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某集中供热系统节能技术研究及改进措施

2014-07-29    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:集中供热系统是一个系统工程,是由热源、输配管网、热用户组成的一个严密的整体,同时又是一个复杂的综合工程。集中供热管网是一个动态的流体

集中供热系统是一个系统工程,是由热源、输配管网、热用户组成的一个严密的整体,同时又是一个复杂的综合工程。集中供热管网是一个动态的流体网络系统,运 行工况受工作条件、环境、时间、制造和施工等多方面的影响。水力工况失调和管网热力损耗、水泵选型布置不合理是供热管网普遍存在的现象,如何克服水力失 调,实现供热管网的水力平衡,减少输配管网的热力损耗,提高管网的经济性、安全性和可靠性,改善供热质量,是供热行业所面临的问题。正是在这样的背景下, 笔者针对集中供热系统中管网节能的环节进行了探讨和研究,在学到的相关理论和方法的支撑下,详细地分析了吉林省某油田生活区外网的能耗情况,并对其存在的 问题进行了分析和研究,有针对性地提出改造和优化的措施。
首先对系统的混水直供方式进行了分析,提出了供水和运行方案,对其经济性进行了分析;其次对水泵在运行中的节能潜力进行发掘,提出了水泵停开运行等节能措 施;第三、研究了供热管网水力失调的形式、影响、表现及原因等内容,提出了解决水力失调问题的途径和办法;第四、结合其热网的具体情况,对热网特性进行了 分析,提出了运行调节方案,绘制了热网的调节曲线;第五、针对系统失水严重的问题分析了运行数据,提出了有针对性的解决方案。
本文的研究目的是通过分析集中供热管网系统各个环节的节能潜力,探讨一些切实可行的改造措施,提供一定的思路和方法,希望为集中供热行业做一些有价值的贡献。
关键词:集中供热、节能、混水、水力失调、运行调节、失水。

目录。
第一章绪论。
1.1课题背景。
1.2我国集中供热的发展概况。
1.3国外集中供热的发展概况。
1.4我国集中供热存在的问题。
1.5研究的内容与目的。
第二章集中供热的相关理论研究。
2.1混水直供。
2.1.1概述。
2.1.2混水供水的特点。
2.1.3混水的流量与温度的关系式。
2.1.4混水供热系统的三种基本形式。
2.2运行调节。
2.2.1供热运行调节的意义。
2.2.2供热调节的方法。
2.3循环水泵的调节控制。
2.3.1改变管路特性曲线法。
2.3.2改变水泵特性曲线法。
2.3.3水泵的变频调速。
2.4水力失调。
2.4.1水力失调产生的原因。
2.4.2解决水力失调的措施。
2.5失水。
2.5.1热网失水原因以及危害。
2.5.2热网失水经济损失分析。
2.5.3减少失水的可行措施。
第三章吉林省某油田生活区集中供热概况。
3.1供热运行概况。
3.2供热运行数据分析。
3.2.1五大系统运行情况。
3.2.2存在的问题。
第四章集中供热系统的运行优化。
4.1混水系统节能分析。
4.1.1采暖供水方案优化。
4.1.2混水系统的初调节。
4.1.3混水直供热网监控系统。
4.1.4利用混水供热应注意的问题。
4.2水泵的节能分析。
4.2.1水泵选型合理的几个要素。
4.2.2目前各泵房存在的问题。
4.2.3水泵运行改进方法。
4.3减少管网水力失调节能。
4.3.1水力失调问题分析。
4.3.2水力失调的解决方案。
4.4运行调节分析。
4.4.1运行方案比较。
4.4.2运行调节曲线的绘制。
4.5供热系统的水耗分析与节能途径。
4.5.1失水数据分析。
4.5.2实际情况分析以及建议。
第五章结论。
参考文献。
致谢。

第一章绪论。
1.1课题背景。
在各种能量消耗中,建筑是用能大户,在我国,目前城镇民用建筑供暖能耗按标准煤计算平均约为20kg/㎡,城镇民用建筑供暖面积约为65亿㎡,此项能耗约 占民用建筑总能耗的56%~58%,1996年全国能源消费总量为13.88亿吨标准煤,而建筑使用的能源约占全国商品总能耗的35%。随着现代化建设的 发展和人民生活水平的提高,舒适的建筑环境日益成为人们的生活需要。集中供热、热电联产对于节约能源、保护环境、适应国民经济的持续发展,提高人民生活水 平发挥了巨大作用,是国家大力倡导、积极扶持的产业之一。如何提高人民生活质量,改善城市居住环境,完善城市基础设施功能,稳定社会、促进城镇发展已经成 为各级政府重要的工作内容之一。因此,集中供热作为城市基础设施的组成部分,在不断加强科学管理、提高能源利用率、扩大城市热化率、保证供热效果方面既是 政府极为关注的工作,也是各地供热企业孜孜追求的目标。
目前我国正处在城市化高速发展的过程中,为适应城镇人口飞速增长的需求和不断改善人民生活水平的需要,2020年前我国每年城镇新建建筑的总量将持续保持在10亿㎡左右,到2020年,新增城镇民用建筑面积将达到100~150亿㎡。
由于人民生活水平提高,供暖需求线不断南移,新建建筑中将有70亿㎡以上需要供暖,按照目前建筑能耗水平,则需要增加的用于供暖的能量按标准煤计达1.4 亿吨/年,需增加的用电量达4000~4500亿千瓦时/年,这将给我国能源供应带来巨大压力。随着城市数量增加,城市人口增多以及人民生活水平的进一步 的提高,对供热的数量和质量要求也必然会增加和提高。国家“十一五”规划明确提出,“十一五”期间,全国单位GDP能耗要从2005年的1.22吨标煤/ 万元,下降到0.98吨标煤/万元,单位GDP要节能20%,全国要节约2.4亿吨标准煤,其中建筑节能要达到1.01亿吨标煤。城市供热系统节能是建筑 节能的重要组成部分,《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》提出节能50%的标准,所谓节能50%,其中建筑物节能率应达到30%,供热系统的节 能率应达到20%。要实现这个目标,就必须实现供热系统的节能控制。据有关资料调查显示我国供热系统目前运行水平其节能的潜力是比较大的,节能的重点是提 高管网输送效率和热源运行的平均效率。为了保证集中供热正常运行,提高系统效率,降低能耗及热能损失,同时为了提高系统稳定性,保证用户室内舒适性,应提 高管道保温性能、控制管网失水,遏制水力失调造成的热力失调[1-4]。
供热行业作为对国民经济发展有着全局性、先导性影响的基础产业,与人们的生活息息相关,由于当前能源和环保问题越来越多地受到关注,能源节约、环境保护、 经济可持续发展己成为我国的基本国策。目前,对城市供热的要求已不仅仅在于规模的不断扩大,而且对供热系统的合理性、经济性,特别是供热系统的能源有效利 用率及供热可靠性提出了更高的要求。供热系统建成后,供热企业提高经济效益的重要方面是降低运行成本,热力公司运行成本主要由热能消耗费用、热能输送(如 循环水泵和补水泵的电耗)费用以及管理和操作人员费用等项组成,前二项占主要部分。因此,建立热网微机监控与热力站自动控制系统,提高供热管理水平,消除 水力失调,节能降耗成为热力公司当前非常迫切的任务。
1.2我国集中供热的发展概况。
我国城市供热是从第一个五年计划开始发展起来的,当时将热电联产作为我国发展电力工业的重要方针之后,热电联产发展很快,新增单机6MW以上的热电机组 2.4GW,占同期新增火电机组的20%。长春第一汽车制造厂建成自备电厂后,相继在西安、石家庄、太原、吉林、哈尔滨、兰洲、包头、武汉、成都、富拉尔 基、北京出现了以热电厂为热源的集中供热系统。从1953年至1965年,我国的供热事业发展的很快,特别是热电联产,为我国的热电事业奠定了基础,但是 从1965~1980年期间,由于十年动乱的影响,整个国民经济发展缓慢,热电联产事业的发展也基本停步,新增热电机组仅有199×104KW,1980 年供热机组占火电机组容量由1965年的20%下降到11%。1980年6月,党中央提出我国能源实行开发和节约并重的方针,把集中供热特别是热电联产重 新提到议事日程上来,尤其是国务院以国发[1986]22号文件转发《关于加强城市集中管理工作的报告》以后,集中供热事业有了较大的发展,在其后颁布的 “节约能源管理暂行条例”第29条规定:“发展集中供热,应当统一规划。对现有的分散供热系统,必须积极采取措施,逐步淘汰低效锅炉,实行集中供 热”,2003年建设部出台《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》(建城[2003]148号),2006年建设部决定组织开展《城市集中供热管网 改造“十一五”规划》的编制工作,规划2006年~2010年间城市集中供热管网现状、存在问题、措施意见;城市集中供热管网改造技术方案、管网改造建设 规划、管网改造投资估算,由此可见我国政府对供热的重视。近年来,随着城市化进程的加快及保护环境、节约能源观念的增强,在借鉴国内外城市集中供热系统规 划、设计、施工、运行成功经验和失败教训的基础上,城市集中供热在“三北”地区发展很快,尤其是在国家实施西部开发战略以来,西部的很多城市相继新建、改 建或扩建了城市集中供热系统,使我国的城市集中供热系统逐步向大规模、长距离、高参数方向发展。
2001年底统计数据表明,全国663个城市中有294个城市建有集中供热系统,供热总面积已达到146328×104㎡(其中:住宅为 95799.33×104㎡);年供热量为137847×104GJ(其中:蒸汽37655×104GJ,热水100192×104GJ)。在年供热量 中,锅炉房供热量为74209×104GJ,约占74.2%,其余由热电联产工程承担;供热管道总长度达到53109km(其中:蒸汽管道9183km, 热水管道43926km),从业人数达到22万余人;严寒地区的集中供热普及率一般达到了60~90%。截止2004年,我国城市集中供热面积已达 21.6亿㎡,年供热量188086×104GJ。目前,我国集中供热热水管网的设计温度已达到150℃,设计压力为1.6~2.5MPa,最大供热半径 达19.5km,最大管径达到1400mm;蒸汽管网最高温度已达300℃,压力一般为1.OMPa,最大供热半径为6~7km,最大管径达到 1000mm。2005年的《中国城市建设统计年报》显示:我国2005年底城市蒸汽集中供热能力为106723t/h,其中热电厂为82686t/h, 占77.48%,锅炉房为23240t/h,占21.77%。供热总量为71493万GJ,热电厂为58059万GJ,占81.2%,锅炉房11927万 GJ,占16.68%,蒸汽管道长度为14772公里。
“节能”、“降耗”和“减排”是近几年来国家在各种文件中反复提及的词汇,国家明确提出实施建筑节能,改善居室条件,加强环境保护,制定了一系列技术法规和标准。
1987年9月25日原城乡建设环境保护部、国家计委、国家经委、国家建材局以(87)城设字第514号文,下达了“关于实施《民用建筑节能设计标准(采 暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)的通知”,正式提出了要在1995年以前达到采暖居住建筑在1980~1981年当地通用设计能耗水平的基础上节 能30%,这就是“八五”期间已经全面实现的建筑节能第一步的工作目标。
1996年9月建设部颁布了《建筑节能技术政策》,提出了节约建筑能耗,合理利用能源的综合系统工程措施。
1997年建设部、国家计委、国家经贸委、国家建材总局以建科[1997]37号文,下达了“关于实施《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》 (JGJ26-96)的通知”,正式提出要在“九五”(1996~2000年)期间实现建筑节能50%的第二步工作目标。
1997年11月1日我国颁布了新中国第一部《节约能源法》,其中第37条对建筑节能做了明确规定,使我国的建筑节能走上了法制轨道。
1999年11月在北京召开的第二次全国节能工作会议上又提出了“十五期间将实现第三步,再节能30%的工作目标,进一步明确了建筑节能是一项长期的技术政策。
2000年2月18日建设部第76号令发布了《民用建筑节能管理规定》,2000年10月1日起施行,严格的规定了工程建设单位、设计单位、施工单位未执行节能标准和设计规范的经济处罚办法,国家鼓励发展节能门窗的保温隔热和密闭技术。
2005年11月10日建设部第143号更新了《民用建筑节能管理规定》,鼓励发展建筑节能技术和产品,如新型节能墙体和屋面的保温、隔热技术与材料以及 节能门窗的保温隔热和密闭技术;新建民用建筑应当严格执行建筑节能标准要求,民用建筑工程扩建和改建时,应当对原建筑进行节能改造;既有建筑节能改造应当 考虑建筑物的寿命周期,对改造的必要性、可行性以及投入收益比进行科学论证。节能改造要符合建筑节能标准要求,确保结构安全,优化建筑物使用功能;鼓励发 展集中供热和热、电、冷联产联供技术及供热采暖系统温度调控和分户热量计量技术与装置;寒冷地区和严寒地区既有建筑节能改造应当与供热系统节能改造同步进 行。采用集中采暖制冷方式的新建民用建筑应当安设建筑物室内温度控制和用能计量设施,逐步实行基本冷热价和计量冷热价共同构成的两部制用能价格制度。
2006年8月6日国务院颁发国发〔2006〕29号《关于加强节能工作的决定》,指出为加快建设节约型社会,实现”十一五“规划纲要提出的节能目标,重 点行业主要产品单位能耗总体达到或接近本世纪初国际先进水平。大力发展节能省地型建筑,推动新建住宅和公共建筑严格实施节能50%的设计标准,直辖市及有 条件的地区要率先实施节能65%的标准。建立固定资产投资项目节能评估和审查制度。对未进行节能审查或未能通过节能审查的项目一律不得审批、核准,从源头 杜绝能源的浪费,对擅自批准项目建设的,要依法依规追究直接责任人的责任。
2006年9月15日建设部发布建科[2006]231号关于贯彻《国务院关于加强节能工作的决定》的实施意见指出:建立新建建筑市场准入门槛制度,对超过2万平方米的公共建筑和超过20万平方米的居住建筑小区,实行建筑能耗核准制。
完善建筑节能标准体系,组织编制建筑节能设计、施工、验收、检测、检验、评价和既有建筑节能改造、可再生能源建筑应用、建筑用能系统运行节能、节能管理等 方面的标准规范。加强节能标准设计系列图集的编制,完善建筑节能技术措施,推动直辖市及严寒寒冷地区率先实施更高的节能标准,逐步提高国家建筑节能的标 准。节能,建筑节能,建立和完善建筑能效测评标识制度。制定《建筑能效标识管理办法》及《建筑能效标识技术导则》,选择若干试点城市进行示范,总结经验, 逐步推广。建立建筑能耗统计制度。制定《建筑能耗统计标准》,掌握建筑能耗水平、建筑终端商品能耗结构、用能模式,积累建筑能耗基础数据,为制定政策提供 依据。各地应充分认识能耗统计工作的重要性,认真组织做好相关工作。推进城镇供热体制改革。加快城镇供热商品化、货币化,将采暖补贴由”暗补“变”明补 “,加强供热计量,推进按用热量计量收费制度。完善供热价格形成机制,有关部门要抓紧研究制定建筑供热采暖按热量收费的政策,培育有利于节能的供热市场。
我国”十一五“规划纲要提出单位GDP能耗在五年内要降低20%的任务必须完成,但从已经过去的状况来看,后面几年的工作更加艰巨,故两会也提出国家会加 大力度执行和监管。国务院前不久又成立节能减排小组,对高耗能、高污染的生产和经营项目更加严格限制。2000年全国能源消费总量大约为13亿吨标准煤, 为此,要求2020年一次能源消费总量控制在25亿吨标准煤左右,节能总量要达到8亿吨标准煤。为此提出了”节能优先,结构多元,环境友好,市场推动“的 中国可持续能源战略,以便达到GDP翻两番,能源翻一番的目标。基于这样的形势,把节能从国家层面上提到了前所未有的高度。
与发达国家相比,我国城镇建筑单位面积供暖能耗是同纬度发达国家的2~3倍,而建筑除供暖外的其他用能(照明、空调、家电、建筑设备等)按照单位面积比 较,却仅为发达国家的l/5~1/2,因此供暖节能应是我国建筑节能工作中潜力最大、最主要的途径,应该作为当前开展建筑节能工作的重点[5-13]。
1.3国外集中供热的发展概况。
城市集中供热在国外的发展至今已有百年的历史。由于集中供热在节约能源方面和保护环境方面的独特作用而在世界范围内受到日益广泛的重视,特别是前苏联和西北欧气候寒冷的国家。
集中供热系统最早是在18世纪的美国费城发展起来的,当时由本杰明。富兰克林(Benjamin Franklin)开发成功,这个系统从一个中心热源向附近的一些居民进行供热。1877年,世界上第一个商业化运行的集中供热系统在纽约的洛克港 (Lorkport)成功建成,该系统由博德希尔·霍利(Birdsill Holly)设计,从一个中央锅炉房向临近的一些居民和其他用户供应蒸汽,这种供热形式很快在西方发达国家得到普及,但由于当时科技水平和制造技术的限 制,锅炉容量小、效率低、污染物排放量大、供热范围极为有限。
国外城市集中供热起步较早的国家是德国。1901年在得累斯顿建立集中锅炉房,1909年建立第一个热电厂。德国在第二次世界大战后的废墟重建工作,为发 展集中供热创造了有利条件。德国的集中供热技术较为先进,如管道大多采用直埋敷设方式、装配式热力站、优化的热网运行管理和良好的热网自控设施等。目前, 除柏林、汉堡、慕尼黑等已有规模较大的集中供热系统外,在鲁尔地区和莱茵河下游,还建立了连接几个城市的城际供热系统。
城市集中供热发展较快的国家是前苏联,居世界首位。1980年原苏联的热电厂总装机容量为9600万kw。全国工业与民用的年总供热量中,70%由集中供 热方式,即热电厂和区域锅炉房供热。全国热电厂的年总供热量约为55亿GJ。由于热电联产,单就原苏联能源电力部所属的热电厂来说(占全国热电厂总装机容 量的86%)就节约了6800万吨标煤。莫斯科的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统。热电厂供热系统供热量占全市用热量的60%,其余由区域锅炉房 供热,城市的集中供热普及率高达100%,是全世界集中供热规模最大的城市。
芬兰集中供热占全国总热量的44%,热电联产占集中供热的70%。到1993年芬兰的大城市集中供热率已经达到80%,首都赫尔辛基的热化率已超过90%,成为北欧集中供热热化率最高的城市。
丹麦集中供热占总需求热量的50%,其中热电联产占30%。在丹麦,集中供热作为城市基础设施的组成部分,与电力、通信、燃气、给排水系统等受到同等的重 视和发展。1979年丹麦议会通过了”供热法“,该法要求各城市政府在分析本市能源供应的基础上制定了供热总体规划,积极推进集中供热,并最大可能地发展 热电联产。他们按大、小城市不同规模因地制宜。大城市建设了世界上大型高效热电联产、集中供热系统。首都哥本哈根有四座热电厂,装机总容量达764MW, 总供热能力为3582GJ,在小城市迅速发展小型热电联产、区域供热系统,这些小型热电厂的燃料为天然气、垃圾、稻草、沼气等,技术方案为燃气发动机、燃 气轮机和蒸汽轮机等联合循环。小型热电联产成为丹麦能源政策的重要组成部分。
瑞典的集中供热占全国总需求的34%,供热管网总长为650公里,1600万幢公寓和11万个小型建筑均与热网相连,这意昧着集中供热在瑞典的城市和人口稠密的地区得以广泛的建立。集中供热的热源包括燃煤锅炉,燃油锅炉,电加热锅炉,垃圾焚烧锅炉等。
韩国发展城市集中供热的历史与我国相当,也是始于上世纪七十年代末,上世纪八十年代中期进入快速发展阶段。韩国集中供热的规模、设计、施工、运行、管理全面引进芬兰供热先进技术,从实际出发,扬长避短,使供热系统更先进、完善。
法国集中供热占总热量的6.0%,目前约有200余个城市有了集中供热系统,向170万套住宅供热,约有150万人受益。
美国集中供热的发展经过几起几落。80年代以后发展较快。1980~1987年间总计建设各类热电厂1728座,装机容量44940MW。从地区分布情况看,美国各州都有热电厂,最集中的是加利福尼亚州,占总数的39%,其次是德克萨斯州[14-17]。
发达国家在热水系统、区域供热方面开展的时间较长,无论在经验上还是技术上都处于领先位置。在技术方面来看,国外,特别是在北欧国家,从20世纪70年代 能源危机以来,十分重视供热系统节能工作,并制定了有关政策、法规以及相配套的技术措施,己经具备了一整套成熟的供热系统运行模式。
1.4我国集中供热存在的问题。
我国集中供热给城市建设、改善人民生活方面带来了不可估量的收益,但是,由于长期受计划经济的影响,存在着供热体制、供热成本、技术水平等方面的问题。本文主要研究技术方面的问题,对于技术水平方面存在的问题分析如下:
1.管网敷设方式落后。供热管网敷设方式普遍采用管沟式,这种方式占地比较多,在城市规划管线综合安排上有一定的困难。尤其在城市中心会遇到大量的拆迁问 题,增加了大量的投资。在供热管网建设施工过程中,经常会与城市的整体建设规划产生冲突,与各相关部门的协调配合存在较大问题,增加了施工难度,阻碍了施 工进度,甚至无法实施,减缓了城市集中供热的发展速度,导致供热管道及热源的建设赶不上城市发展的需要。
2.管网夏季检修落后。城市供热系统检修手段落后,供热企业在成本、管理方面存在问题,检修不到位,用户冬季反复受到停热的影响,投诉率高,热费收取困难,导致供热企业和热用户间问题频出,用户经常投诉至媒体,供热企业给大众的印象较差。
3.供热系统的控制水平和调节水平落后。供热管网经过多年的发展已经形成规模,但是由于大多数系统没有管网监控系统,热源、热力站自动化程度低,大大降低了系统的经济性和可靠性。
4.供热系统不能适时有效地调节供热流量和供水温度。现有的供热系统只是针对设备的粗放式管理,很少考虑对整个系统主要运行参数进行监控,更没有实现对用 户(楼宇)室温的远程监测,无法准确掌握系统供热水平和质量,操作人员只能凭经验调节供热量。另外,由于没有采取气候补偿措施,在实际运行过程中依然只能 采用”看天烧火“的传统方式,即通过人工手动方式来调节供热量,不能自动地、实时地进行分时按需供热,造成采暖期初、期末大量浪费热量。
5.运行的室外管网多为枝状管网,二次系统缺乏必要的调节手段,水力失调严重。同时大部分用户不具备分户计量的手段,能源浪费现象严重。如何有效保证供热 管网的水力平衡是亟待解决的大问题,另外管网水力调节需要大量的资金、设备及人力投入,在实际操作中仍存在困难。
6.分户控制正在实施中,分户按实际用热量收取热费还在摸索阶段,虽然在全国各地进行了很多试点,很多暖通科研人员也进行了大量研究,但是收费体系、计量 方法还没有十分成熟的可供推广的经验,在建造、改造过程中资金投入等还存在很多问题,真正实现分户计量收费还需时日[8,18,19]。
1.5研究的内容与目的。
本文就吉林省某油田生活区的供热运行参数进行分析,对其供热系统运行状况进行诊断,找出存在的问题并提出相应的解决方案,帮助提高其运行效率,节约运行成本。
第二章集中供热的相关理论研究。
2.1混水直供。
2.1.1概述。
供热系统的连接一般有直接连接、间接连接、混水连接三种方式。
直接连接系统是把从热源来的热水直接接入用户管网系统,一般有两种形式:一种比较常见的方式是仅由热源、热网、热用户三部分组成;另一种是增设热力分配站 或加压站,形成一二次网,但一二次网的热媒参数完全相同。直接连接系统通常于热力入口处设置简单的计量仪表(压力表、温度计等)和关断、调节阀门,在运行 中仅仅是进行流量分配,运行调节比较容易,对运行管理人员技术水平要求较低;由于受到供水温度不能太高、流量不能太小的限制,使得一级网管径较大,管网造 价提高;首站循环水泵由于热媒参数低、流量大所以型号也较大,当循环水泵选型合理时,每万平方米水泵功率平均3kw~4kw,供热半径越大,循环水泵功率 越大,但大多数直供系统热源的循环水泵选型不尽合理,有的达到每万平方米10kW以上,电耗巨大;供水压力受承压能力的影响不能随意提高,回水受系统最高 点的限制也不能任意降低,当高差变化大时需要做特殊处理;管网任意一处大量失水就会影响整个供暖系统的安全运行,系统稳定性比较低;回水直接回到热源,水 质难以保证,易腐蚀热源设备;热媒参数单一,对于有多种热媒参数要求的系统不适用;因此,直接连接系统仅适用于热用户集中或供热距离较近的系统[20]。
间接连接的特点是一、二次网通过设置换热站互相隔离,彼此独立,一次网可以输送高温水或蒸汽,热媒参数较高,可以减少流量,一次网的管道管径较小,循环水 泵的型号也可以相应减小;而且由于互相隔离,一次网水质水量可以得到保证,有利于锅炉的运行;系统的运行调试相对简单,因此在实际供热运行中得到了广泛的 应用。
混水供热模式处于直接连接和间接连接之间,运行工况比较复杂,早期由于缺乏热网平衡设备,同时也难以解决热源对水质的要求,所以应用较少,近年来随着供热 技术的发展以及先进监控设备在供热系统中的成功应用,混水加热直供方式也慢慢的找到它自身的控制方式。混水直供因其”大温差、小流量“运行,一次网富余压 差在二次网中得以充分利用等特点,具有很大的节能空间,在热网自动控制系统配合下,其应用也得到了越来越广泛的认可[21,22]。
2.1.2混水供水的特点。
1.热损耗较小。
间接连接的方式设置换热器进行换热,在换热的过程中必然存在热量损失,需要考虑传热效率,混水直供相对于间接供热,热利用率更高。
单纯直连方式热网供水直接进入热用户,不进行混水,因此要求一级网温差与用户系统设计温差相等或接近,属于小温差大流量运行方式;混水直连方式一级网供回 水温差远大于用户系统设计温差,通过热力站的混水泵进行混水,满足二级网的循环流量,并达到热网的设计温差,实现了大温差小流量运行。
2.维护运行费用低。
结垢会导致换热器传热效率降低,解决方法就是进行除垢清洗和加大流量提高水温强化换热。除垢通常定期每隔一两年进行,部件在拆装过程中容易损坏,维修成本高,而加大流量的方式会导致水泵负担加重,电耗增加。
混水直供热力站由于没有换热器,不但在检修期间相对间接供热方式节省大量的维护费用,而且一级网的富余压差可以保留在二次网中,在二次网中转化为循环动力将热水送往各热用户。
3.初投资费用低。
单纯直连方式与混水直连方式相比,输送相同的热量、热网选取同一经济比摩阻的情况下,前者的管径要大于后者,因此单纯直连方式供热系统的热网建设投资费用较大。
间接连接的方式设置换热器,一次网二次网彼此独立,二次网需要设置单独的定压补水系统,相较于混水热力站而言,占地面积、管道以及设备投资增加。
4.混水直连方式在管径相同,经济比摩阻相同的情况下输送的热量大于直接连接的方式,可带较大供热面积,比单纯直连方式供热系统具有更大的供热能力。
5.混水直连方式热源水质不易得到保证,如采用的水处理方式不当,或根本没有水处理时(实际运行中管理不严可能存在这种情况),就会腐蚀锅炉。混水方式对二次网的水质要求较高。
6.由于采用混水换热以后,整个系统的定压均是采用一次网定压,因此,一次网压力的稳定,直接影响到整个系统运行的稳定。
7.由于在直供混水系统中既存在一级网循环泵,又存在多个热力站的混水泵,这些泵同时串联、并联在同一个大系统中,各台泵的运行工况和各种阀门的调节,都 会直接影响一级网和二级网的流量和压力的变化。运行时既要保证一级网的水力平衡和理想的水压图状态,又要保证二级网的供热量和供回水压力,因此运行调节难 度大。如果没有较好的调控设备和调节手段,就会造成严重的冷热不均或供回水压力不稳,使供热质量难以保证,并对运行人员的技术水平有较高的要求。
混水供热系统由于其控制相对较复杂,因此要想很好的运行必须有完善的控制系统,也正是因为运行控制系统相对复杂,混水系统在实际中很少得到大面积的应用。 但是随着自控系统的使用,供热运行有了”眼睛“,调控有了”依据“,安全有了”预知“,管理有了”数据“,使得混水供热系统的优越性开始显现出来 [23,24]。
2.1.3混水的流量与温度的关系式。
混合比和流量、温度具有下式的关系:
相应可知热网所需供水温度为:()ggghtttt1222=+u?
式中:u——混合比;hG——进入混水装置的回水流量,m3/h;1gG——混水装置之前热网供水流量,m3/h;gt1——热网供水温度,℃;ghtt22,——混水装置后的供、回水温度,℃。
2.1.4混水供热系统的三种基本形式。
混水供热系统有水泵旁通加压、水泵回水加压,水泵供水加压三种基本形式,如图2-1,2-2,2-3所示。
1.水泵旁通加压。
变频混水泵设置在混水旁通管路上,一次网供水管上装设流量控制阀,回水管上装设手动调节阀,利用水泵将二次网的一部分回水加压打入一次网供水中,混合形成二次网供水,另一部分回水返回一次网回水管。适用于二次网所需的供回水压力在一次网供回水压力之间。
2.水泵回水加压。
混水泵设置在二次网回水总管上,利用水泵将二次网的回水加压,一部分回水受混水旁通管路上调节阀或者一次网回水管路上调节阀(视水泵出口到一次网总回水与 到二次网供水需增压力相对大小而定)支配流入一次网供水混合加热,形成二次网供水,另一部分回水直接返回一次网回水总管。一次网供回水上设置调节阀,水泵 采用变频控制。此供热方式适用于二次网所需的回水压力在一次网回水压力以下。
图2-1水泵旁通加压混水系统图,图2-2水泵回水加压混水系统图。
3.水泵供水加压。
变频混水泵设置在二次网供水管上,一次网回水管上装设流量控制阀,供水管和旁通管上各装手动调节阀。调节流量控制阀设定好一次网的流量,同时满足二次网的 系统静压。当一次网供水压力高于二次网回水静压时,可调节一次网供水侧手动调节阀,使其阀后压力与二次网回水静压相平衡。利用水泵将二次网一部分回水及一 次网供水同时吸入,混合形成二次网供水,另一部分二次网回水直接返回一次网回水管。当一次网供水压力低于二次网回水静压时,调节旁通管上的手动调节阀,使 其阀前压力满足二次网系统静压。适用于二次网所需的供水压力在一次网供水压力以上[25-28]。
2.2运行调节。
2.2.1供热运行调节的意义。
冬季供暖是关系城市居民切身利益的大事,直接关系到社会和谐。现在的供暖企业自负盈亏,既要使居民供暖温度达到标准又要使企业的运行成本达到最低,这就要 求供暖企业挖掘内部潜力,做好供热调节工作,因此,对整个热水供热系统进行合理的供热调节就变得至关重要。热水锅炉及采暖系统运行过程中除应对运行参数、 燃烧工况进行控制与调整外,还应根据采暖季节(初冬还是严寒)、采暖时间(白天还是夜间)等情况对供热量进行调节。供热调节的目的,一是使系统中各用户的 室内温度比较适宜;二是避免不必要的热量浪费,实现热水采暖的经济运行[5,29]。
2.2.2供热调节的方法。
运行调节的方法有以下5种:
(1)质调节——改变网路的供水温度;(2)量调节——改变网路的循环水量;(3)分阶段改变流量的质调节——同一阶段流量不变;(4)分阶段改变温度的量调节——同一阶段温度不变;(5)间歇调节——改变每天供暖小时数。
2.2.2.1质调节。
在进行质调节时,只改变供暖系统的供水温度,而系统循环水量保持不变。这种调节方式,网路水力工况稳定,运行管理简便,采用这种调节方法,通常可达到预期 效果。集中质调节是目前最为广泛采用的供热调节方式,但由于在整个供暖系统中,网路循环水量总保持不变,消耗电能较多。同时,对于有多种热负荷的热水供热 系统,在室外温度较高时,如仍按质量调节供热,往往难以满足其他热负荷的要求。
带有混合装置的直接连接热水供暖系统的网路供回水温度可以按照下式计算:
式中:
nt——供暖室内计算温度,℃;'
sΔt——用户散热器的设计平均计算温差,℃;'
wΔt——网路与用户系统的设计供水温度差,℃;'
jΔt——用户的设计供回水温差,℃;Q——相对供暖热负荷比;b——与散热器型式相关的系数。
根据以上两式即可绘制出质调节的水温曲线。
质调节设计时多采用一用一备或几用几备的配泵方式,选泵原则仍按照泵组的流量不小于系统所需总流量的1.05~1.10倍,还要考虑多台泵并联时的流量下 降因素,按照单台水泵的90%确定水泵组的流量;水泵扬程为系统管路和用户满流量时系统总阻力的1.05~1.10倍进行选择,这时,对应的水泵功率已经 超过实际所需功率,再加上选泵时习惯向上一挡参数靠拢,根据公式N=0.163rVH/η(kW)可以看出,水泵在选择时已经增加了不少电耗负荷。
2.2.2.2量调节。
在进行量调节时,保持供水温度不变,改变管网的供水流量。
采用量调节可极大地节约电耗。在供热管网管道尺寸已经确定的情况下,流量与电机转数成正比,电耗与频率的三次方成正比。频率与转速的关系 为:nfSPn=60(1?)/,n为异步电动机即水泵转速,f为电源频率,Sn为异步电机转差率,一般为5%左右,P为电机绕组的极对数。可以看到,当 P和nS一定时,电机即水泵转速与输入电流的频率成正比。水泵的流量G(m/h3)、功率P(kw)和叶轮转速n(r/min)之间的关系由图2-4可以 直观的看到,水泵流量与频率也成正比,调节频率即调节转速,可由变频器直接调节循环水泵。如果流量减少30%,电功率就可节省65.7%。对于多数地区在 很长一段运行时间内用70%左右的流量运行,年减少电耗40%左右是不成问题的,节能效果可观,而且量调节对用户用热量变化的响应比质调节快得多,这是因 为质调节的温度变化从热源到用户的传递是以流速进行,而量调节是以声速传递,其响应几乎是同步的,采用关断阀、调节阀或平衡阀的方法,初投资较小。但是采 用流量调节时,随着室外温度升高,网路水流量减少过多,会引起供暖系统产生较严重的竖向热力失调。为降低电耗,在采暖系统中可以设置两台不同规格型号的循 环泵,其中一台循环泵的流量和扬程按计算值的100%选择,另一台循环泵的流量和扬程按计算值的75%选择,后者供室外温度高的情况下使用。这样可以大大 提高循环泵的运转经济指标[30]。
2.2.2.3分阶段改变流量的质调节。
分阶段改变流量的质调节是把整个供暖期按室外温度的高低分成几个阶段:
在室外温度较低的阶段中管网保持较大的流量,而在室外温度较高的阶段中管网保持较小的流量。在每一个阶段内,网路均采用一种流量并保持不变,同时采用不断改变网路供水温度的质调节。对于带有混水装置的供暖系统网路供回水温度可以按照下式计算:
式中:?——相对流量比。
在热水供暖系统中,供暖系统规模较大的系统可分为三个阶段,规模较小的系统分为两个阶段,运行调节以及泵组的设置如表2-1,2-2所示。
表2-1分三阶段改变流量的质调节。
在三阶段划分的系统中,水泵扬程为管道满流量设计扬程的100%、64%和36%,对应的理论计算水泵轴功率分别为满负荷功率的100%、51%和 22%;在两阶段划分的系统中,水泵扬程为管道满流量设计扬程的100%和51%,对应的轴功率分别为100%和42%。多种容量的循环水泵在一定程度上 可以互为备用,采用分阶段变流量的质调节时,热水供暖系统中可以不设备用泵。这种调节方法综合了质调节和量调节的优点,既较好地避免了垂直失调,又显著地 节省了电能。
由于控制技术的迅速发展,特别是变频技术为水泵的变速运行带来了方便,使得供热系统同步实行质和量的综合调节成为可能。在此基础上,又开发出多种节能辅助 设备,例如末端温控装置、气候补偿器、锅炉控制器等节能产品,这些产品与变频调速技术联用,取得很好的节能效果。
2.2.2.4分阶段改变供水温度的量调节。
在供暖系统的整个运行期间,随着室外温度的提高,分几个阶段改变供水温度,在同一阶段内供水温度不变,改变流量来进行调节。即在室外气温较低的阶段保持较高的供水温度,在气温较高的阶段保持较低的供水温度,而在每一个阶段内采用改变系统流量的量调节。
在这种条件方法中,同样按照供暖系统规模大小划分阶段,系统较大的划分为三个阶段,较小的为两个阶段,运行调节设置情况如表2-3,2-4所示。
表2-3分三阶段改变供水温度的量调节,表2-4分两阶段改变供水温度的量调节。
分阶段改变供水温度的量调节是质调节和量调节的结合,与单纯量调节方式相比,在室外温度较高的供暖阶段,通过降低供水温度,提高回水温度,增加了系统的循环流量。分阶段的变化靠热源处的气候补偿器控制,系统流量的变化靠循环水泵变速调节。
2.2.2.5间歇调节。
间歇调节是在供水温度和循环水量不变的情况下,用减少每天的供暖时数来调节的方法。在室外温度达到设计值时,热源连续供暖,随着室外温度的升高,逐渐减少 运行时间,它的前提是假设热源能在额定出力的情况下制定运行时间。如果热源达不到额定出力,将不能保证用户的供热质量。事实上要想使设备满负荷高效率的运 行,没有一套完整的监测和管理办法是绝对办不到的,故本调节方法实际上可以在室外温度较高的供暖初期和末期作为辅助调节手段来使用。
由于设计思路的保守,使得在室外计算温度时,非连续运行也能满足用户的要求,这就是目前广泛实行的间歇供暖。间歇供暖与间歇调节有着本质的区别。
间歇供暖热源容量的设计远远大于实际需要值,即使是达到室外设计温度的情况下,热源也不可能连续运行。该方式虽然初投资及运行费用较高,但从操作及保证用户供热质量等方面考虑,也还是有它一定的优点。
当采用间歇调节时,网路的流量和供暖水温度保持不变,网路每天工作总小时数n随室外温度的升高而减小,可按照下式计算:
式中:wt——间歇运行时的某一室外温度,℃;'
wt——开始间歇调节时的室外温度,℃。
当采用间歇调节时,为使网路远端和近端的热用户通过热媒的小时数相近,在锅炉压火后,网路循环水泵应继续运转一段时间。运转时间相当于热媒从离热源最近的 用户流到最远的用户的时间,因此网路循环水泵的实际工作小时数,应比式(2-6)的计算值大一些[31-33]。
2.3循环水泵的调节控制。
当集中供热系统处于部分负荷时,管网流量或阻力将小于设计工况,为保证供热质量,应对系统进行调整,以保证系统处于流量平衡和阻力平衡。对集中供热管网进行调节的主要方法有:改变管路特性曲线法和改变水泵运行特性曲线法[34]。
图2-5改变管网特性曲线图,图2-6改变水泵特性曲线图。
2.3.1改变管路特性曲线法。
改变管路特性曲线的调节方法多采用阀门节流法,它是在水泵转速不变的情况下,通过改变系统中的阀门等节流装置的开度大小,来增减管网的压力损失而使流量发生改变,由于水泵的性能曲线并未改变,仅改变工作点的位置,往往起不到节能的作用。
这一方法的优点是结构简单,操作方便,工作可靠。但是由于人为增加管网阻力,多损耗了部分能量。
2.3.2改变水泵特性曲线法。
水泵电动机属于轻型负载,常用异步电动机。异步电动机结构简单、运行可靠、价格便宜、维修方便,但与直流电动机比较,调速比较困难。目前异步电动机有笼型和绕线型两种,其调速方法主要有:
1.绕线型电动机转子串电阻调速。
2.笼型电动机定子调压调速。
3.电磁耦合器调速。
4.液力耦合器调速。
5.变极调速。
6.晶闸管串极调速。
7.变频调速。
2.3.3水泵的变频调速。
在极对数一定的条件下,通过改变供电频率可实现对电动机的调速。由于电网的频率是不能随意变动的,因此,必须通过一个变频装置即变频器来进行供电频率的调节。通常有两种变频方式:交-直-交变频和交-交变频。
1.交-直-交变频。
频率的改变是在逆变时通过控制晶闸管轮流导通、关断的快慢实现的。换流速度加快,输出交流电的频率就提高,反之,频率下降。这种变频器的晶闸管数量少,电路较简单,水泵、风机等轻负载多采用这种方法。
2.交-交变频。
变频的晶闸管多、电路复杂,功率因数较低,多用于低速大容量的拖动系统。
2.3.3.1变频调速的调节方法。
如图2-5所示,水泵以转速n1,在管网特性曲线P=SG2的管网中工作时,其工况点为1。当水泵转速减至n2时,其工况点为2。水泵的流量减小,效率基本不变。
2.3.3.2变频调速性能参数的变化关系。
假定当水泵内水的密度恒定,当水泵转速n发生变化时,水泵的流量、扬程、轴功率、效率的性能参数关系如下:
2.3.3.3变频调速优点。
变频调速具有以下优点:
1.调速过程中转差率小,转差损失小,能使笼型异步电动机实现高效调速,其他调速方法都不能获得这样的运行性能;2.其他调速方法和变频调速在低转速下节 能效果都比较明显。但在50%的相对转速下,其他调速方法的功率因数一般不超过65%,而变频调速功率因数可达到85%左右;3.在变频的同时,功率也可 以根据负载大小作相应调节;4.可以在额定电流下起动电机,因而能降低配用变压器的容量[35,36]。
2.4水力失调。
供热系统的设计水力工况与实际水力工况的不一致称为供热系统的水力失调。水力失调是供热管网普遍存在的现象,它的出现造成近端过热,远端过冷的状况,不但 降低了供热系统的效率而且恶化了供热质量,同时能耗和运行费用也大幅度增加,特别是供热面积大、管线距离长、分支节点多,用户结构复杂的大型管网就显得更 为突出。如何实现供热管网的水力平衡,消除业已失调的运行工况,提高管网的经济性、安全性和可靠性,改善供热质量是我们目前所面临的问题。为此,《中国城 镇供热技术”十五“规划和20lO年设想》及《全国供热行业”十五“科技发展课题》都将”综合并优化治理供热管网水力失调技术的研究“列为亟待解决的重大 技术问题和重点研究课题。
在供热系统中,常常用水力失调度x(实际流量与设计流量的比值)表示供热系统的水力失调程度。当x=1时,供热系统处于稳定水力工况。当x≥1或x≤1 时,供热系统的水力状况属于失调。一般水力失调可分为一致失调、不一致失调、等比失调。一致失调或等比失调,比较容易调节;如果是不一致失调,其调节过程 比较复杂。
根据管网系统状态来划分可以分为稳态失调和动态失调。各管段的阻力固定不变的管网系统为稳态系统或静态系统,上文所述水力失调是指稳态系统的稳态失调。各 管段的阻力是可调的系统就是动态系统,动态失调是指动态系统中某些管段的阻力变化时,也就是这些管段中的调控设备动作时,对其它管段所产生影响而造成的失 调。例如,系统实行分户热计量安装温控和热计量设备后,原来的稳态系统就变为动态系统。如果没有动态调控设备,当某些用户主动调节用热量或散热器恒温阀自 动动作时,就会干扰其它环路的用热量,严重的还会产生振动和噪音。这种失调弊病不是先天性的,是在各环路的调节过程中产生的,必须采用动态调控设备加以控 制和消除,否则系统将难以正常运行。值得注意的是,在动态系统中同样也存在稳态失调,假设在短时间内系统中全部用户都需要较大的流量时,例如室外气温骤降 或者供水温度不足时,若不对有利环路的流量加以控制,不利环路将得不到足够的流量,因此动态系统也要注意防止稳态失调。
系统水力失调已成为当前普遍存在又难以治愈的顽疾,直接影响供热质量。
为达到供热标准,通常设置大流量、高扬程水泵,导致热用户过热和热量浪费;如小温差运行,则电耗增加,运行成本提高。解决系统失调、改善系统水力工况,是供热企业经济运行的要求。
2.4.1水力失调产生的原因。
热网水力失调根本原因是供热管网存在阻力不平衡,从根本上来说可从三个方面来找原因:1.管网设计导致的失调;2.管网改造导致的失调;3.管网运行导致的失调[37,38]。
2.4.1.1管网设计导致的失调。
在进行管网设计时,大多数设计人员都遵循着这样的设计原则:先满足最不利点的资用压头。这样的设计使得其他各个点的资用压头过大,而且越是占据”有利“位 置的点富裕压头越大,解决的办法只能是通过调节管径或加调节阀的方式消耗掉资用压头的富裕量,而管道管径可选择种类并不多,阀门调节也是有限度的,这样必 然使流量分配偏离设计状态,导致用户冷热不均。而在设计计算过程中管道、水泵、散热器等选型常常都会习惯地采用一定的”保险“系数,这就造成了”先天性 “的水力失调。
同时还存在这样的情况:热网不断增容,不同时期由不同的设计人员进行设计,采用的耗热量指标不同,不同时期的建筑由于采用的工艺不同(如保温处理、围护结 构情况),耗热量也会有很大的区别,采用相同的指标也不准确。而且在现实情况中,要想准确计算各环路的压头阻力是比较困难的,工作量大、过程繁琐,管道阻 力基础数据落后使得大多数单位没有进行水力计算,基本是”估算“,所以水力失调司空见惯。
2.4.1.2管网改造导致的失调。
城市建设在不断发展的过程中,热网的范围也在不断地扩大,热负荷在不断的增加,供热面积扩大,管段流通能力不够,如果没有及时改造管网,而只单纯更换水 泵,加大水泵的流量和扬程,就会导致热网水平失调。而供热企业不断的扩容的过程中,有不少设计采用”估算或套用“的方法,有的虽然进行了水力计算,然而却 是局部的,而不是全网计算。在管网的局部改造过程中,增加中继泵、扩大管径等,由于没有进行详细的水力计算,水泵流量、扬程、位置以及管径的选择不当导致 水力失调。
2.4.1.3管网运行导致的失调。
当用户的热负荷发生变化时,要求各管段的流量重新分配,从而导致水力失调。热网运行状态发生变化时,如电厂供给的压力不足,热网失水严重,超过补水装置的补水能力,不能维持需要的压力,用户安装了计量装置不断进行调节等也会影响热网的稳定,造成水力失调。
2.4.2解决水力失调的措施。
由于水力失调造成供热质量下降,能耗增加,所以在管网的设计和运行中,要尽量避免水力失调的出现,对于已经出现水力失调的情况,要通过相应的措施加以解决。笔者通过对大量的文献进行研究和参考,总结出以下几点措施:[51]
1.在系统设计时,对整个热网进行水力平衡计算。大型热网和多热源联网的环网,靠手工计算是不可能的,信息技术给我们提供了进行复杂水力计算的可能性和方 法,即应用水力平衡计算软件来进行计算。注重水力计算的准确性,尤其是支线的阻力平衡,通过调整管径使不平衡率达到规定的范围,在引入口的管段上安装阻力 部件消除剩余压头;2.在用户入口或热力站设置自力式流量调节阀、自力式压力平衡阀、管网分支处设置平衡阀;3.安装微机监控系统,使系统操作趋向于简单 化、智能化、图形化,使操作人员更好对热网实行实时监控和调节。在管段上安装电动调节阀,对其压差进行有效调整和控制;4.在引入口管段上安装自力式压差 流量调节器、自力式平衡阀,在运行期进行调整,严格按设计压差和流量进行。
2.5失水。
管网失水是系统能量无谓消耗的又一大元凶。一般的管网系统都以失水率作为衡量指标,管理得当的系统能够把失水率控制在2%以内,有的较为先进的系统可以控制在0.5%,而差的则可能高达10%,这其中的能量差值巨大,具有较大节能潜力。
2.5.1热网失水原因以及危害。
供热管网失水率高的主要原因有:
1.管理单位与施工单位脱节,缺乏现场施工监理,遗留很多跑、冒、滴、漏隐患,特别是有的预留管段接头没有用盲板焊死,运行后决口狂泻失水非常严重;另一 方面,采用质量低劣管材与其配件的现象比较普遍,如配件中尤其以使用量最大的弯头最明显,因为弯头通常是应力集中所在,材质未达标则容易破损漏水。
2.由于缺乏先进的技术设备,对于热网失水的响应表现迟缓,造成处理不及时,维修不到位,热网系统带病运行,致使陈旧失修热网的跑、冒、滴、漏现象比较严重。
3.用户窃用热网水造成失水。其中比较普遍的有:一些浴池和饭店等用于洗浴和刷洗餐具与擦拭桌椅和冲洗地面;一些居民则窃水用于洗衣、洗脸甚至洗浴、拖地冲厕所等,甚至有的用户从散热器顶端私自接出一根管子拉至坐便器放水冲卫生间,而且常年不关闭。
4.有些用户发现散热器温度较低时,认为是系统存气造成的,习惯性地对散热器进行放水,以期排掉气体放掉低温水,这种现象在室外温度较低时很明显,但开阀 放水不能从根本上解决问题。因此,运行管理过程中对于室温达不到要求的用户,要认真排查原因,及时有针对性地解决问题,另一方面要加强宣传,使用户在有问 题时及时和维修人员联系,而不是私自放水;同时,也要加强供热维修人员的培训工作,提高他们对系统工作理论的认识,以免错误指导用户。
5.一些换热站擅自从一次网向漏损系数较大的二次网补水,造成其跑、冒、滴、漏等现象严重。
6.未按规划设计要求的标准间距设置分段阀门,导致事故发生时放水量大。
7.有些室内供热管道在设计时考虑到室内美观和装修,一般暗装于木地板、地砖、石材下面的垫层。该垫层空间高度目前几乎全部约为50 mm左右,不具备设置低点泄水阀和逆止阀的施工安装条件,一旦发生泄漏,通常在泄漏水充满该垫层空间,而且溢出以后才发现,检修前必须清除该户室内系统的 所有热网水。
同时很多散热器采用铸铁砂型制造,内腔粘砂难以清除干净,往往导致计量系统不能正常工作,频繁的检修造成热水网的大量损失,部分富裕的用户则使用美观的铝 制或钢制柱型、板型、扁管型散热器,但是缺乏可靠内防腐设施,导致发生泄漏。一些由于各种原因未交费的用户,为不受挨冻之苦则违法强撬锁闭阀,造成大量失 水。
8.热网采用无补偿直埋铺设管道时,其最小覆土深度小于标准规定,导致管道受压破坏出现漏、泄水。
失水造成供热质量下降,供热过程中损失多少水就必须补充多少水,但损失的是热水,补充的则是冷水,冷热水温度的差异必然导致供热质量下降,致使一部分热用户在寒冷的冬天室内温度达不到要求,严重影响了室内的热舒适性,用户投诉供热单位,造成供需之间的矛盾。
为了补充失水,就要不断地补水,有些供热单位不按照规章操作,直接补充自来水,其后果就是导致锅炉腐蚀结垢,管道生锈,从而降低供热设备和管网的使用寿命。
目前一些供热系统失水严重,造成的能源浪费也很严重,给正常供热工作带来很大困难。
2.5.2热网失水经济损失分析。
1.失水处理成本。
按全自动软水器水处理为例,生产1t软化水的成本包括自来水、树脂消耗、食盐消耗等,目前成本约8.5元/t。
2.失水耗热。
按设计供水温度为85℃,补水平均温度5℃计算,按每kg水升高1℃需要吸收4.2kJ的热量,则每t补水耗热量为0.336GJ,每kg标准煤的发热量 为29307.6kJ(0.0293GJ),则每t热水的补水热损失为0.336/0.0 293=11.47kg标准煤。若锅炉平均运行效率为75%,则每损失1t热水需要多消耗16.38 kg标准煤。
可见,失水耗热的损失是很大的。参考某市分户计量二部制热价收费标准,每GJ热价为32元。则每t补水热价为:32×0.336=10.75元,故每t软化热水价值为8.5+10.75=19.25(元)[39]。
2.5.3减少失水的可行措施1.加强现场施工管理,彻底消除隐患,严禁采用质量低劣管材及其配件与不合理工艺。
(1)按规划设计要求的标准间距设置分段阀门,采用不预热的无补偿直埋敷设管道时,其最小敷土深度必须符合标准规定,否则必须采取相应保护性防荷载措施,从根本上防止管道被压坏而产生的泄漏失水。
(2)加强采暖期前的工程检查,特别是预留管段接头应当一律用盲板焊死,严防运行后

 
关键词: 研究 改进 措施 技术 节能
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