城市集中供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水及定壓?jiǎn)栴}研究

商 靜

（寧夏煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

隨著城市規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展，地下管線種類不斷增多，分布越來(lái)越廣，而地下管道所能利用的空間是有限的。同時(shí)，在國(guó)家和政府的大力支持下，隨著人民生活水平的不斷提高和城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，近年來(lái)集中供熱在我國(guó)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，已經(jīng)成為城市人民生產(chǎn)、生活用熱的主要方式。

1 集中供熱系統(tǒng)的補(bǔ)水

熱水供熱系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中失水是不可避免的，如果不及時(shí)補(bǔ)水，系統(tǒng)的壓力就會(huì)下降，不能保證正常運(yùn)行。熱水網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)會(huì)損失一部分水量，發(fā)生故障時(shí)還會(huì)增加額外的水量損失，對(duì)這些損失的水量應(yīng)及時(shí)予以補(bǔ)充。

以熱電廠為熱源的熱水供熱系統(tǒng)，為防止熱網(wǎng)加熱器和管道腐蝕、沉積水垢，應(yīng)對(duì)熱網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行控制。我國(guó)有些城市的熱網(wǎng)，由于補(bǔ)水率高，有的甚至直接補(bǔ)充工業(yè)水、江河水，結(jié)果使熱網(wǎng)加熱設(shè)備、管道以致用戶的散熱器結(jié)垢、腐蝕，甚至堵塞，嚴(yán)重影響供熱效率，降低了熱網(wǎng)壽命。因此，在控制熱網(wǎng)補(bǔ)水率的同時(shí)，還必須對(duì)熱網(wǎng)補(bǔ)給水的水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

規(guī)范規(guī)定：閉式熱力網(wǎng)補(bǔ)水裝置的流量，不應(yīng)小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的2%；事故補(bǔ)水量不應(yīng)小于供熱系統(tǒng)循環(huán)流量的4%。在具體工程中，可視其情況確定補(bǔ)水量。

補(bǔ)水量的上下限取值范圍取決于熱水網(wǎng)的規(guī)模、熱水溫度、熱網(wǎng)與熱用戶的連接方式等因素。具體來(lái)講，較大型的熱網(wǎng)補(bǔ)水量宜取低值，小型熱網(wǎng)取高值；熱網(wǎng)與熱用戶采用間接連接方式時(shí)，熱用戶的水量損失不用熱源補(bǔ)充，熱網(wǎng)補(bǔ)水量可取低值；反之，熱網(wǎng)與熱用戶直接連接時(shí)，熱用戶的水量損失完全從熱源處補(bǔ)充，此時(shí)的補(bǔ)水量可取高值。實(shí)際供熱系統(tǒng)僅在事故工況下需要最大補(bǔ)水量。為了滿足最不利工況要求，設(shè)計(jì)工況必須取事故工況。

2 集中供熱系統(tǒng)的定壓

1）在循環(huán)水泵停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證整個(gè)熱水系統(tǒng)中高溫水不發(fā)生汽化；

2）在循環(huán)水泵停止運(yùn)行時(shí)，熱水系統(tǒng)的靜壓線應(yīng)高于與系統(tǒng)直接連接用戶的最高充水高度；

3）在循環(huán)水泵運(yùn)行或停止時(shí)，與系統(tǒng)直接連接的用戶室內(nèi)系統(tǒng)的壓力，不得超過(guò)散熱器的允許壓力；

4）定壓裝置必須操作簡(jiǎn)單；

5）采用惰性氣體定壓時(shí)，為調(diào)整壓力所消耗的氣體量最少；

6）定壓裝置的投資最??；

7）定壓方式可靠。

2.1 膨脹水箱定壓

1）膨脹水箱定壓的原理：利用膨脹水箱來(lái)維持恒壓點(diǎn)定壓的方式稱為膨脹水箱定壓。由于水的密度變化較小，一定高度的膨脹水箱表示一定數(shù)值的靜水壓，當(dāng)忽略系統(tǒng)的漏水因素，不論供熱系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)，由于水柱高度不變，則供熱系統(tǒng)與膨脹水箱的連接點(diǎn)處的水壓維持不變，于是連接點(diǎn)即成恒壓點(diǎn)。膨脹水箱定壓利用的是靜水柱的水壓原理，因此，膨脹水箱定壓也稱靜水柱定壓。膨脹水箱除起定壓作用外，還起著容納系統(tǒng)水的膨脹量和為系統(tǒng)補(bǔ)水的作用。

2）膨脹水箱定壓的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是壓力穩(wěn)定，不怕停電，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是水箱高度受到限制，當(dāng)最高建筑物層數(shù)較高且遠(yuǎn)離熱源，或?yàn)楦邷厮釙r(shí)，膨脹水箱的架設(shè)高度難以滿足設(shè)計(jì)要求。

3）膨脹水箱定壓的適用場(chǎng)合：供水溫度低，熱用戶建筑層數(shù)較低即充水高度不高的小型熱水網(wǎng)。

4）膨脹水箱定壓注意的問(wèn)題：膨脹水箱的膨脹管與供熱系統(tǒng)的連接位置的確定即系統(tǒng)恒壓點(diǎn)的確定，是供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要技術(shù)關(guān)鍵，必須給予重視。通常選擇循環(huán)水泵的入口為恒壓點(diǎn)，即膨脹水箱膨脹管接至循環(huán)水泵的入口處。這種技術(shù)處理的最大好處是循環(huán)水泵的入口壓力直接代表膨脹水箱的水位高度，由于數(shù)值關(guān)系簡(jiǎn)單，不要復(fù)雜換算，特別有利于管理運(yùn)行人員的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視。

2.2 補(bǔ)給水泵定壓

1）補(bǔ)給水泵定壓的形式

補(bǔ)給水泵定壓方式是目前國(guó)內(nèi)集中供熱系統(tǒng)最常用的一種定壓方式。補(bǔ)給水泵定壓方式主要有三種形式：補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式、補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式、補(bǔ)給水泵補(bǔ)水定壓點(diǎn)設(shè)在旁通管處的定壓方式。

2）補(bǔ)給水泵連續(xù)定壓方式

①原理：定壓點(diǎn)設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端，利用壓力調(diào)節(jié)閥保持恒壓點(diǎn)恒定的壓力。當(dāng)恒壓點(diǎn)的壓力低于系統(tǒng)靜水壓線要求的壓力時(shí)，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)運(yùn)行著的補(bǔ)水泵將補(bǔ)水從補(bǔ)水箱中補(bǔ)入供熱系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)中水量增加，循環(huán)水泵入口的壓力即可逐漸回升到要求壓力。當(dāng)循環(huán)水泵入口壓力高于設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)小，必要時(shí)可自動(dòng)開(kāi)啟泄水調(diào)節(jié)閥，將系統(tǒng)多余水量泄入補(bǔ)水箱，使循環(huán)水泵入口壓力快速回復(fù)。

②特點(diǎn)：采用這種補(bǔ)水泵定壓方式，最大的特點(diǎn)是補(bǔ)水泵始終連續(xù)不斷的運(yùn)行，即使供熱系統(tǒng)停止運(yùn)行也是如此。

3）補(bǔ)水泵間歇補(bǔ)水定壓方式

①原理：是利用電觸點(diǎn)彈簧壓力表上的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)控制補(bǔ)水泵的啟停。當(dāng)壓力超過(guò)上限值時(shí)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)切斷電路，補(bǔ)水泵停止運(yùn)行，補(bǔ)水中斷；當(dāng)壓力低于下限值時(shí)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接通電路，補(bǔ)水泵重新啟動(dòng)，系統(tǒng)繼續(xù)補(bǔ)水。

②特點(diǎn)：由于補(bǔ)水是間歇進(jìn)行的，恒壓點(diǎn)壓力將圍繞靜水壓線的給定值在一定的允許范圍內(nèi)上下波動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行電耗減少；缺點(diǎn)是：壓力有一定波動(dòng)，直接影響補(bǔ)水泵的使用壽命。

③適用場(chǎng)合：宜使用在系統(tǒng)規(guī)模不大、供水溫度不高、系統(tǒng)漏水量較小的供熱系統(tǒng)中；對(duì)于系統(tǒng)規(guī)模較大、供水溫度較高的供熱系統(tǒng)，應(yīng)采用連續(xù)補(bǔ)水定壓方式。

4）旁通管補(bǔ)水定壓方式

①原理：定壓點(diǎn)設(shè)在旁通管上的補(bǔ)水定壓方式。在熱源的供、回水干管之間設(shè)置一根旁通管，利用補(bǔ)給水泵使旁通管某一點(diǎn)的壓力保持符合靜水壓線要求的壓力。在網(wǎng)路循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，當(dāng)定壓點(diǎn)的壓力低于控制值時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥的閥孔開(kāi)大，補(bǔ)水量增加；當(dāng)定壓點(diǎn)的壓力高于控制值時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)小，補(bǔ)水量減少。

②特點(diǎn)：可以適當(dāng)?shù)亟档瓦\(yùn)行時(shí)的動(dòng)水壓曲線，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，具有較大的靈活性。但旁通管不斷通過(guò)網(wǎng)路水，網(wǎng)路循環(huán)水泵的計(jì)算流量要包括這一部分流量，循環(huán)水泵的流量增加將多消耗電能。

2.3 氣體定壓

1）氣體定壓種類：氣體定壓常用的分為氮?dú)舛▔汉涂諝舛▔?。其特點(diǎn)都是利用低位定壓罐保持供熱系統(tǒng)恒壓。

2）氮?dú)舛▔?/p>

①特點(diǎn)：氮?dú)舛▔旱臒崴到y(tǒng)運(yùn)行安全可靠，能夠較好的防止出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象，但需要消耗氮?dú)?，設(shè)備較復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算工作量較大。

②適用場(chǎng)合：在供水溫度較高的供熱系統(tǒng)中。

3）空氣定壓

①特點(diǎn)：采用空氣時(shí)，若壓力較高，則會(huì)大量溶解空氣中的氧氣而使管道或定壓罐的內(nèi)壁受到腐蝕。

②適用場(chǎng)合：供水溫度較低的中小型供熱系統(tǒng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，由于集中供熱系統(tǒng)的供熱面積越來(lái)越大，網(wǎng)路越來(lái)越復(fù)雜，布設(shè)起來(lái)越來(lái)越困難，給設(shè)計(jì)人員以及施工人員都帶來(lái)了很大的困擾，而且供熱管網(wǎng)的投資也非常龐大，為了節(jié)約投資，達(dá)到資金的合理利用，同時(shí)為了減少工程施工的難度，加快施工的進(jìn)度，以及保證各種管線之間互不影響，合理利用地下空間，并且確保整個(gè)城市道路的暢通，單管供熱系統(tǒng)是今后可能的一個(gè)發(fā)展方向。

［1］CJJ34-2002 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，200

［2］石兆玉.供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)與控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.