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技術文章

按管理標準流量運行高效供熱采暖系統

時間:2020-8-3 8:02:33   作者:李承國   來源:注冊   評論:0
內容摘要:循環水泵流量就是系統循環流量。系統循環阻力與系統循環流量平方成正比。系統循環阻力就是循環水泵揚程!豆芾怼妨髁繉\行阻力是很小的。因此,一次大管徑是節能資源!板佈h水泵選型增加《10~15mH2O》阻力..

《10~15mH2O》阻力歷史錯誤在繼續

熱源生產系統需要熱水熱能,熱源主循環水泵通過外網把熱水輸送分配到系統各熱用戶,循環水泵工作是要消耗電能的。

影響循環水泵電能消耗因素:
循環水泵能耗大小由水泵流量、揚程及工作效率決定。
循環水泵流量就是系統循環流量。系統循環阻力與系統循環流量平方成正比。系統循環阻力就是循環水泵揚程。

一次系統熱負荷及循環流量
設計熱負荷:指采暖建筑在設計室內、外溫度條件下耗熱量。系統所有建筑物耗熱量總和就是采暖系統的設計熱負荷。

設計熱指標:是系統總設計熱負荷與總建筑面積的比值。

對于采暖面積熱指標(建筑保溫性能決定)一定系統,系統熱負荷就是采暖面積與熱指標的乘積。熱負荷一定系統的循環流量與系統供回水溫差成反比。

例如:天津金泰一次網系統,采暖面積6000000㎡:

熱指標40w/㎡供回水115/70℃溫差45℃設計時:

設計負荷240MW  循環流量4571.42t/h   供水105℃   回水60℃

熱指標26.02w/㎡供回水130/70℃溫差60℃設計時:

設計負荷156.12MW  循環流量2230.3t/h   供水128.4℃   回水60℃

一次系統管網阻力:

天津金泰一次系統,是按《建設》熱負荷240MW循環流量4571.42t/h設計安裝的,因此,熱源設備及熱網管徑是足夠大的。

全國北方地區一次系統,均是按《建設》熱負荷及循環流量設計建設的。規模普遍都很大。如大慶市政多個一次網有按熱指標70w/㎡溫差45℃設計安裝的,齊、哈地區多個一次系統按熱指標50w/㎡溫差45℃設計安裝的。因此,熱源設備及熱網管徑普遍都很大。

以天津金泰一次系統為例:《建設》循環流量為4571.42t/h,《管理》循環流量2230.3t/h!督ㄔO》流量是《管理》流量的2.05倍。

《管理》流量遠小于《建設》流量。在《建設》大管徑系統上按《管理》流量運行!豆芾怼妨髁繉\行阻力是很小的。因此,一次大管徑是節能資源。

循環流量一定時,一次系統有三部分阻力:

H1---末瑞最不利用戶是板式換熱器阻力。該值由換熱器設計選型決定。
H2---外網供回水路阻力。這項值由一次管網管徑大小及管路長度決定。
H3---熱源(鍋爐)管路阻力。這項值大多經驗估算。

板式換熱器阻力小于4mH2O
換熱器類型很多,其中板式換熱器阻力為最大。
板式換熱器設計選型時,準確計算換熱面積對應設計阻力不到4mH2O。但換熱器

選型規定:選型面積要比計算面積要放大1.2~1.3倍以保換熱安全。
選型面積擴大1.2~1.3倍后,換熱器的流通截面擴大1.2~1.3倍,導致換熱阻力遠遠小于4mH2O。

鍋爐管路阻力

系統回水進鍋爐在鍋爐內部加熱,依靠的是“熱水上升冷水下降”規律自然完成的,是不需要鍋爐外部循環水泵提供動力的。

從系統循環阻力角度考慮,鍋爐本體只有一進一出鍋爐兩處閥門局部阻力。
系統回水進入鍋爐房,經《集水器、除污器、循環水泵、鍋爐、分水器等》再從鍋爐房流出來,經各設備管路流動是有阻力的。嚴格計算阻力值不大。

早在20年前出版《供熱工程》教材中已經指明,在初步估算設計時:

最不利用戶(一次外網末瑞用戶)采用《混水器混水》采暖時,熱源主循環水泵需要提供10~15mH2O資用壓頭,來保證最不利用戶《混水器混水》采暖。

最不利用戶是直供或暖風采暖用戶時,循環水泵需要提供2~5mH2O資用壓頭。
最不利用戶是水水換熱器采暖用戶時,循環水泵需要提供3~5mH2O資用壓頭。

《10~15mH2O》是最不利用戶《混水器混水》采暖時,需要熱源主循環水泵提供的備用資用壓頭。當《混水器混水》采暖的混水器設計完工得出準確資用壓頭值后,要用準確值代替《10~15mH2O》做為循環水泵揚程選型依據。

把《10~15mH2O》當成“鍋爐管路阻力”,明顯是基本概念的“南轅北轍”,是熱水采暖歷史中產生的錯誤。時至今日《供熱行業從業人員專業技能培訓教材》中,又將《10~15mH2O》當作“鍋爐管路阻力”是歷史錯誤在繼續。

客觀現實“鍋爐管路阻力”很小,在熱源主循環水泵選型增加《10~15mH2O》阻力,明顯是“無中生有”的增加,必然造成水泵揚程選型過大。

系統“大流量”狀態根源是:

本應按供回水130/70℃溫差60℃設計安裝工作鍋爐一次系統,由于設計安裝管理者專業認識責任不到位,循環水泵揚程選型過大,導致系統運行循環流量遠大于系統設計循環流量,致使系統低供回水溫度及溫差運行。
這就是“大流量小溫差”狀態產生的根源。

例一:高溫熱水鍋爐熱低效運行:
超過29MW的燃煤熱水鍋爐,額定水溫150/90℃額定熱效率85%。
高溫熱水鍋爐按供回水150/90℃溫差60℃運行時,鍋爐工作熱效率達到85%。這是高溫熱水鍋爐規范的標準工況。實際熱水鍋爐供回水溫度溫差越低,鍋爐工作熱效率就越低。

圖001----鍋爐大流量工況

供熱系統熱水鍋爐供回水溫度溫差


從圖001工況看出:

金泰一次網面積6000000㎡,按《管理》熱指標26.02w/㎡供回水溫差60℃計算,系統設計循環流量為2230.3t/h。對應系統阻力為20.73mH2O。

實際一次循環水泵《額定流量1200m3/h揚程54mH2O》運行3臺。一次網運行流

量3600t/h供回水溫度105/60℃溫差45℃時,良好滿足全部用戶采暖溫度。

實際一次循環流量3600t/h是《管理》循環流量2230.3t/h的1.61倍。一次實際循環阻力54mH2O是《管理》循環流量阻力20.73mH2O的2.6倍.

高溫熱水鍋爐“大流量”運行狀態,熱源主循環水泵電耗很大,同時鍋爐運行供回水溫度降低,工作熱效率降低,導致高溫熱水鍋爐在浪費燃料狀態工作!

《建設》循環水泵電機功率643.6kw,平米耗電0.308kw/㎡

循環水泵揚程過高根源:

影響熱源主循環水泵揚程阻力中,有《鍋爐管路》《板式換熱器》及外網管路三項阻力!跺仩t管路》和《換熱器》阻力是誤差最大的估計值,占比最大。管路阻力是誤差最小的計算值,占比最小。結局是估計阻力決定循環水泵揚程過高。

系統管網阻力過低根源:

北方地區一次網系統是按《建設》循環流量設計選擇的管徑。管徑大很正!,F在,要在大管徑一次網上運行《管理》小循環流量,一次網系統阻力必然很小。

循環水泵工況及效率:
循環水泵額定流量揚程參數與系統需要循環流量及阻力完全吻合,循環水泵工頻在額定最高效點工作。過高揚程循環水泵在過低阻力系統上工作,必然形成循環水泵工作點“右偏”。

工作點“右偏”程度越大,水泵工作效率越低。
“右偏”工作點循環水泵流量成倍大于系統設計流量,工作效率嚴重降低。這是循環水泵電能浪費的總根源。

循環水泵變頻調節時:

循環水泵流量與(頻率/50)成正比,水泵揚程與(頻率/50)2成正比,水泵軸功與(頻率/50)3成正比,水泵工作效率保持不變。
就是說:循環水泵工頻高效點工作,變頻后循環水泵仍然高效工作。循環水泵在工頻“右偏”低效工作點工作,變頻后循環水泵仍然保持低效不變。

例二:高溫熱水鍋爐高效運行:
圖002----鍋爐標流量工況

按管理標準流量運行高效供熱采暖系統


從圖002工況看出:
金泰一次網供熱面積6000000㎡,按熱指標26.02w/㎡供回水溫差60℃計算,

中國供熱信息網 http://www.465522.tw/
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