供熱系統(tǒng)多級(jí)泵技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

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(1.哈爾濱市熱力公司，哈爾濱 150001; 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150001)

0 引 言

哈爾濱市熱力公司供熱二公司為大型區(qū)域鍋爐房，該網(wǎng)熱源為復(fù)華鍋爐房，總供熱面積為191.6(174.7)萬(wàn)m2。近年來(lái)隨著煤、水、電等主要供熱成本的價(jià)格提高，運(yùn)行成本也不斷提升，致使供熱單位背負(fù)沉重的壓力，已經(jīng)影響到企業(yè)的生存和發(fā)展。必須要采取技術(shù)創(chuàng)新和新技術(shù)應(yīng)用來(lái)降低運(yùn)行成本[1-4]。

1 熱網(wǎng)基本情況

該網(wǎng)熱源為復(fù)華鍋爐房，總供熱面積為191.6(174.7)萬(wàn)m2。該網(wǎng)兩個(gè)供熱環(huán)路，分別為工大環(huán)路和南崗環(huán)路。工大環(huán)路供熱面積為74.02萬(wàn)m2，共有5個(gè)熱用戶分別有工大1號(hào)，工大2號(hào)換熱站，工大3號(hào)換熱站，以及兩個(gè)直供用戶省民盟和頤園村，其中最遠(yuǎn)端用戶為工大2號(hào)站，距熱源490 m。南崗環(huán)路總供熱面積為117.63萬(wàn)m2，共有48個(gè)熱用戶，最遠(yuǎn)端熱用戶為20號(hào)站，距離熱源3472.8 m，最不利熱用戶為龍運(yùn)大廈，距離熱源管長(zhǎng)為2 277 m，各用戶基本情況見(jiàn)后面流量計(jì)算表。

2 主要設(shè)備基本參數(shù)

(1)鍋爐參數(shù)表，見(jiàn)表1。

表1

(2)循環(huán)水泵性能參數(shù)表，見(jiàn)表2。

表2

3 熱網(wǎng)改造分析

3.1 負(fù)荷計(jì)算

計(jì)算取面積熱指標(biāo)為60 w/m2，各用戶采暖熱負(fù)荷見(jiàn)表1。

3.2 流量計(jì)算

改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)供水溫度為110 ℃，回水溫度為70 ℃，供回水溫差為40 ℃。由上面的設(shè)計(jì)參數(shù)和二公司提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，則可得各用戶的設(shè)計(jì)流量見(jiàn)表3。

表3 流量計(jì)算表

續(xù)表3 流量計(jì)算表

續(xù)表3 流量計(jì)算表

3 水力計(jì)算

因?yàn)楦脑斓哪康氖遣⒕W(wǎng)，將工大環(huán)路與南崗環(huán)路合用一套水泵系統(tǒng)供熱。在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，熱源阻力損失取20 mH2O，用戶資用壓頭取10 mH2O(如圖1所示)，通過(guò)計(jì)算可知。

供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下總流量為2 966.7 t/h，最不利環(huán)路壓力損失為97.8 mH2O。

當(dāng)部分用戶由電廠供熱時(shí)，此時(shí)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下的總流量為2 237 t/h，最不利環(huán)路的阻力損失為69.7 mH2O。

4 計(jì)算結(jié)果分析

(1)改造共提出三套方案。經(jīng)與運(yùn)行管理部門討論，確定采用第三套方案。

即：用原來(lái)工大環(huán)路的三臺(tái)RL350-54I泵并聯(lián)作為熱源泵，泵的揚(yáng)程為54 m，流量為1 250 t/h。

(2)當(dāng)三臺(tái)RL350-54I型水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過(guò)用Matlab對(duì)三臺(tái)RL350-54I型水泵進(jìn)行曲線擬合，可知當(dāng)水泵提供2 966.7 t/h流量時(shí)，水泵的揚(yáng)程為53.1 mH2O；當(dāng)水泵提供2 237 t/h流量時(shí)，水泵所能提供的揚(yáng)程為54 mH2O。這表明，多級(jí)泵系統(tǒng)的熱源泵在兩種工況下提供的揚(yáng)程分別為53.1 mH2O和54 mH2O。

(3)熱源的三臺(tái)泵均需要進(jìn)行調(diào)速。

(4)系統(tǒng)的零壓差點(diǎn)以后的所有用戶，均需要設(shè)置用戶加壓泵。加壓泵采用變頻調(diào)速。

(5)經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，當(dāng)所有用戶都由該系統(tǒng)供熱時(shí)，此時(shí)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，理論節(jié)電率(設(shè)備正常選擇)為26.2%；當(dāng)部分熱用戶由該系統(tǒng)供熱時(shí)，此時(shí)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比的理論節(jié)電率為18.6%。節(jié)電率只是與傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，若與原來(lái)系統(tǒng)相比的節(jié)電率應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述兩個(gè)值。

具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附表1。

5 系統(tǒng)的定壓形式

采用多級(jí)泵系統(tǒng)之后，需要對(duì)原系統(tǒng)定壓方式進(jìn)行調(diào)整。改造采用旁通管定壓。用旁通管的壓力控制變速補(bǔ)給水泵的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)的補(bǔ)水泵定壓點(diǎn)壓力，根據(jù)不氣化、不超壓、不到空的原則確定，如圖所示。

圖 定壓系統(tǒng)

6 系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)

整個(gè)采暖季，系統(tǒng)可以依據(jù)分階段實(shí)現(xiàn)等溫差調(diào)節(jié)和質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，即當(dāng)室外溫度低于某一室外溫度時(shí)，采用等溫差調(diào)節(jié)，高于某一溫度時(shí)，采用質(zhì)調(diào)節(jié)。利用水泵變頻調(diào)速手段，達(dá)到節(jié)能的目的。采用此方法，一般可以節(jié)電30%～40%。

7 其他要求

要實(shí)現(xiàn)上述節(jié)能效果，需要滿足以下條件：

(1)鍋爐房三臺(tái)循環(huán)水泵應(yīng)設(shè)置調(diào)速裝置，進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

(2)鍋爐房要設(shè)置專用運(yùn)行調(diào)節(jié)控制裝置(十一五項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的設(shè)備)。根據(jù)運(yùn)行調(diào)度指令，完成優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)。

(3)將直連用戶, 全部變?yōu)殚g連用戶。按照附表1分析結(jié)果將部分熱力站，設(shè)置用戶變速加壓泵。

(4)熱源及熱力站設(shè)置必要儀表：

①在熱源的兩個(gè)環(huán)路上設(shè)置熱量表。

②在熱源和熱力站系統(tǒng)的入口和出口處裝測(cè)溫儀表以及測(cè)壓儀表。

③熱源及熱力站一級(jí)網(wǎng)側(cè)的水泵，單設(shè)配電回路，安裝電表，測(cè)量水泵的耗電量。

8 結(jié)束語(yǔ)

多級(jí)泵系統(tǒng)方案確定后，考慮熱網(wǎng)和熱力公司的實(shí)際情況，決定分兩個(gè)階段進(jìn)行系統(tǒng)改造。第一階段對(duì)熱源按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了改造，同時(shí)對(duì)熱網(wǎng)的工大環(huán)路10個(gè)站進(jìn)行了多級(jí)泵系統(tǒng)全面改造，一期改造于2010年夏季組織實(shí)施，經(jīng)過(guò)2010～2011年冬季試運(yùn)行，工況穩(wěn)定，效果明顯，節(jié)電率超出設(shè)計(jì)預(yù)期達(dá)到21%，同時(shí)，該環(huán)路水利工況均衡，水力失調(diào)的現(xiàn)象得到明顯控制，整體取得了不錯(cuò)的效果。

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