【word】 青藏线工程宿营车集中供暖系统开发与运用

【word】 青藏线宿营车集中供暖系统开发与运用 青藏线工程宿营车集中供暖系统开发与运 用 2009年第7期(总第139期)应用能源技术29 青藏线工程宿营车集中供暖系统开发与运用 苏建国.宫明 (1.中铁一局集团新运工程公司,西安710018;2.中国石油管道公司林 源油库) 摘要:本文着重介绍了针对青藏线宿营车特殊的地理,使用环境 开发的集中供暖系 统技术,并对其运用成效问题进行探讨. 关键词:青藏线;宿营车;集中供暖系统 中图分类号:TU832.1文献标识码:B文章编 号:1009—323O(20o9)07—0029一o4 developmentandapplicationofQinghai——TibetRailway projectcampingvehiclescentralheatingsystem SUJian—guo,GONGMing (1.XinyunProjectCO.,LTDofChinaRailwayFirstGroup,Xian710018Chin a; 2.ChinapetrdpipecompanyLinyuanoilgroup) Abslract:ThisarticlefocusesontheQinghai—Tibetfineforspecialgeograph icalcampingvehicles,the useofenvironmentaldesignanddevelopmentofthecentralheatingsystemtec hnologyanditsrisetoexplore theeffectivenessoftheproblem. Keywords:Qinghai——TibetLine;campingvehicles;centralheatingsyste m 1课题确立 青藏线地处高原地区,铁路沿线海拔高度大 部分在4000m以上,最高可达5072m.沿线所经 地区气候寒冷,干旱,年均气温8,6?,极端最低 气温一l7,一45~C,空气稀薄,气压低,年均气压 为580,720mb;大风频繁,年均8级以上的大风 13数115,160天;雾,沙暴,雷暴,冰雹也常有发 生.由于海拔高,空气稀薄,气候严寒,气压低,致 使我公司原有宿营车独立温水循环锅炉热水沸点 降低,仅有80?左右,加上原有客车本身结构在 保暖方面考虑不足,不能有效控制车内热量的流 失,导致车内温度得不到很好的提升,从而难以保 证职工正常的取暖问题,职工的体力不能得到及 时恢复,影响职工健康和施工的顺利进行.必须 设计一套新的采暖系统来适应青藏线特殊的地理 环境,保证参战职工的正常休息和工作.具体情 收稿日期:2009—04—1i修订稿日期:2009—05—09 作者简介:苏建【窝(1973一).男,本科学历,车辆I程师,现 在主要从事铁道工程车辆检修和运}{]I’作及工 程运输组织工作. 况如下: 表l青藏线工程宿营车l2月,3月内外温度情况统计表 车夕}温度?一15c左右一:D?左右一3D?左右一as~qh-一3D?左右 车内温度?一5?左右一8?左右一12?左右一lYE左右一12?左右 2的确定 2.1环境影响 2.1.1对保暖效果的影响 由于青藏高原沿线所经地区气候寒冷,干旱, 年均气温8—6~C,极端最低气温一l7,一45?,空 气稀薄,气压低,年均气压为580,720mb;大风频 繁,年均8级以上的大风13数115,160天;雾,沙 暴,雷暴,冰雹也常有发生,恶劣的自然环境加速 了车辆本身热量的流失,降低了采暖效果. 2.1.2对材料的影响 青藏线高寒缺氧,昼夜温差大,从而加速了供 暖设备中橡胶制品的老化和脆断,产生渗漏,缩短 了检修周期,增大了劳动强度. 30应用能源技术2009年第7期(总第139期) 2.1.3对车辆间热水管道连接部的影响 由于集中供暖设备是安装在移动车体内,增 加了管道连接的难度,基于方便工人在调车作业 过程中的摘挂强度,原定车辆间热水管道的连接 采用活结连接,后来在实际运用中发现常用的活 结连接在车辆静止状态状态时效果较好,但当车 辆经调运之后,由于车体之间的振动,偏移,扭转, 导致活结自动倒转松脱,产生渗漏. 2.1.4对燃煤热效率的影响 由于海拔高,空气稀薄,气压低,空气含氧量 下降,不足内地的6o%,导致锅炉用煤燃烧不充 分,热效率下降,仅为正常情况下的6o%左右,大 大降低了煤的利用率,增加了煤耗. 2.1.5对原独立温水锅炉单独供暖效果的影响 由于海拔高,气压低的缘故,原宿营车独立温 水循环锅炉沸点随着海拔的升高逐渐降低,在海 拔4000m高处,仅有75~C左右,加上当地气候严 寒,很难保证原系统循环的正常进行. 2.1.6对电暖及空调等设备的影响 鉴于青藏线空气干燥,气候寒冷,采用电暖气 采暖必须有发电机,电缆,加湿器,电暖器等相应 的设备配套,同时也无法很好地保证安全;而空调 在一2O?以下即失去效用,也不能满足供暖. 2.3方案确定 经过多方调研比较,最终我方选择采用热水 压力锅炉集中供暖系统供暖. 2.4锅炉的选型 2.4.1吨位选择 锅炉吨位的选择主要依据其供暖面积进行确 定,其吨位可按下式确定: T=N*sqn/9 式中: 卜锅炉吨位(吨) ,v一需要采暖的车辆数(辆) S一单车采暖面积(m2) 口,单位面积的散热量(卡/rn2) n一调整系数 p一每吨锅炉的供暖量(卡/吨) 其中: 单车采暖面积=车长x车宽=23.6mX 3.106m=73.3016~ Q一我们取6o万卡/吨(依据将一吨水从20 度变为蒸汽所吸收的热量) q—依据所选暖气片而定,在本文中我们选 择33卡/m2 n一调整系数选10 因此锅炉吨位计算结果(按每台锅炉供15辆 车计算) T=(30x73.3016×33×10)?600O0o1.2吨 鉴于锅炉吨位的限制,我们选择T=1.5吨 2.4.2散热设施的选型 基于车内空间限制,既要保证散热效果,又不 影响美观,我们选择高400mm的铸铁暖气片,每 组l4片,每车平均8组,并联排列;走廊侧采用两 根主回水管散热进行取暖.具体布局如图示: 2.4.3系统管路布局 本系统主管采用三管并联的同程流动方式, 管径均为DN80的无缝管,两根回水主管在车列 远端(靠锅炉端为近端)尽头通过DN65闸阀连 接,一根为热水主管为尽头式,端部通过关闭 DN80的铜球阀来截断,每辆车有两根DN40的镀 锌管与主管相连,负责为每辆车供应热水.其中 两根回水主管中的一根贯通整列,无支管,另一根 与每辆车的回水主管相连,负责每辆车回水顺利 流回锅炉.车辆内部暖气片及供,回水管道与常 用的集中供暖系统相似. 3系统安装 系统安装效果如下图进行安装: 4系统改造 4.1宿营车的保暖问题改造 4.I.1减少散热面 宿营车的保暖关系到车内整体温度的提升, 关系到采暖方式的升温效果,这就要求我们加强 对车体本身的管理和改善.我们必须将所有车窗 的内外层完全落下,起到双层保暖的作用,所的门 窗玻璃必须完好,应同时将车辆的侧墙门和端门 关严,并且在两端门上加装厚门帘,以利于减少车 内热量的流失.从而起到保温作用. 4.1.2加装保暖层 鉴于原车辆本身结构限制,我们不可能对车 2009年第7期(总第139期)应用能源技术31 辆结构加以改造,因此,我们除了加强车辆本身的 管理之外,同时从给车体的内部和外部加装保暖 层的办法增强车体厚度,加强保暖效果,减少车体 热量流失.具体方案如图. 争对车体外部,我们我们加装了由里到外分 别为普通帆布,石棉绒垫(1Omm厚),防雨帆布压 装而成的保暖垫,从车体外部对车辆从严包裹,减 少外界酷寒对车内的侵袭. I釜l2 对车体内部,我们在加强原有保暖设备的前 提下,同时对车地板分上中下三层(下层8mm石 棉垫,中层橡胶板3mm,上层地毯)加装保暖层,减 少车内热量的散失,加强保暖作用. 4.2对原供热系统的改造 鉴于原供热系统因受自然条件的影响较大, 供热效率较低的状况,我们进行了有针对性的对 供暖设备和供暖系统加以改造.具体改造项目和 办法如下: 4.2.1对供暖锅炉的改造 由于原独立温水循环锅炉受自然条件影响较 大,而且热效率较低,燃料浪费较多,尤为重要的 是,该种锅炉受海拔及空气含氧量的影响最大,已 图1 经无法满足青藏线最基本的采暖要求,因此,对供 暖设备的改造誓在必行,有鉴于此,我们分别从克 服以上各缺点,增大供热能力,减少燃料消耗及工 人劳动强度等方面进行了全面的技术性改造,具 体改造范围如下: 为了克服高海拔造成锅炉水的沸点下降的缺 点,我们在新的供暖系统中采用了低压锅炉供暖 (锅炉额定压力7MPa),经过实验,其出水口温度 可以达到150~C,完全解决了高海拔气压低造成 的影响. 4.2.2对提高燃煤热效率进行的改造 为了提高燃煤的热效率及利用率,我们对原 锅炉系统增设了鼓风机及引风机,加大了空气流 量,提高输氧量,提高了燃料的燃烧量,降低了燃 煤的浪费. 4.2.3对系统材料的改造 由于系统构件连接部原先采用的橡胶垫易老 化变质,造成渗漏,为了克服以上缺点,我们减少 了原供暖系统主,支管间的弹性连接,并尽可能多 地采用刚性连接及焊接,同时用石棉垫取代了原 系统连接密封时采用的橡胶垫,克服了老化现象, 经过一阶段实验,证明石棉垫能够在系统高温下 使用而不老化变质,在安装良好的情况下,无一例 渗漏发生. 4.2.4对散热系统的改造 32应用能源技术2009年第7期(总第139期) 由于原独立温水锅炉循环系统的散热系统采 用车体两侧内部两根DN65管并联散热,而且因 原系统的水循环是依据冷热水间的压差进行自然 循环,水的循环速度很慢,供暖面积有限,为此,我 们针对以上各点,我们除了对整个供暖系统加装 了循环泵以外,同时还针对不同的采暖需求,对宿 营车的走廊和包间分别加装了不同的散热设备. 对宿营车的走廊,我们将三根公称直径为 DN80的无缝管沿车体内壁由下向上并列布置在车 体上,其中两根回水管裸露,一根供水管加装保暖 层的形式,即满足了走廊侧的取暖要求,又保证了 系统远端车辆的回水畅通,具体隋形参照示意图. 对车内包间我们用一组由l4片高400mlTl的 铸铁散热片组成的暖气片取代了原有的散热管 (如图3),增强了系统的散热能力,提高了热效 图3 率,使得系统在较低的水温条件下就可以取得较 好的供暖效果. 5结论 通过对宿营车原上述一系列,该系统在一 20%的低温环境下,在锅炉出水温度为70~C的情 况下,能够保证宿营车内部温度在20c【=左右,完 全满足了现场工人的采暖需求. 图4 参考文献 A [1]严军耄.车辆工程[M].北京:中国铁道出版社, 1993. [2]赵文祥.燃煤锅炉温水采暖装置的主要部件的构造 和作用,客车设备[M].北京:中国铁道出版社, 1993.