熱力管網(wǎng)水力失調(diào)的解決方案

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1、解決熱力管網(wǎng)水力失調(diào)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效一、概況望京新城是北京市現(xiàn)有規(guī)劃中最大的生活社區(qū)，北京城市開發(fā)集團(tuán)在此建設(shè)了多處住宅小區(qū)?；业毓釓S隸屬于城市開發(fā)集團(tuán)的子公司——望京實(shí)業(yè)總公司，擔(dān)負(fù)著望京實(shí)業(yè)總公司所接物業(yè)的供暖工作，是北京市大型集中供熱鍋爐房之一?；业毓釓S設(shè)計(jì)供熱面積220萬平方米，目前供熱面積188萬平方米，現(xiàn)有換熱站16個(gè)，最大供熱半徑2.5公里，屬于間供式集中供熱，采用定流量、質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式。近幾年，由于供熱面積的迅速增加，供熱廠的鍋爐和一次熱力管線都進(jìn)行了增容改造。一次管線不斷延長，與早期設(shè)計(jì)的管網(wǎng)分布出入較大，使得現(xiàn)有一次管網(wǎng)

2、水力失調(diào)比較嚴(yán)重，造成了能源的大量浪費(fèi)。供熱廠是耗能大戶，每年消耗煤5萬噸左右，電500多萬度，水10萬噸左右。因此，節(jié)能降耗成為我廠一個(gè)常抓不懈的主題。一次管網(wǎng)的平衡問題是節(jié)能降耗的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它能間接影響煤、水、電的消耗，應(yīng)引起供熱單位的足夠重視。我廠于2001年對一次管網(wǎng)進(jìn)行了改造，基本解決了水力失調(diào)的問題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、設(shè)備和管網(wǎng)現(xiàn)狀1、熱源：6臺29MW燃煤熱水鍋爐，額定供、回水溫度150/90℃，額定壓力1.6Mpa。2、循環(huán)水泵4臺：參數(shù)見表1-1表1-1循環(huán)水泵參數(shù)臺數(shù)G=1000m3/h，H=72m，N=

3、315kw2G=600m3/h，H=72m，N=185kw23、一次管網(wǎng)分布情況：見附圖1-1７一、一次管網(wǎng)平衡問題的現(xiàn)狀和分析每年的供熱初期對熱力管網(wǎng)水平衡的調(diào)節(jié)是一項(xiàng)很重要的工作。通過對我廠管網(wǎng)平衡的調(diào)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)工作中的幾個(gè)難點(diǎn)：①各熱力站沒有裝流量計(jì)，無法確定各熱力站的流量，只能依據(jù)供、回水溫度差做大約的估計(jì)。②各熱力站一次水進(jìn)、出口閥門為閘閥或蝶閥，這兩種閥門主要是起關(guān)斷作用，用來調(diào)節(jié)流量很困難，也沒有其它調(diào)節(jié)流量的設(shè)備。③管網(wǎng)的調(diào)節(jié)是觸一點(diǎn)而動(dòng)全身，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)的流量被改變時(shí)，其它站點(diǎn)均會(huì)有所變化，這使調(diào)節(jié)工作難上加難。供暖初期，由

4、于所需熱量較少，管網(wǎng)失調(diào)還不明顯，但到了嚴(yán)寒期，管網(wǎng)失調(diào)已顯得十分突出，遠(yuǎn)端的熱力站明顯供熱能力不足，甚至遠(yuǎn)端熱力站的一次供水溫度已接近近端的一次回水溫度，造成遠(yuǎn)端用戶裹棉被近端用戶開窗戶。經(jīng)過我們多次調(diào)節(jié)，在近端熱力站一次水閥門將要關(guān)死的情況下，遠(yuǎn)端的閥門全開仍然不見效果。為了保證居民的采暖，我們只好多開一臺泵，甚至多運(yùn)行一臺鍋爐，才能勉強(qiáng)維持遠(yuǎn)端用戶的采暖需求。這樣做，一方面以巨大的能源浪費(fèi)為代價(jià)換取微小的供熱成果，另一方面加劇了管網(wǎng)的水力失調(diào)。下面是對這種情況的簡單分析：對于變動(dòng)水力工況分析，一般有三種方法：解方程的計(jì)算法，作圖法，定性分析

5、法。因?yàn)檫@個(gè)管網(wǎng)比較復(fù)雜，計(jì)算法和作圖法都有一定難度，所以這里采用定性分析法來進(jìn)行分析。我廠管網(wǎng)采用變頻補(bǔ)水定壓，定壓點(diǎn)為0.35MPa，運(yùn)行時(shí)以兩臺大泵為主，兩臺小泵作為備用和調(diào)峰。為了分析方便，我們先將熱力站個(gè)數(shù)減少為5個(gè)以簡化管網(wǎng)，由于是定性分析，這并不影響分析結(jié)果。當(dāng)管網(wǎng)遠(yuǎn)端流量不足時(shí)，采取增加一臺600m3/h水泵來彌補(bǔ)遠(yuǎn)端流量不足的方法。在管網(wǎng)阻力特性不變的情況下，水泵由2臺增加為3臺，其水泵綜合特性曲線如圖1-2所示。由圖可知，并聯(lián)水泵增加一臺，水泵綜合特性曲線由2變?yōu)?，工作點(diǎn)由A變?yōu)锽，總流量由GA增加到GB，揚(yáng)程由HA上升到H

6、B，即管網(wǎng)的資用壓頭ΔH７增大，總流量G增大。此時(shí)管網(wǎng)水壓變化如圖1-3所示，虛線為變化前的圖形，實(shí)線為變化后的圖形。因?yàn)榱髁縂增大，管網(wǎng)壓力損失也增大，所以動(dòng)水壓線斜率較原水壓線陡。以下為分析的兩點(diǎn)結(jié)論：（1）由圖1-3可以看出，增加一臺水泵后，各熱力站的資用壓頭都有所增加，并且有以下的關(guān)系：ΔH1-ΔH1'>ΔH2-ΔH2'>ΔH3-ΔH3'>ΔH4-ΔH4'>ΔH5-ΔH5'（1-1）根據(jù)上式可以看出，各熱力站資用壓頭的變化，依熱力站從近到遠(yuǎn)的順序逐級遞減，反映到末端熱力站時(shí)已十分微弱，而近端則增加的較為明顯。（2）根據(jù)流體在管道中壓力損失

7、的基本計(jì)算公式：ΔH=SG2(mH2O)（1-2）其中：ΔH——單位的管段壓降S——管段的阻力特性系數(shù)，單位為Pa/(m3,h-1)2G——管段的體積流量，單位為m3/h可知：ΔH1=S1G12ΔH2=S2G22ΔH3=S3G32ΔH4=S4G42ΔH5=S5G52當(dāng)阻力特性系數(shù)S1、S2、S3、S4、S5均未改變時(shí)，各熱力站流量G與進(jìn)出口壓力差ΔH的平方根成正比。綜合以上兩點(diǎn)結(jié)論可以看出，增加水泵后，各熱力站的一次水流量均增加，增量由近端向遠(yuǎn)端依次減少。結(jié)果是增加的水量絕大部分到了不需增加水量的地方，只有小部分水量到了需要補(bǔ)足的地方。這樣就造成

8、了水力失調(diào)的進(jìn)一步惡化，同時(shí)也大大增加了能源損失。經(jīng)過以上分析，我們可以看出，對于一個(gè)較大的熱力管網(wǎng)，在阻力特性調(diào)節(jié)無效的情況下，增加水