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      一次網混水供二次網的二級泵供熱系統
      作者: ‖ 時間:2014-3-19 ‖ 來源: ‖ 點擊:12560

       摘要 組合了一次網二級泵和混水供二次網的二種供熱方式,不用換熱設備。是目前能耗最少、投資最省、占地最小、管理最便、效果最好的二次供熱系統,可能就是二次供熱方式的終極產物。關鍵在于能否嚴格控制失水。

      關鍵詞 二級泵 混水循環泵機組 循環水平衡 失水

      1 現狀
         
      在全國供熱行業中多數單位都采用熱水鍋爐提供熱源的間接式水循環供熱系統。多年來廣大專家和業內、外精英們對此在理論和實踐上作出了不懈的努力和奮斗,新技術、新裝備等不斷推廣應用,使這一系統的綜合技術水平和經濟效益獲得較好較快的提升。又在這基礎上與時俱進,不斷技術創新,在近二年來推出了一次網二級泵(接力泵)循環系統并一舉成功,取得很好的效果和效益,得到了業內的充分認可和進一步的擴大推廣,而且對此的相關技術、設備以及二級泵分布變頻自控調節等已日趨完善、成熟,比傳統一次泵系統前進了一大步。但是在二次站還需應用換熱設備,所以一次水和二次水系統還存在換熱設備的阻力損失和熱損失,可說還美中不足。自八十年代起至今就有些供熱單位采取了一次水和二次循環水正壓混合供二次網的所謂混水供熱系統。雖然不用換熱設備,減少了這二種水循環的局部阻力和提高了一次水熱源的利用效率,從而降低了電和煤耗。但仍使用大中型高揚程大功率的一次網熱源循環水泵,存在前后工程配置與運行中互相矛盾等的老問題不說,一次熱源水在各熱力站的定量分配仍像傳統系統中由掐閥門一類手段來調節,一是前后左右難以調得均勻,二是掐閥門人為增加了局部阻力,也就是增加了水泵無效電耗。從以上分析可知現有的一次網二級泵系統和混水供熱系統二者都各具優勢,但是還尚存不足或弊端。在此情形之下,很自然地思考一個問題,為什么不能對這二者揚長避短,把二者的優勢組合起來?在這一思路驅動下,這二年來對現有的這二種新系統進行了認真分析研究,并分別建議有關用戶進行了實施,都比原有傳統系統提高和改善了供熱效果,同時節能降低了運行成本。在此基礎上,本文提出了二者優勢合而為一的《一次網混水供二次網的二級泵供熱系統》,(見圖一)供大家討論。

      2 本文系統介紹

      2.1 本文系統的一次網二級接力泵的流程和形式與現有一次網二級泵系統基本相同,也就是在鍋爐房中的一次水一級泵只負責內網的一次水的加熱循環,這一加熱水循環的起點和終點只到鍋爐房內或外部某個合適處的一次供回水干管之間連通管的兩端連通點。而一次水的二級接力泵現有二級泵系統是裝置在各熱力站熱交換器的一次水進口或出口進行接力循環,但本系統由于在各熱力站采取混水供而不用熱交換器,所以這一次水的二級接力泵的吸入管是連接在各熱力站中二次網混水循環水泵吸水母管上。這一不同點明顯優點是:由于不用換熱設備就省去了810m 的阻力損失。顯然這二級接力泵的揚程可比現有單純二級泵減小810m,就可以降低一個水泵電機檔次或變頻調節潛力更大。僅這二級泵單項可再節電約20%以上。

      2.2 本文系統的混水供,從名稱上看似乎與現有在運行的或以往相關資料中推薦的一樣,而實質上和循環流程結構等完全不一樣。而是采取無極可調至趨向零壓力的一次熱源水進入二次網混水循環泵的吸入支管中與同時進入的二次網回水進行負壓端混合,通過這二次網混水循環泵將混水全開放地送入二次網,不需掐調出口閥門,保證了最小阻力狀態,如二次網對擇取混水熱量有變化時,可變頻調節二級回水接力泵的工況回水量Q4(見圖三),就會相應改變一次熱源水的吸入量Q1,始終可保持Q4=Q1,達到一次水供回循環水平衡。既滿足了熱用戶的需要又獲得了最佳節能效果。這是現有在運行的和資料中介紹的混水供系統都做不到的。如現有在運行的混水供系統雖然也不用換熱設備等減小了二次網局部阻力1012m 似乎相同,但由于調節混水比采取掐閥門手段,勢必造成水泵的壓頭損失,使得不用換熱設備省下的1012m 阻力大打折扣?,F有相關資料中介紹的混水供系統,經客觀分析和研究,明顯可見還存在大量的水泵無效電耗。因此本文推薦的混水供系統至少可比以上現有的二種混水供系統可再節電約30%。

      3 分析對比

      3.1 與現有一次網二級泵系統比,一次水一級泵的設置形式和調節方法是完全一致的。而二級泵的配置揚程還可低810m 可降一個電機檔次,另二次網混水循環泵可低1015m 揚程,降低近2 個電機檔次。憑這二項明顯可比現有單純二級泵系統在已節電的基礎上再節省用電25%以上。

      3.2 由于本系統二次網中沒有換熱設備,就可比現有單純二級泵系統至少減少10%的熱損失,簡單地可說成至少省10%以上的煤或其它能源。又因多數單位的熱交換器在實際運行過程中堵塞狀況較普遍,嚴重降低了熱交換效率和大大增加了局部阻力,也等于影響了二種循環水泵的性能和出力,隨之帶來的是降低了供熱質量。如果將這一塊間接的影響及損失算進去,那豈止是省10%以上煤的一種數據?

      3.3 由于現有在用的混水供系統采取高壓一次水掐閥門調節混水比,一是增加了水泵無效電耗,二是很不易調節合適的混水比和各熱站的一次水分配。就必然存在前后差異和局部不熱老問題,所以為了解決此均勻問題至少多消耗一次熱源水510%,等于多耗了同等量的煤和電。尤其鍋爐房或首站中,仍采用高揚程大功率熱源循環水泵,其水泵無效電耗高、噪聲大,工程前期面積不到位時用不了,而今后如增擴些面積就不夠用,又必須換成更大的泵。所以說現有在用的混水供系統還是沒有擺脫解決這一公認的、歷來困惑著廣大業內人士的傳統頭痛問題。另外現有相關資料中推出的混水供方案,經理論分析發現,其所設計的加壓混水泵產生的無效電耗大的驚人,至少比本文混水供系統多用電約30%不說,混水比也和現有在用的混水供系統一樣不易調節,故浪費熱源多耗煤的狀況同樣存在。故本文作者認為完全沒有工程實際應用的可行性。以下針對現有的新系統和傳統老系統歸納列表估算對比:

      表一

      4 可行性及相關技術要求

      4.1 由于當前一次水二級泵分布變頻調節系統在近二年在多個單位獲得成功,不用換熱設備的大面積混水供二次網系統也在好幾個單位上馬并運行良好?,F今這二種供熱行業的節能新系統都各具節電等優點和不足,現在如何將這二種現有新系統的優點融合為一體就是本文的宗旨。但是據一般的信息反映本文新系統還無前人真正實施過,因此自然會有一串又一串的疑問和擔憂,想必也很正常。其實要解釋這一串串的質疑和擔憂很簡單,只要說現有二級泵和較大面積混水供系統存在的疑問和擔憂的實質問題是一樣的,無非主要是失水和水質處理問題。既然它們二個已成功可行了,不就是間接地證明了本文系統完全應該具備等同的可行性嗎?

      4.2 本文系統由于普遍用戶散熱器的耐壓標準大都在1.0Mpa 級以下,所以只適合供20 層以下的樓宇。若在所供區域內有20 層以上的高層,其熱力站內就必須按常規使用換熱設備,按本文系統(圖二)一次網混水與間接組合供二次網的二級泵供熱系統示意圖的基本方法去實施。只是二次網串入換熱器后將增加1012m 局阻,所以相應個別處理這二次網循環水泵的揚程即可。

      4.3 本文系統所供面積內用戶的散熱器都必須采用1.0Mpa 耐壓級的。地板供熱不受此設定,但對其耐壓試驗壓力也需大于等于1.0Mpa。

      4.4 能否采納本系統的首要關鍵是必須杜絕一次和二次網的跑冒滲漏和人為失水問題。系統總失水量最好有效地控制在0.1%以內。

      4.5 在供熱行業中無論采用哪種循環水系統,失水問題都是大忌不允許的,但是恰恰很多單位客觀存在,有的甚至還較嚴重。不過而不能因為客觀存在就認為是天經地義來因噎廢食,那一切技術創新節能新事物都將成為可望不可及的擺設。為此個人認為必須針對各單位不同的實際狀況作出調查和分析,失水問題到底出在哪一環節,認真切實有效地采取杜絕措施。無論什么供熱系統如果連這個問題也解決不好,那節能和供熱質量完全是一句空話。

      4.6 本文系統更適合新建或準備新建的供熱網,新建小區二次網是更不應該再存在老小區這些傳統失水老問題了。所以考慮到在整個供熱網中若還有一時解決不好失水問題的老區域,可以因地制宜地根據各單位的具體情況,按(圖二)做成有換熱器組合供二次網的二級泵供熱系統。也就是若失水能控制在0.15%以內的二次網按(圖一)做,暫時若還達不到此條件的二次網按(圖二)做。靈活機動,一切存在的現實疑慮和問題都能迎刃而解。

      4.7 本文系統原則上只在鍋爐房中的一次水回水干管上設置一個補水定壓泵點,水處理的水質要求與原有傳統系統要求相同。若供熱網面積特別大,熱力站很多,則按實情按需在區域中某一個或幾個熱力站中增添區域性補水定壓點。

      4.8 建議一次網和二次網水泵吸水母管上的除污器,最好應用一種立式旋轉恒定阻力損失在1.2m 以內又能自動或手動排污的新式除污器。而現有傳統的老除污器問題很大。一是影響水的清潔度,二是不能保證恒定阻力損失,在使用季節中堵塞程度不一,嚴重影響循環水泵性能和出力。廣泛的實踐反復證實除污器貌似很簡單,但恰恰是保障水循環穩定可靠的至關重要的設備。

      4.9 關于本文系統一次和二次網的一般自控調節和電腦自控聯動系統不在本文討論之中,由用戶按實情和條件自行選擇。

      4.10 本文系統的一次和二次網的管道經濟流速的設計和一次與二次網水量和熱量的配置以及水、熱平衡設計都按先進合理的標準規范實施即與現有傳統供熱網并無本質區別,故也不屬本文討論內容。

      5 模擬供10 M2 二次網和二次網混水循環泵機組

      5.1 模擬10 M2 混水供二次網(圖三),一次熱源水Q1,二次回水Q2,二次網混水循環泵出水定工況流量Q3,一次回水接力泵(二級泵)定工況流量Q4,其中Q1+ Q2= Q3,Q3Q2= Q4 ,所以Q4=Q1,因此調節一次熱源水的吸入量Q1只要調節一次回水接力泵(二級泵)的抽出回水量Q4,就會自動水平衡。

      5.2 二次網混水循環泵機組(圖四)由插入混水泵吸水支管中的彎頭朝該混水泵的吸口方向,插入的彎頭緊靠吸水支管上方頂部管壁為好。主要考慮吸水支管中通過的二次回水的速度V≤2m/s,插入多了就會減小過流面積增加流速和阻力。因此插入的一次水管徑和插入多少以及水泵吸水支管內徑互相之間都應有合理的配置,本文對此不作深入介紹。

      5.3 設定二次水單耗4kg/M2,供二次網10 M2 400m3/h。這一循環水量也是應地制宜的,用戶可根據各二次網的實情相機設定選擇。在這400m3/h 的二次網供水量中,一次熱源水量的混入比例是按單位平均受熱量的需求和一次熱源水溫度高低而設定最高值的,現模擬比例為13,但實際運行可按需變頻無極調節的。

      5.4 在二次網的回水母管上裝有2 臺不同功能的水泵,其一為一次網回水接力泵(二級泵),其二為二次網混水循環泵。二級泵送回一次網的定工況水量Q4等于被吸入二次網混水循環泵的一次熱源水量Q1,二次網的循環水量Q3 被二級泵抽送走Q4 后等于Q2,又Q1 Q2 混合后等于Q3。就這樣周而復始地循環,自動達到水平衡。

      5.5 這一次網回水接力泵(二級泵)由變頻手動或自控調節,一是為了隨二級泵抽送出水量Q4 的變化來決定滿足一次熱源水量Q1 的需求,二是為了二級泵的揚程(壓力)控制到恰到好處,使得一次熱源水到達插入二次網混水循環泵吸入支管中的彎頭出口界面上的余壓頭幾乎等于零。

      5.6 在失水量控制在0.15%以內的二次網區域中,原則在各熱力站內不設補水泵點,如果有必需則可幾個二次站區域性的設置一個補水定壓泵點,總之按需而定。

      5.7 二次網混水循環泵機組可按(圖四)的結構形式除水泵外自行配置接管,也可按圖的要求向專業廠訂購圖四機組。

      6 結束語
         
      由于本文討論的新系統,目前看畢竟還是初步設想,盡管這一設想也是建立在現有二級泵和混水供二種系統已成功基礎上的,僅把這二者的優點實施了組合,具備同等的可行性。但歸根結底還是個節能降耗的新生事物,勢必還需與廣大業內技術精英們通力合作,進一步深化探索研究和實踐。所以本文的推出,意在拋磚引玉,懇請大家一起提高理論研究,共同實踐出成果出效益,為我們的行業錦上添花。又由于本文作者水平所限,難免有不妥之處,企盼大家予以嚴格修正。

       

       

       

       

       

       


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