一級管網(wǎng)回水溫度對集中供熱系統(tǒng)的影響

荊玲

摘 要：很多現(xiàn)代城市都對供熱系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，原有的供熱模式被改造，集中供熱系統(tǒng)被大量應(yīng)用。在全新的集中供熱系統(tǒng)之中，城市可對集中熱源加以利用，對其產(chǎn)生的熱水與蒸汽加以利用，借助管網(wǎng)對城市各個區(qū)域的供熱與采暖需求加以滿足。為了保障供熱質(zhì)量。需要注意到集中供熱系統(tǒng)受到的多個方面的影響，就一級管網(wǎng)系統(tǒng)的使用情況來說，其回水溫度會給集中供熱系統(tǒng)帶去相對明顯的影響。

關(guān)鍵詞：一級管網(wǎng)；回水溫度；集中供熱系統(tǒng)；影響

現(xiàn)代城市建設(shè)者重視基礎(chǔ)建設(shè)項目，集中供熱系統(tǒng)是城市重點的基礎(chǔ)服務(wù)項目，很多供熱工作對于城市居民來說是極為重要的。新型的集中供熱模式被運用到更多有供熱需要的城市中，其給將具有更高品位的熱源給出，還能減少供熱過程中的能源損耗，供熱帶來的環(huán)境污染問題也被解決。一級管網(wǎng)會給集中供熱系統(tǒng)帶來多個方面的影響，本文主要針對回水溫度這方面的影響展開探討。

1 一級管網(wǎng)與集中供熱系統(tǒng)使用情況分析

城市在建設(shè)與應(yīng)用集中供熱系統(tǒng)時，需要借助區(qū)域鍋爐房與熱電廠來獲取熱源，為了使整個供熱工作可保持更強(qiáng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，大規(guī)模的集中供熱系統(tǒng)中會劃分二級管網(wǎng)與一級管網(wǎng)，兩種管網(wǎng)的運行模式不同，一級管網(wǎng)常常保持高壓高溫的運行模式，小區(qū)熱力站之中的換熱器設(shè)備可將熱量有效傳遞，二次管網(wǎng)直接接收傳遞的熱量即可，二級管網(wǎng)往往保持低壓低溫的運行模式，提供制劑的供熱服務(wù)。

對集中供熱系統(tǒng)的實際能量消耗情況進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，輔機(jī)設(shè)備需消耗大量的電能，熱源廠之中的鍋爐設(shè)備會消耗大量的煤。循環(huán)水泵是核心的供熱設(shè)備，一級管網(wǎng)的實際回水溫度與供水溫度會影響其耗能水平。從熱源的角度進(jìn)行研究，可以確定循環(huán)水泵實際輸出的熱量與輔機(jī)設(shè)備耗電情況以及鍋爐設(shè)備的耗煤情況直接相關(guān)，一級管網(wǎng)的回水溫度與供水溫度不會給其帶去過多的影響。

確定一級管網(wǎng)系統(tǒng)的實際供水溫度時，會參考管網(wǎng)系統(tǒng)的最高耐溫數(shù)值。回水溫度影響該處管網(wǎng)的整體能量消耗狀況。本文的研究前提在于不改變供水溫度，調(diào)節(jié)回水溫度，使一級管網(wǎng)的回、供水溫差加大，進(jìn)而使一級管網(wǎng)可以以更加穩(wěn)定的方式輸送熱能。

2 管道公稱直徑受到的影響

對于熱水供熱系統(tǒng)，質(zhì)量流量和熱負(fù)荷的關(guān)系如下：

？椎1=cpqm？駐t

？駐t=tg1-th1

Φ1-管網(wǎng)承擔(dān)的熱負(fù)荷，W；cp-水的比定壓熱容，J/（kg·K），取4200J/（kg·K）；qm-管網(wǎng)質(zhì)量流量，kg/s；Δt-一級管網(wǎng)供水、回水溫差，℃；tg1-一級管網(wǎng)供水溫度，℃。

借助公式，可以確定，在熱負(fù)荷條件不變的前提下，一級管網(wǎng)的實際回水與供水溫差與管網(wǎng)系統(tǒng)的質(zhì)量流量呈現(xiàn)出反比的關(guān)系；如果不改變供水溫度，管網(wǎng)的質(zhì)量流量數(shù)值越小，實際回水溫度也就越低。針對集中供熱系統(tǒng)以及相應(yīng)的管材應(yīng)用情況，管道的公稱直徑與管道質(zhì)量流量也存有直接的聯(lián)系；如果不改變供水溫度與熱負(fù)荷，回水溫度因素會給管道公稱直徑帶去直接影響。在確定公稱直徑時，需參考水力計算的情況，可借助計算程序來獲取相應(yīng)數(shù)值，也可以通過查表法來完成水力計算的任務(wù)。

3 換熱器受到的影響

換熱器也是集中供熱系統(tǒng)中不能缺少的重要設(shè)備，可供選擇的換熱器種類豐富，結(jié)合當(dāng)前的熱、冷流體熱量交換原理可確定，當(dāng)前使用的換熱器主要包括蓄熱式、混合式以及間壁式三種。而給小區(qū)熱力站使用的換熱器大多為板式換熱器，應(yīng)用該種換熱器時，需明確影響其傳熱系數(shù)的主要因素，在換熱器的功率一致的條件下，平均溫差與換熱面積之間為反比關(guān)系；如果二級管網(wǎng)的回、供水溫度以及一級管網(wǎng)的實際供水溫度一致，回水溫度與換熱面積之間保持非線性的關(guān)系，換熱面積增加，回水溫度將會降低。

4 循環(huán)水泵受到的影響

Pe=■

Pe-循環(huán)水泵需要的電動機(jī)的輸入功率，kW；q-水泵流量，m3/s；p-水泵全壓，kPa；η-水泵效率，可按水泵樣本取用，本文按；照80%計算；ηm-水泵傳動的機(jī)械效率，本文按直接傳動考慮，取1.0；ηd-電動機(jī)效率，取0.9。

在小區(qū)供熱系統(tǒng)中，循環(huán)水泵將會發(fā)揮重要作用，其可將熱水直接輸送給熱力站。對水泵的實際耗電情況進(jìn)行考察時，可確定水泵的流量以及全壓與電動機(jī)輸入功率之間為正比關(guān)系，在控制水泵的實際耗電量時，需從水泵的流量與全壓設(shè)定入手。

5 工程案例分析

某城市集中供熱工程，其供熱面積為1000×104m2，供熱負(fù)荷為700MW，年最大熱負(fù)荷利用時間為2161h，熱源的供水溫度為120℃，一級管網(wǎng)設(shè)計壓力為1600kPa，熱水管網(wǎng)定壓方式選擇循環(huán)水泵入口處補水泵定壓的方式，定壓壓力為250kPa，輸送距離為10km。為方便做比較計算，本文假設(shè)只有一個700MW的小區(qū)熱力站。下面就供熱系統(tǒng)一級管網(wǎng)采用120℃/70℃（方案一）和120℃/60℃（方案二）的熱水參數(shù)做比較，分析不同的設(shè)計供、回水溫度對一級管網(wǎng)的影響。

對于一級管網(wǎng)，確定主干線管徑時，宜采用經(jīng)濟(jì)比摩阻（30～70Pa/m）計算。方案一中，Δt=50℃，設(shè)計質(zhì)量流量為3344.4kg/s，查水力計算表可得，管道公稱直徑為1000mm時，管道比摩阻為161.12Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為4116.87kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為4366.87kPa，大幅超過了系統(tǒng)的設(shè)計壓力，顯然是不合理的；取管道公稱直徑為1200mm時，比摩阻為63.06Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為1763.34kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為2013.34kPa，高于系統(tǒng)的設(shè)計壓力，因此，需要設(shè)置一級中繼泵站以將管道的壓力控制在設(shè)計壓力范圍之內(nèi)。方案二中，Δt=60℃，設(shè)計質(zhì)量流量為2787.03kg/s，查水力計算表可得，取管道公稱直徑為1000mm時，管道比摩阻為111.89Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為2935.33kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為3185.33kPa，大幅超過了系統(tǒng)的設(shè)計壓力，顯然是不合理的；取管道公稱直徑1200mm時，比摩阻為43.79Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為1300.93kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為1550.93kPa，無須設(shè)置中繼泵站即可將管道的壓力控制在設(shè)計壓力范圍之內(nèi)。從上面的分析結(jié)果可以看出，無論是方案一還是方案二，都應(yīng)選擇DN1200mm的管道。但是，在方案一中，需要設(shè)置中繼泵站一座，根據(jù)工程投資概算，此中繼泵站造價約1700×104元；方案二無須設(shè)置中繼泵站。

6 結(jié)束語

本文從多個方面研究了集中供熱系統(tǒng)受到的來自于一級管網(wǎng)的影響，同時提供了研究案例，在完善集中供熱系統(tǒng)時，需把握各種影響因素，減少集中供熱過程中的能量損耗。一級管網(wǎng)的實際回水溫度會影響到最終的供熱效果。在現(xiàn)代的供熱系統(tǒng)中，相關(guān)人員在關(guān)注供熱質(zhì)量的同時，還要對供熱帶來的節(jié)能效益與經(jīng)濟(jì)效益加以保護(hù)，在供水溫度一定的前提下，可將回水溫度降低，控制回水溫差。

參考文獻(xiàn)

[1]馬蕭蕭，田琦，王美萍.考慮管網(wǎng)溫度衰減的集中供熱系統(tǒng)熱源運行負(fù)荷預(yù)測[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2017，17（19），78-83.

[2]張倩.上安電廠供熱管網(wǎng)換熱站溫度控制系統(tǒng)研究[D].河北科技大學(xué)，2018

[3]高智亮，樊志亮，楊永峰.一級熱網(wǎng)回水為二級熱網(wǎng)補水的應(yīng)用與效果[J].煤氣與熱力，2018（4）.