循环泵：TD125-32/4，1用1备，流量为160m 3
/h，扬程为30mH 2O，功率为22kW。

2.2、低区采暖系统设置的补水定压设备选型如下：2.2.1、选择条件
1）安全阀开启压力:P 4=900KPa；
2）电磁阀开启压力:P 3=0.9×P 4=0.9×900=810KPa；
3）补水泵启动压力:P 1=9+39+2（锅炉房位于－9米，建筑最高用
热高度为69米，取2米富裕量）=50mH 2O=500KPa；
4）补水泵停泵压力:P 2=0.9×P3=0.9×810=729KPa；2.2.2、补水泵的选择
1)补水泵扬程:H bd =（P 1+P 2）/2=（500+729)/2=614.5KPa=61.45mH 2O 2）补水泵流量:t/h 98.760
809
.33758598.01.105.0−××
×=bd G ;
3）选用2台流量为4m 3
/h，扬程61.45mH 2O（变化范围为50~81mH 2O），的水泵，平时使用1台，初期上水或事故补水时2台水泵同时运行。

2.2.3、气压罐选择（采用定速补水泵）
1）气压罐调节容积：V t =4(m 3
/h)×3/60(h)=0.2m 3
=200L;2）V p =26.64(L/m 3)×60
809
.33758598.01.1−××=4252.89L;
3）压力比：=++∝=
10010021P P =++100
729100
5000.72
4）气压罐最小总容积：V min =
=∝−×1t V β=−×72
.01200
05.1750L 5）选用立式气压罐DN800×1.0一台：罐体直径800mm,承压1.0MPa,高2310mm，实际总容积820L。

2.3、高区采暖系统配置的采暖循环泵选型如下：
2.3.1、根据高区采暖负荷计算出流量，并乘以1.1的系数，流量为流量h
m G xg /8.7660
807
.16248598.01.13=−××
=2.3.2、所需扬程O mH H xg 27.29)12555(1.1=+++×=(锅炉房内管路压降5米，锅炉压降5米，外管线压降5米，用户内压降12米)。

2.3.3选用2台循环泵:TD100-32/2，1用1备，流量为80m 3
/h，扬
程为32mH 2O，功率为15kW。

2.4、高区采暖系统设置的补水定压设备选型如下：2.4.1、选择条件
1）安全阀开启压力:P 4=1200KPa；
2）电磁阀开启压力:P 3=0.9×P 4=0.9×1200=1080KPa；
3）补水泵启动压力:P 1=9+69+2（锅炉房位于－9米，建筑最高用热高度为69米，取2米富裕量）=80mH 2O=800KPa；
4）补水泵停泵压力:P 2=0.9×P 3=0.9×1080=972KPa；2.4.2、补水泵的选择
1）补水泵扬程:Hbg=（P 1+P 2）/2=（800+972）/2=886KPa=88.6mH 2O 2）补水泵流量:t/h 84.360
807
.16248598.01.105.0−××
×=bd G ;
3）选用2台流量为2m 3
/h，扬程88.6mH 2O（变化范围为80~108mH 2O），的水泵，平时使用1台，初期上水或事故补水时2台水泵同时运行。

2.4.3气压罐选择（采用定速补水泵）
1）气压罐调节容积：Vt=2(m 3
/h)×3/60(h)=0.1m 3
=100L;2）V p =26.64(L/m 3)×60
807
.16248598.01.1−××=2046.76L;
3）压力比：=++∝=
10010021P P =++100
972100
8000.84
4）气压罐最小总容积：V min =
=∝−×1t V β=−×84
.01100
05.1656L 5）选用立式气压罐DN800×1.6一台：罐体直径800mm,承压1.6MPa,高2310mm，实际总容积820L。

3、水处理系统
3.1、采暖系统的补水采用通过全自动软水器处理的自来水，配置如下：
软水器处理水量按照系统流量3％考虑软水器水量h
m G /4.660
806
.50008598.003.033=−××
=选用1套全自动软水器，双阀双罐系统，一用一备，交替连续供水，流量型控制，处理水量6～8t/h。

水质达到工业用水标准。

3.2、除氧设备选型
高、低区采暖系统采用真空脱气（脱氧）机除氧。

真空脱气（脱氧）机就是通过在机器中产生真空，将水中的游离气和溶解气释放出来，再通过自动排气口排出系统，脱气后的水再注入系统，如此循环往复，将系统水中的所有气体排除。

高区采暖系统设置真空脱气（脱氧）机1台。

低区采暖系统采用真空脱气（脱氧）机2台。

真空脱气机与采暖系统回水管并联安装。

安装示意如下图：
滤器
施工说明
与回水主管连接点A、间距离不小于700mm
、B点位于主回水管水中心线
回水主管
阀滤器
3.3、软水箱选型
软水箱储水量按照系统补水40分钟考虑，软化水箱有效容积为5.5m3。

水箱规格：L×W×H＝2000mm×1500mm×2000mm。

4、采暖循环水分配系统
采暖热水通过分、集水器，分配到各栋楼并集中到锅炉系统中。

分、集水器接管管道口径：
规格供、回水
总管
1#楼2#楼3#楼
比摩阻
mmH2O/m
1低区分水器DN500DN200DN125DN150DN125≤6 2低区集水器DN500DN200DN125DN150DN125≤6 3高区分水器DN400DN150DN100DN125DN100≤6 4高区集水器DN400DN150DN100DN125DN100≤6 5、节能系统
根据国家发行的节能设计标准要求，采暖系统采用了多项节能装置。

5.1、烟气余热回收装置
在每台锅炉的排烟位置，加装烟气余热回收装置，将低区采暖回水接入回收装置，使回收装置能最大限度的利用烟气中部分有效余热，提高低区采暖回水温度，使排烟温度降到100℃以下。

加装烟气余热回收装置，提高了系统的整体运行效率，以此达到节能的目的。

安装示意图如下：
5.2、气候补偿器
根据室外温度、室外气候、室内温度、锅炉出水温度、系统供水温度、系统回水温度、时间段的变化，通过电动三通调节阀自动调节合理的供水温度，达到按需供热，避免有些时段的供热浪费，从而达到节能的目的。

气候补偿器系统示意图：
6、烟风系统
6.1、锅炉间轴流风机选型
按紧急情况每小时排风12次计算。

6.2计量间轴流风机选型
按紧急情况每小时排风12次计算。

6.3、辅机间轴流风机选型
按照每小时排风3次计算。

6.4、锅炉排烟
两台锅炉加装烟气余热回收装置后，合并为一根主烟道，接入结构烟囱。

每台锅炉与冷凝器之间加设防爆装置（爆破片或防爆门），爆炸喷出物位置应避开操作人员或使用引出管引出室外。

因烟气温度低于100℃，易产生弱酸性冷凝水，所以烟囱采用材质为不锈钢304，现场焊接而成。

在烟囱底部连接排水管排入集水箱（不锈钢材质），经过加药处理后，排入地沟。

三、结论
本工程的锅炉供热系统由于采用真空热水锅炉供热系统，既满足小区的基本供热采暖使用，又相对于其他传统锅炉系统节约了一次热媒系统循环泵、一次补水系统、高区换热器、低区换热器、一次循环泵及补水控制柜等设备，节约占地。

并提高了整体系统的运行效率，节约了运行费用。

因此在实际工程中此真空热水锅炉系统的应用将越来越广泛。

真空锅炉单回路系统可按此系统设计的高区或低区方法进行设计。

参考文献
1、《锅炉房设计规范》
2、《燃油燃气锅炉房设计手册》
3、《热水锅炉安全技术监察规程》
4、《暖通空调.动力—技术措施》
5、《锅炉大气污染物排放标准》
6、《居住建筑节能设计标准》
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