分布式循環(huán)水泵供熱系統的設計實(shí)例

節能2013年第4期二64-ENERGY CONSERVATION(總第367期)分布式循環(huán)水泵供熱系統的設計實(shí)例孫志勇,鞠松洋(沈陽(yáng)市熱力工程設計研究院,遼寧沈陽(yáng)110014)摘要:介紹分布式循環(huán)水泵供熱系統的基本構造和設計方法，主要包括循環(huán)水泵的設計、系統水壓圖的繪制及節能分析。給出分布式循環(huán)水泵供熱系統的節能率計算公式和方法,結合工程實(shí)例,對分布式循環(huán)水泵供熱系統的節能效率進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:分布式循環(huán)水泵;供熱系統;節能中圖分類(lèi)號:TU833*.1文獻標識碼:B 文章編號 :1004 - 7948(2013)04 -0064 -04doi: 103969/j. issn. 1004 - 7948. 2013.04. 016引言s_ -圾網(wǎng)在傳統供熱系統設計中,通常僅在熱源處設置白網(wǎng)循環(huán)泵循環(huán)水泵,其揚程根據最不利環(huán)路的阻力確定,各用戶(hù)通過(guò)調節閥門(mén)消耗多余的資用壓頭來(lái)進(jìn)行流定壓旁通L子樸水水箱量分配,這樣會(huì )在運行時(shí)存在過(guò)多的無(wú)效電能。熱源循環(huán)泵卜水泵為解決這一問(wèn)題,采用分布式循環(huán)水泵的設圖1 分布式循環(huán)系統構造圉計,取消了獨立的熱網(wǎng)循環(huán)泵,熱源處設置循環(huán)泵的功能是承擔熱源內部的水循環(huán),而換熱站內循環(huán)系統與傳統供熱系統的最大不同之處在于增泵既有承擔熱網(wǎng)循環(huán)泵的熱媒輸送功能,又有在熱加了均壓管和換熱站一級網(wǎng)循環(huán)泵。均壓管的作用戶(hù)建立必要的資用壓頭的功能,并能通過(guò)變頻裝用是使其管內的壓降接近為0,即均壓管內為同-壓力值,從而起到穩壓的作用,借以減少管路間水置實(shí)現變流量調節。該設計基本消除了無(wú)效電耗,且不用安裝電動(dòng)力工況的相互干擾。在熱源循環(huán)泵的出口處至均調節閥。該系統不但降低了能耗，而且有利于熱網(wǎng)壓管之間,安裝定壓旁通管(管徑為D、25 ~ D、40, .視母管管經(jīng)而定) ,其上裝設壓力傳感器和手動(dòng)平水力平衡,給熱用戶(hù)提供了非常好的保障。衡閥,壓力傳感器反映均壓管的壓力,手動(dòng)平衡閥1工程概況可調整均壓管(即壓力傳感器)的壓力值。該工程為沈陽(yáng)市長(cháng)白新城區域集中供熱工程,安裝定壓旁通管的指導思想是將均壓管的壓.規劃總供熱面積1136.25萬(wàn)m2,綜合熱指標為力值調節控制為系統恒壓點(diǎn)壓力值,其目的- -是為50W/m2,最終建設70座換熱站,供、回水設計溫了讓均壓管更好地發(fā)揮解耦作用,提高系統的工況度為130C/70C ,設計壓力1. 6MPa。熱源建設與穩定性;二是使均壓管按相鄰管段同直徑設計,不熱負荷相對應,最終規模為4臺70MW熱水鍋爐再增大管徑,有利于系統的施工安裝。和4臺90MW熱水鍋爐,供熱能力為640MW。2. 2熱源循環(huán)泵設計熱源循環(huán)泵的選擇,重點(diǎn)是確定設計揚程,即2系統設計熱源內部水中國煤化工-般取12~2.1分布式循環(huán)系統15m。而設MHCNMHG方法相同,即分布式循環(huán)系統的構造如圖1所示。為供熱系統的總設計流量,其值取決于供熱系統總2013年第4期節能(總第367期)ENERGY CONSERVATION65.熱負荷和供、回水設計溫度。循環(huán)水泵揚程、流量表1熱力系統水力計算表一般不需要 增加余量系數。換熱站供熱面積/ 熱負荷/與熱源 沿程阻力/流量/2.3換熱站一級網(wǎng)循環(huán)泵設計編號萬(wàn)m2MW距離/mmH20 t.h-換熱站內的一-級網(wǎng)變頻循環(huán)泵設置在回水管2110.5386928.3915上,這樣可以不需要采用高溫水泵,減少投資。選11s. 5300225. 707S擇2臺循環(huán)泵同時(shí)使用(不設備用) ,均為變頻，單42216314.93301臺泵的流量按設計流量的60%考慮，揚程按設計50300620. 09358揚程100%選型,設計揚程為從熱源至該換熱站的339523. 88108供、回水沿程阻力損失與站內損失之和,應根據水7.5221118. 18251力計算確定。運行初期和末期只啟動(dòng)一臺泵,最冷13.6.8157912.529月時(shí)同時(shí)啟動(dòng)2臺并保證同頻運行,若此時(shí)1臺泵.31.159801.2216發(fā)生事故,根據水泵特性曲線(xiàn),另一臺泵的流量和1.80.91471.1413揚程仍可滿(mǎn)足事故狀態(tài)下的供熱量保證率。00.5426129. 88現以最不利用戶(hù)編號為4*的換熱站為例,供2329425. 432940000 x50303114. 3610熱面積4000m0 ,則采暖熱負荷Q= 1000001937619.05MW。65350026.42 24設置2臺循環(huán)水泵,均為變頻,單臺泵流量為.582711.7112設計流量的60%，揚程為設計揚程的100%。15.59123. 2222860 x2單臺一級網(wǎng)循環(huán)泵設計流量G=130-0 >1718375. 9560% =17. 2th。824. 312. 15275519.06- -級網(wǎng)循環(huán)泵揚程為:13. 56.75307521. 0497H=Hw +Hy(1)2033. 816.9 2420 17. 7624式中:H- - -級網(wǎng)循環(huán)泵的揚程,m;13. 46.7260818. 679H。一網(wǎng)絡(luò )主干線(xiàn)供、回水管的壓力損失;14289020. 23H,-換熱站站內阻力損失,取Hy = 10m。.4 19575. 92根據水力計算得Hw =32. 73 x2 =65.46m,則6232614. 8486H=65.46 + 10 =75.46m。則單臺一級網(wǎng)循環(huán)泵選2526207913. 7818型參數為:流量18th,揚程76m,滿(mǎn)足設計要求。296919. 86273251915. 533系統水壓圖的繪制28319921.31 17該工程共建設70個(gè)換熱站,繪制其系統水壓13.5 358227.05 19圖首先確定系統的靜壓線(xiàn),靜壓線(xiàn)的確定需保證系3012.5 440732.37 17統不汽化、不倒空、不超壓。該工程采用分布式回2. 25421930.90 32水加壓設計,靜壓線(xiàn)分為控制靜壓線(xiàn)和實(shí)際靜壓3232. 73線(xiàn)?？刂旗o壓線(xiàn)的確定:以熱源標高為基準標高33中國煤化工233481+0. 0m,考慮到熱源供熱參數為130C/70C運行,YHCNMHG35393625. 86130C水汽化壓力為17. 6m,最高處換熱站比熱源.節能2013年第4期ENERGY CONSERVATION(總第367期)換熱站供熱面積/ 熱負荷/與熱源 沿程阻力/流量/循環(huán)水泵出口高10m,換熱站充水高度4m,另外考編號萬(wàn)m2MW距離/m mH2O 1.h-1慮3~5m的裕度,可以確定該工程控制靜壓線(xiàn)為2.293712. 403937m。實(shí)際靜壓線(xiàn)的確定:控制靜壓線(xiàn)與最不利環(huán)路3274523. 64供水管壓力損失及換熱站內的壓力損失之和,為實(shí)3816250920. 65.115際靜壓線(xiàn)高度。3718.526279.4565表1給出了由水力計算得到的各站沿程阻力4033231損失及流量,其中最不利環(huán)路供水管壓力損失為41381913.7332.73m,換熱站內的壓力損失為10m,可以確定該4216.4 8.22902 24. 96118工程實(shí)際靜壓線(xiàn)為79.73m。4:5.92. 953122 26. 43 4取熱源內部水循環(huán)系統的總壓力損失為15m,441524 11. 50:結合傳圖水壓圖繪制方法即可畫(huà)出該系統主干線(xiàn)52903 25. 39108水壓圖,如圖2所示。46I010156.1887-級網(wǎng)回水112.46 .47283519. 392921. 852016594.391.33網(wǎng)循環(huán)泵70 79.73..68.234S306422. 583658.23 -級網(wǎng)供水一0323523. 0672控制靜壓線(xiàn)面”7.3537 27. 280810t1000 1524 2000 30004000 4580 5000527.53912.528. 10L/m5:7. 53855 29. 42圖2熱力 系統主干線(xiàn)水壓圖54417429. 874節能分析2512.53316 21. 261795650303425 22. 30430對該系統的節能分析的主要方法是與傳統的25296.11設計方法做對比,為此需要分別計算傳統供熱系統熱源循環(huán)泵軸功率P。和分布式系統的循環(huán)泵軸功25326. 12率Pm。22085. 42假設系統供回水管道完全對稱(chēng),共有j個(gè)用6(355923. 40戶(hù),第j個(gè)熱用戶(hù)為最不利熱用戶(hù),各熱用戶(hù)的資620645.35用壓頭相等,根據特蘭根定律,則傳統供熱系統熱16774. 9401源循環(huán)泵軸功率P。的計算式為:17645.09,二2.73qH(2)Pn = 10006421237. 74H=Oh。+Oh。+H、6s2293 8. 91式中:P.-傳統供熱系統熱源循環(huán)泵的軸功率,kW;3158 12. 28q-熱源循環(huán)泵的流量,m'/h;3251 12. 5672H-熱源循環(huán)泵的揚程,m;683613 12. 91η-熱源循環(huán)泵的效率取n=70%;.4121Sh,-中國煤化工= 15m;7413013. 84sh.-fYHCNM H Gsn。= 10m;H.-最不利環(huán)路總沿程阻力損失,m。2013年第4期能.(總第367期)ENERGY CONSERVATION由表1可知,q =8143.13m'/h,H=15 +32. 73x5結語(yǔ)2 + 10 =90.46m,代人式(2) ,計算得P?！?873kW。當采用分布式系統設計時(shí),零壓差點(diǎn)位于熱源1)對于分布式循環(huán)水泵系統,換熱站越多、流出口處。此時(shí)熱源循環(huán)泵提供的揚程只用于克服量越大 、供熱距離越長(cháng),節能效果越好,節能率越熱源內部壓頭損失,此時(shí)循環(huán)泵總的軸功率為熱源大循環(huán)泵及各站一級網(wǎng)循環(huán)泵的軸功率Pm的總和。該系統運行時(shí)實(shí)際靜壓線(xiàn)較高,造成熱源補水Pm=1oO0[qSh.+ Eg(Sh, +H)] (3)2. 73泵揚程較大,耗電量增加,但是只占總耗電量的很小-部分,影響不大。式中:Pm - -分布式系統循環(huán)泵的軸功率,kW;2)零壓差點(diǎn)位于熱源出口處時(shí)，系統的節能q -熱源循環(huán)泵的流量,m/h;率最高，與供熱系統的供熱規模熱負荷分布、系統q.一第i個(gè)換熱站循環(huán)泵的流量, m'/h;形式都是無(wú)關(guān)的。H;-第i個(gè)換熱站與熱源之間的總沿程阻力3)分布式循環(huán)水泵的方案基本消除了無(wú)效電損失,m;耗,沒(méi)有多余的資用壓頭需要節流,不需要采用電η-循環(huán)泵的效率,取η= 70% ;動(dòng)調節閥。n- -熱用戶(hù)的總數;各換熱站一級網(wǎng)流量通過(guò)各換熱站內分布式Oh,-熱源內的壓力損失 ,取△h, = 15m;回水加壓泵的變頻裝置調節,可是實(shí)際工程中不可Oh,-換熱站內的壓力損失 ,取Ah。= 10m。能完全消除無(wú)效電耗,因此在站內可以設置手動(dòng)調根據表1中數據,計算得P?！?353kW,節能節閥作為變頻水泵調節能力的補充,有利于熱網(wǎng)的P.-Pm水力穩定性。1520kW,節電率β=P。=52.9%。參考文獻以上分析中計算流量是按供/回水溫度為[1]白振宇,段立豐,王磊,等.分布式循環(huán)水泵供曖系統的130C/70C時(shí)取值,但是實(shí)際運行時(shí)需要進(jìn)行運行設計[J].區域供熱2010,(4):33 -36.調節,各站的流量會(huì )發(fā)生變化。因此整個(gè)采暖期中計算循環(huán)水泵的實(shí)際軸功率時(shí),計算流量還要在設[2]李艷杰,孫豪杰,張巍分布式變頻供熱系統改造實(shí)踐計流量上乘以平均系數k。(設計篇)[J].區域供熱,2011,(4):41 -44.k=一'血[3]沈子玲.分布式變頻泵設計運行中的幾點(diǎn)體會(huì )[].硅-。式中:。--采暖室內設計溫度,取1 =18C;谷,2011,(11) :48,86.'。一采暖期室外平均溫度,取1w= -5.7C; [4]陳鳴. 分布式變頻泵供熱系統[J].煤氣與熱力,008.tw一采暖期室外計算溫度,取tw= -19C。(8) :24 -26.代人數據,得k=0.64。又根據式(2)、式(3)及表1中數據,得:[5]王棟軍,高順慶.分布式變頻泵在集中供熱系統中應用.傳統供熱系統熱源循環(huán)泵的實(shí)際軸功率P '≈的節電分析[].資源節約與環(huán)保,2009,(2):40 -42.1839kW。分布式系統循環(huán)泵的實(shí)際軸功率P'≈作者簡(jiǎn)介:孫志勇(1976-),男,遼寧沈陽(yáng)人,大學(xué),工程866kW。節能973kW,節電率β'="p" =師,從事熱力工程設計工作。收稿日期:2013 -01 -11;修回日期:2013 -02 -2452. 9% ,數值不變。中國煤化工MYHCNMHG