供熱循環(huán)控制與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

供熱循環(huán)控制與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用供熱循環(huán)控制與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用濟寧四和供熱有限公司孔令軍摘要：本文闡述了供熱循環(huán)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容，合理選擇設(shè)備參數(shù)，做到站網(wǎng)匹配運行。結(jié)合變頻控制、混水循環(huán)及流量平衡等新技術(shù)的應(yīng)用，理論結(jié)合實踐，提高供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞——節(jié)能優(yōu)化設(shè)計變頻控制水力平衡供熱節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展不僅是一個地區(qū)或企業(yè)經(jīng)濟效益的決定因素，更是國家加強環(huán)保建設(shè)，堅持科學(xué)發(fā)展觀，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要體現(xiàn)。2000年以來，各地不斷深化供熱體制改革，加強集中供熱新技術(shù)的應(yīng)用與普及，變頻控制、混水循環(huán)及流量平衡閥的應(yīng)用，有效地降低了供熱系統(tǒng)的電力消耗。國家對建筑節(jié)能規(guī)范也提出新的要求，加強外墻保溫，進一步降低能耗標準，促進了供熱系統(tǒng)的低碳（低耗熱量）運行。本文圍繞降低能耗，平衡水力兩個方面進行分析，以達到優(yōu)化配置供熱系統(tǒng)的目的。一、循環(huán)水管網(wǎng)與水泵設(shè)計選型的匹配（一）優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計參數(shù)，選擇合適的比摩阻。1、主干線平均比摩阻RPj，可取30～70Pa/m；對于間接連接管網(wǎng)RPj值可高達100Pa/m，但要進行經(jīng)濟技術(shù)分析；計算支線，根據(jù)其資用壓力確定其管徑，當DN≥400，V＜3.5m/s；DN＜400，RPj＜300Pa/m；消除支線富裕壓力，在用戶引入口處安裝調(diào)壓裝置。優(yōu)化水泵選擇與運行，選擇合適的流量與揚程。1、泵的循環(huán)流量Q和揚程H滿足要求,有10％-15％的富裕量，嚴禁富余量過大；2、宜與管網(wǎng)聯(lián)合計算，正確確定工作點，使工作點處于較高效率值范圍內(nèi)；3、水泵循環(huán)流量Q較大，宜并聯(lián),并聯(lián)臺數(shù)不宜多，盡量用同型號泵并聯(lián)。4、注意多臺并聯(lián)時的調(diào)節(jié)，能較為合理的實現(xiàn)分階段調(diào)節(jié)；5、對變流量系統(tǒng)，宜設(shè)一臺變頻泵，實現(xiàn)定速水泵與變速水泵并聯(lián)運行。6、在首站的循環(huán)泵，宜采用蒸汽驅(qū)動水泵，不僅可能高能源利用效率，還可以方便調(diào)節(jié)。（三）優(yōu)化換熱站設(shè)計與運行，推廣混水換熱技術(shù)1、混水循環(huán)供熱系統(tǒng)的優(yōu)點混水循環(huán)打破了傳統(tǒng)換熱方式只存在熱交換的模式，采用水—水質(zhì)交換，大大提高了供熱效率，使一次網(wǎng)能量差100%地轉(zhuǎn)化到二次網(wǎng)系統(tǒng)，提高了一次網(wǎng)供回水溫差，增大了供熱能力。同時能夠充分利用一次網(wǎng)壓力流量，減小了混水泵（循環(huán)泵）的過流流量和揚程，從而節(jié)省了運行費用。由于混水換熱站沒有換熱器，只有簡單的混水裝置，且無定壓系統(tǒng)，故減少了設(shè)備初投資。同時，一次網(wǎng)、二次網(wǎng)通過混水泵、回水增壓泵聯(lián)動運行，更有利于二次網(wǎng)的水力調(diào)節(jié)和溫度控制，達到優(yōu)化運行的目的。而水泵作功的功率為P=△PQ=Q2R因為Q∝n，所以水泵的功率P∝n2綜上理論分析和實際測定可以得出變頻器控制水泵運行的優(yōu)點如下：1、在管網(wǎng)運行方面——對循環(huán)泵電機實現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)后，在滿足系統(tǒng)所需流量的情況下，電機、水泵轉(zhuǎn)速降低，低于工頻運行根據(jù)水泵的功率P∝n2，系統(tǒng)往往能節(jié)電30%——50%，節(jié)能效果十分明顯。同時，變頻系統(tǒng)根據(jù)水壓波動實現(xiàn)了對流量的自動調(diào)節(jié)，系統(tǒng)運行趨于穩(wěn)定，供熱效果良好。2、對于電機、水泵本身——兩者實際運行轉(zhuǎn)速往往低于工頻轉(zhuǎn)速，因此減小了機械摩擦。電機直接啟動時,啟動電流為額定電流的4-6倍,而變頻調(diào)速后啟動電流是額定電流的1/4,改善了電動機的啟動性能,減少了啟動電流對電氣設(shè)備的沖擊,延長了設(shè)備的使用壽命。（三）以我公司某換熱站為實例說明變頻應(yīng)用的節(jié)能效果l、設(shè)備情況:1#-2#水泵:KQL125/185-30/2配套電機:380V30KW3#-4#水泵:KQL100/185-18.5/2配套電機:380V18.5KW2、水泵運行情況:2#、3#、4#運行,1#備用2#水泵閥前壓力0.48Mpa；無進出口閥門開度；3#水泵閥前壓力0.5Mpa；進口閥門開度100%,出口閥門開度100%；4#水泵閥前壓力O.5Mpa；進口閥門開度100%,出口閥門開度100%；總管壓力值為0.51Mpa；回水溫度:33°C出水溫度:40°C2、測算結(jié)論：根據(jù)泵組設(shè)備參數(shù)和運行數(shù)據(jù),運用泵站目標電耗技術(shù)進行分析測算,在現(xiàn)有工況下,該泵組實現(xiàn)節(jié)電比例39.2%(此結(jié)果為實際結(jié)果的80%)左右,運行時間按全年120天,每天運行24小時,節(jié)電量約為9萬度左右。控制方式:應(yīng)用目標電耗技術(shù)配上380V、30KW變頻器并開一臺大工頻。溫差從6°C度拉大到9°C度,最小壓差10m時,實際節(jié)電比例42%,節(jié)電量9萬度電三、供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)水力平衡的概念：各用戶實際得到的流量與其需求的流量相同。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)：各用戶的相對流量比僅取決于網(wǎng)路各管段和用戶的阻抗，而與網(wǎng)路流量無關(guān)。第d個用戶與第m個用戶（m＞d）之間的流量比，僅取決于用戶d和用戶d以后各管段和用戶的阻抗，而與用戶d以前各管段和用戶的阻抗無關(guān)。1、以幾種常見的水力工況變化情況為例，利用水壓圖，定性地分析水力失調(diào)的規(guī)律性。如圖所示為一個帶有五個熱用戶的熱水網(wǎng)路。假定各熱用戶的流量已調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。如改變閥門A、B、C的開啟度，網(wǎng)路中各熱用戶將產(chǎn)生水力失調(diào)。同時，水壓圖也將發(fā)生變化。（1）閥A節(jié)流：關(guān)小閥A，管網(wǎng)總流量減小，由于1-5用戶的阻抗關(guān)系不變，各用戶資用壓頭等比減少，所以流量是一致等比減少失調(diào)（2）閥B節(jié)流：關(guān)小閥B1、2用戶是非等比失調(diào)，資用壓頭增加，流量增大；3、4、5用戶資用壓頭減小，流量減少，一致等比減少失調(diào)。（3）閥門C關(guān)閉時的水力工況對于用戶4和5，是等比的一致失調(diào)。對于用戶1和2，將是不等比的一致失調(diào)。2、提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的主要方法：（1）相對地減小網(wǎng)路干管的壓降：適當增大網(wǎng)路干管的管徑，選用較小的比摩阻R值，增大靠近動力的網(wǎng)路干管的直徑：（2）相對地增大用戶系統(tǒng)的壓降：增大用戶系統(tǒng)的壓降，可以采用水噴射器，調(diào)壓板，安裝高阻力小管徑閥門等措施。（3）在運行時應(yīng)合理地進行網(wǎng)路的初調(diào)整和運行調(diào)節(jié)，應(yīng)盡可能將網(wǎng)路干管上的所有閥門開大，而把剩余的作用壓差消耗在用戶系統(tǒng)上。（4）對于運行質(zhì)量要求高的系統(tǒng)，可在各用戶引入口處安置必要的自動調(diào)節(jié)裝置。3、管網(wǎng)系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)初調(diào)節(jié)的定義：安裝完的管路系統(tǒng)在投入使用時，因安裝偏差等諸多原因造成管網(wǎng)阻力特性的變化引起水力失調(diào)，可通過調(diào)整調(diào)節(jié)裝置的開度，對各管段的阻力特性和流量進行一次全面的調(diào)整。一般在管網(wǎng)使用之初需要對管網(wǎng)進行全面調(diào)節(jié)，又稱為管網(wǎng)系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)。（1）比例調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)原理：對上游管段調(diào)節(jié)，被調(diào)管段下游用戶之間的流量分配比例不變。調(diào)節(jié)方法：A、以最小流量用戶為基準，調(diào)節(jié)其他用戶流量；B、和參考用戶保持設(shè)計比例，依次類推；C、最后調(diào)總閥，使流量達到設(shè)計流量。（2）平衡閥調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)原理：A、支線內(nèi)調(diào)節(jié)任意選擇調(diào)節(jié)支線，從末端用戶開始，確定平衡閥的壓降，計算參照閥的特性系數(shù)KV和開度KV，調(diào)節(jié)閥達到設(shè)計壓降和流量。調(diào)節(jié)合作閥門，使用戶1達到設(shè)計值，調(diào)用戶2，并保持參考用戶1在設(shè)計值，依次調(diào)節(jié)逐條支線上的用戶。B、支線間的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)總閥，使最末端用戶，達到設(shè)計值，依次調(diào)節(jié)其他支線，保持最末端在設(shè)計值。優(yōu)點：每個平衡閥只需調(diào)節(jié)一次，平衡閥的壓降小，節(jié)省動力消耗。工程實例：2008年，我公司對電業(yè)局中心換熱站供熱二次網(wǎng)分支安裝河北愛能自力式流量平衡閥，關(guān)停一臺循環(huán)水泵后，循環(huán)水流量由4Kg/m2降為2.5Kg/m2，供回水溫差由8度拉大到14度，同樣滿足了供熱負荷要求，并達到了節(jié)電30%的效果，并減少了工作人員的勞動強度。變頻控制、混水循環(huán)及流量平衡等新技術(shù)的應(yīng)用，從管網(wǎng)運行的各個方面優(yōu)化系統(tǒng)配置，降低動力消耗，提高了循環(huán)系統(tǒng)的平衡能力。作為供熱節(jié)能運行的發(fā)展方向，我們還要結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，按照政府宏觀調(diào)控有關(guān)要求，配合熱計量改革，進一步做好新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。參考文獻：1、《流體力學(xué)-泵與風(fēng)機》，中國建筑工業(yè)出版社，蔡增基龍?zhí)煊?、《熱水采暖設(shè)計手冊》,山東