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乌鲁木齐轨道交通一号线工程百园路车辆基地锅炉房、采暖外线

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获奖年度2023

专业分类市政公用工程设计

获奖等级二等奖

设计单位新疆铁道勘察设计院有限公司

设计人员王丛芸、贡力新、张希玮、石东海、杨红琰、薛祖伟、高添顺、陈军强、巩建平、邓鹏、柳彦文、马金龙、李凡、马富利、郭泽思

项目简介

一、工程设计的难点

乌鲁木齐地铁一号线百园路车辆基地锅炉房及采暖外线工程建成后主要是为乌鲁木齐地铁1、3、6号线车辆基地及周边区域60万m2建筑提供供热热源,为百园路车辆基地综合楼内公共浴室及公寓提供冬季洗浴热水,为洗车库提供洗车工艺热水,如何利用好城市周边现有能源结构现状条件,合理构架能源利用低碳化体系,实现高能源利用效率,实现热力系统低碳运行,如何解决项目后期需求与前期批复规模严重超标的难题,如何利用新的技术手段解决常规设计带来的运营维护问题,实现“以人为本”的设计理念是本工程热力设计的重点和难点。具体表现在以下几个方面。

1、需解决项目后期需求与前期批复规模严重超标的难题。

2015年上半年乌鲁木齐地铁一号线初步设计批复文件明确本工程供热规模为15万m2供热面积,2015年底乌鲁木齐地铁3、6号线车辆基地并入1号线百园路车辆基地供热范围,施工图供热规模(近期30万m2供热面积)与初步设计批复(近期15万m2供热面积)相比增加了一倍。如何利用有限的投资实现当前市场供热需求是施工图设计阶段锅炉房热力系统设计迫切需解决的一大难题。

2、传统锅炉受热面结垢、有氧腐蚀难题

传统设计热力系统,结垢及有氧腐蚀被称为锅炉工艺设备的两大癌症。而乌鲁木齐水质硬度较高,水处理不到位,会出现严重结垢问题。氧腐蚀主要是在锅炉内部的氧气与水及钢板发生强烈的腐蚀,使钢板变薄最终使锅炉报废。

3、如何合理规划布置管线位置,减少施工干扰是该项目一个设计难题。

该工程设计段区内各类管线错综复杂,轨道线路、公路、高低压电缆、动照电缆、各类弱电系统电缆及光缆、采暖管道、给水管道、消防管道、排水管道等相互交叉较多,采暖外线整体长度长达8500m,且管径较大(外径630mm),所占地下空间位置较大,设计室外热力管网热媒为85~60℃的热水,热网选线既要保证供热系统热力平衡,尽量避免系统管道上翻集气导致系统不热的问题,解决各类管线施工干扰的难题。

二、主要技术水平及创新点

本项目在设计过程中对先进技术的利用及业主的实际需求等方面高度重视,尤其是节能降耗方面做了大量的前期调研、分析比选,在许多设计细节方面均采取了先进合理的设计方案,具体如下:

1、优化设备选型及布置,减少建筑能耗,提高系统热效率。

设计通过将余热回收器(烟气冷凝换热器)与锅炉本体有机结合,提升冷凝换热效果显著,设备最低热效率不低于94%,正常工况运行期间机组热效率为103%,与常规外置式余热回收器相比,综合热效率提高10%,明显高于传统燃气锅炉热效率(90%)。

亮点: 采用当时国内首例40t燃气真空冷凝热水锅炉,利用国内先进的冷凝余热回收技术,节省建筑面积及空间40%,综合热效率提高10%,工艺设备投资节省投资约30%。

2、热源系统采用两级加热,锅炉本体明火受热面内水系统为纯净水,避免受热面结垢。

针对传统热水锅炉受热面结垢难题,设计热源系统采用两级加热,锅炉本体明火受热面内水系统为一次纯净水,且锅炉内部水系统为闭式循环系统,不受外部水质影响,系统再通过水水二次换热为热用户提供生产、生活热水,避免本体受热元件表面结垢,氧腐蚀影响设备使用寿命,解决了传统锅炉设备结垢的硬伤问题,保证了热源设备受热面换热均匀,进一步保证了在后期运行中锅炉热效率不受结垢影响而降低,减少后期运营管理工作及成本。

亮点:设计热源系统采用两级加热,解决热源受热面结垢的顽固难题。

3、设计热源系统内部为负压运行,降低安全风险、减少运营维护保养工作量。

设计热力系统锅炉设备为微负压运行,解决了常压锅炉系统无法解决的大型供热系统的热力循环问题,同时也解决了传统承压锅炉特种设备的安全维护、报批、定检的繁琐管理及运营问题,热力系统不存在爆炸风险,100%安全,减轻了运营单位的维养负担,一定程度上减少了运营维护保养工作量。

亮点:设计热力系统锅炉设备为微负压运行,较传统承压锅炉安全风险小,无需进行特种设备专项检查及报审。

综上所述,本设计根据工程特点利用国内新型先进设备,采用国内先进的冷凝余热回收技术,实现了建筑节能、设备节能、运行节能的三重目标;通过消垢和设计负压运行措施,为使用管理者提供了便利;通过设计阶段的合理布线,避免了施工阶段的大量交叉干扰难题,从一定程度上加快了施工工程进度,为工程顺利竣工打下了坚实的基础。

三、与国内外同行技术水平的比较

1、本项目采用40t燃气真空冷凝热水锅炉作为供热热源为国内首例,设计通过优化设备选型及布置,有效减少了传统同规模锅炉房的建筑规模,节省建筑面积及空间40%,节省投资约30%。

2、本项目设计利用国内先进的冷凝余热回收技术,将余热回收器(烟气冷凝换热器)与锅炉本体有机结合,充分吸收了高温烟气中的余热,提高锅炉效率,使排烟温度降低,解决了传统外置余热回收器占地面积大,综合热效率不高的问题,与常规外置式余热回收器相比,综合热效率提高10%。该项技术在我院首次采用。

       通过与国内外同行技术水平的比较,本设计技术方案先进合理,在国内属于领先水平。