供熱管網(wǎng)水力平衡

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1、淺談供熱管網(wǎng)水力平衡一、緒論隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體拉動(dòng)，國(guó)家建設(shè)正向基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)傾斜。近年來(lái)，集中供熱和區(qū)域供熱得以大力推廣，熱水供熱管網(wǎng)逐漸增多。但供熱管網(wǎng)在運(yùn)行中普遍存在水力失調(diào)的問(wèn)題，造成近端過(guò)熱、遠(yuǎn)端過(guò)冷的狀況。這不但降低了供熱系統(tǒng)的效率，而且惡化了供熱質(zhì)量，使得供熱系統(tǒng)能耗和運(yùn)行費(fèi)用大幅度增加。如何實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的水力平衡，消除業(yè)已失調(diào)的運(yùn)行工況，提高管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性，改善供熱質(zhì)量，是我們目前所面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題。由于管網(wǎng)系統(tǒng)的高度非線性和耦合度，對(duì)于區(qū)域熱網(wǎng)的水力失調(diào)問(wèn)題的解決比較困難。很多熱網(wǎng)建成后就存在問(wèn)題，進(jìn)行一次或多次改造后

2、，往往舊問(wèn)題剛解決，新問(wèn)題又來(lái)了。即使非常有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家，對(duì)一些老大難問(wèn)題也感到十分棘手。1.1水力失調(diào)的原因供熱管網(wǎng)水力失調(diào)是指供熱管網(wǎng)中的某些管段在運(yùn)行中的實(shí)際運(yùn)行流量與設(shè)計(jì)流量的不一致現(xiàn)象。也就是說(shuō)，供熱管網(wǎng)不能按照管段所需要的流量分配給各個(gè)用戶(hù)，導(dǎo)致不同位置用戶(hù)的冷熱不均的現(xiàn)象。產(chǎn)生水力失調(diào)的根本原因是供熱管網(wǎng)存在阻力不平衡。1.2設(shè)計(jì)導(dǎo)致的失調(diào)在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常所遵循的原則是滿(mǎn)足最不利點(diǎn)所必需的資用壓頭。這樣就會(huì)使其它管段的資用壓頭都會(huì)有不同程度的富裕量。在自然狀態(tài)下來(lái)分配各個(gè)管段流量，必然產(chǎn)生水力失調(diào)。另外，在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，管道、散熱器和

3、水泵選型都會(huì)有一定的放大系數(shù)，也加劇了這種不平衡。1.3運(yùn)行導(dǎo)致的失調(diào)系統(tǒng)中用戶(hù)用熱量發(fā)生變化時(shí)，要求各管段流量重新分配，從而導(dǎo)致水力失調(diào)。另外，由于目前絕大多數(shù)的用戶(hù)系統(tǒng)是單管順流式采暖系統(tǒng)，缺少必要的調(diào)節(jié)設(shè)備，也會(huì)導(dǎo)致水力失調(diào)。改造導(dǎo)致的失調(diào)，在熱網(wǎng)需要擴(kuò)大供熱范圍和供熱負(fù)荷時(shí)，需要對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行必要的擴(kuò)建和改造，從而導(dǎo)致水力失調(diào)。1.4解決水力失調(diào)的途徑更換大流量、高揚(yáng)程循環(huán)水泵隨著熱網(wǎng)半徑的不斷擴(kuò)大，熱網(wǎng)的水力失調(diào)現(xiàn)象將會(huì)加劇。許多運(yùn)行管理者和設(shè)計(jì)者通常采用更換大流量、高揚(yáng)程循環(huán)水泵的方法來(lái)增大末端環(huán)路的流量，以緩解管網(wǎng)的水力失調(diào)狀況。這種方法雖然可

4、以緩解末端用戶(hù)不熱的問(wèn)題，但會(huì)帶來(lái)近端熱用戶(hù)過(guò)熱的問(wèn)題。而且由于小溫差運(yùn)行，熱量浪費(fèi)嚴(yán)重，運(yùn)行成本很高。在熱用口處增加中繼泵熱網(wǎng)末端一些熱用戶(hù)不熱是因循環(huán)流量不夠，其實(shí)質(zhì)是供回水壓頭不足。于是，在效果欠佳的熱用戶(hù)入口安裝供水加壓泵，提高熱用戶(hù)的壓頭，可以作為一種解決辦法。它的特點(diǎn)是降低了循環(huán)水泵的能耗，對(duì)于供熱半徑大的熱網(wǎng)節(jié)能效果更顯著。采用這種方法也存在一定的缺點(diǎn)：如果沒(méi)有實(shí)施有效的調(diào)節(jié)，這些加壓水泵會(huì)存在“搶水”問(wèn)題，即安裝加壓水泵的用戶(hù)循環(huán)水流量增加了，而其前面的沒(méi)有安裝加壓水泵用戶(hù)的循環(huán)水流量卻明顯減少了。有時(shí)甚至為解決局部問(wèn)題，導(dǎo)致整體出現(xiàn)更多

5、問(wèn)題的現(xiàn)象。用附加阻力消除用戶(hù)剩余的資用壓頭在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，熱網(wǎng)各個(gè)用戶(hù)環(huán)路的阻力實(shí)現(xiàn)完全的平衡是很難做到的。為了消除剩余壓頭，可以采用附加阻力設(shè)備的辦法進(jìn)行解決。1.5力平衡計(jì)算在熱源產(chǎn)熱量與管網(wǎng)負(fù)荷相匹配的前提下，解決管網(wǎng)的熱力失調(diào)現(xiàn)象應(yīng)從整個(gè)管網(wǎng)的水力平衡計(jì)算入手，對(duì)各并聯(lián)支路的流量重新進(jìn)行分配，使之所載熱量與各支路的熱負(fù)荷相適應(yīng)，從而達(dá)到改善管網(wǎng)熱力失調(diào)現(xiàn)象的目的。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)水力平衡計(jì)算匹配管網(wǎng)阻力是克服水力失調(diào)的理想方法。1.6鍋爐節(jié)能減排的改造為了與發(fā)電用大型鍋爐相區(qū)別，中國(guó)把容量在65噸/時(shí)以下為工業(yè)生產(chǎn)供熱、為建筑物供暖的鍋爐稱(chēng)之為工

6、業(yè)鍋爐。據(jù)1998年工業(yè)普查統(tǒng)計(jì)，全國(guó)工業(yè)鍋爐保有量為52萬(wàn)臺(tái)、120萬(wàn)蒸噸，其中70%是蒸汽鍋爐，其余是熱水鍋爐，年耗燃料約4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。工業(yè)鍋爐型式各異，主要是層燃鍋爐（正傳鏈條爐排鍋爐多達(dá)總數(shù)的60%以上），它們的熱效率普遍較低，低于80%者居大多數(shù)，高效低污染寬煤種的循環(huán)流化床鍋爐為數(shù)很少。由于種種原因，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，制造質(zhì)量不良，輔機(jī)配套不協(xié)調(diào)，可用煤種與設(shè)計(jì)不符，運(yùn)行操作不當(dāng)?shù)?，都?huì)造成鍋爐出力不足、熱效率低下和輸出參數(shù)不合格等問(wèn)題，結(jié)果是能源消耗量過(guò)大，甚至不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。對(duì)于半新以下的鍋爐，采取技術(shù)改造措施解決問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)合理；對(duì)于接

7、近壽命期的鍋爐，則以更新為佳；究竟采取何種措施，應(yīng)以技術(shù)先進(jìn)、成熟，經(jīng)濟(jì)合理為原則，由于中國(guó)鍋爐的以上問(wèn)題比較普遍，所以，節(jié)能潛力很大，約達(dá)4000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。由于在用的工業(yè)鍋爐正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐居多數(shù)，當(dāng)前推廣應(yīng)用的節(jié)能改造技術(shù)，大部分是針對(duì)正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐的。各種技改措施分述如下。改造方案①給煤裝置改造中國(guó)的層燃鍋爐都是燃用原煤，其中占多數(shù)的正轉(zhuǎn)鏈條爐排鍋爐，原有的斗式給煤裝置，使得塊、末煤混合堆實(shí)在爐排上，阻礙鍋爐進(jìn)風(fēng)，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤，即使用重力篩選將原煤中塊、末自下而上松散地分布在爐排上，有利于進(jìn)風(fēng)，改善了燃燒狀況，提高煤的燃燒

8、率，減少灰渣含碳量，可獲得5%—20%的節(jié)煤率，節(jié)能效果視改前爐況而異，爐況越差