節(jié)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(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例孫志勇,鞠松洋(沈陽(yáng)市熱力工程設(shè)計(jì)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(tǒng)的基本構(gòu)造和設(shè)計(jì)方法，主要包括循環(huán)水泵的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)水壓圖的繪制及節(jié)能分析。給出分布式循環(huán)水泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能率計(jì)算公式和方法,結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)分布式循環(huán)水泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能效率進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:分布式循環(huán)水泵;供熱系統(tǒng);節(jié)能中圖分類(lèi)號(hào):TU833*.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào) :1004 - 7948(2013)04 -0064 -04doi: 103969/j. issn. 1004 - 7948. 2013.04. 016引言s_ -圾網(wǎng)在傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通常僅在熱源處設(shè)置白網(wǎng)循環(huán)泵循環(huán)水泵,其揚(yáng)程根據(jù)最不利環(huán)路的阻力確定,各用戶(hù)通過(guò)調(diào)節(jié)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(yùn)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(shè)圖1 分布式循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)造圉計(jì),取消了獨(dú)立的熱網(wǎng)循環(huán)泵,熱源處設(shè)置循環(huán)泵的功能是承擔(dān)熱源內(nèi)部的水循環(huán),而換熱站內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的最大不同之處在于增泵既有承擔(dān)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(jí)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(nèi)的壓降接近為0,即均壓管內(nèi)為同-壓力值,從而起到穩(wěn)壓的作用,借以減少管路間水置實(shí)現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)。該設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)閥。該系統(tǒng)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(shè)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(diào)整均壓管(即壓力傳感器)的壓力值。該工程為沈陽(yáng)市長(zhǎng)白新城區(qū)域集中供熱工程,安裝定壓旁通管的指導(dǎo)思想是將均壓管的壓.規(guī)劃總供熱面積1136.25萬(wàn)m2,綜合熱指標(biāo)為力值調(diào)節(jié)控制為系統(tǒng)恒壓點(diǎn)壓力值,其目的- -是為50W/m2,最終建設(shè)70座換熱站,供、回水設(shè)計(jì)溫了讓均壓管更好地發(fā)揮解耦作用,提高系統(tǒng)的工況度為130C/70C ,設(shè)計(jì)壓力1. 6MPa。熱源建設(shè)與穩(wěn)定性;二是使均壓管按相鄰管段同直徑設(shè)計(jì),不熱負(fù)荷相對(duì)應(yīng),最終規(guī)模為4臺(tái)70MW熱水鍋爐再增大管徑,有利于系統(tǒng)的施工安裝。和4臺(tái)90MW熱水鍋爐,供熱能力為640MW。2. 2熱源循環(huán)泵設(shè)計(jì)熱源循環(huán)泵的選擇,重點(diǎn)是確定設(shè)計(jì)揚(yáng)程,即2系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱源內(nèi)部水中國(guó)煤化工-般取12~2.1分布式循環(huán)系統(tǒng)15m。而設(shè)MHCNMHG方法相同,即分布式循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)造如圖1所示。為供熱系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)流量,其值取決于供熱系統(tǒng)總2013年第4期節(jié)能(總第367期)ENERGY CONSERVATION65.熱負(fù)荷和供、回水設(shè)計(jì)溫度。循環(huán)水泵揚(yáng)程、流量表1熱力系統(tǒng)水力計(jì)算表一般不需要 增加余量系數(shù)。換熱站供熱面積/ 熱負(fù)荷/與熱源 沿程阻力/流量/2.3換熱站一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)編號(hào)萬(wàn)m2MW距離/mmH20 t.h-換熱站內(nèi)的一-級(jí)網(wǎng)變頻循環(huán)泵設(shè)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(tái)循環(huán)泵同時(shí)使用(不設(shè)備用) ,均為變頻，單42216314.93301臺(tái)泵的流量按設(shè)計(jì)流量的60%考慮，揚(yáng)程按設(shè)計(jì)50300620. 09358揚(yáng)程100%選型,設(shè)計(jì)揚(yáng)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(nèi)損失之和,應(yīng)根據(jù)水7.5221118. 18251力計(jì)算確定。運(yùn)行初期和末期只啟動(dòng)一臺(tái)泵,最冷13.6.8157912.529月時(shí)同時(shí)啟動(dòng)2臺(tái)并保證同頻運(yùn)行,若此時(shí)1臺(tái)泵.31.159801.2216發(fā)生事故,根據(jù)水泵特性曲線,另一臺(tái)泵的流量和1.80.91471.1413揚(yáng)程仍可滿(mǎn)足事故狀態(tài)下的供熱量保證率。00.5426129. 88現(xiàn)以最不利用戶(hù)編號(hào)為4*的換熱站為例,供2329425. 432940000 x50303114. 3610熱面積4000m0 ,則采暖熱負(fù)荷Q= 1000001937619.05MW。65350026.42 24設(shè)置2臺(tái)循環(huán)水泵,均為變頻,單臺(tái)泵流量為.582711.7112設(shè)計(jì)流量的60%，揚(yáng)程為設(shè)計(jì)揚(yáng)程的100%。15.59123. 2222860 x2單臺(tái)一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)流量G=130-0 >1718375. 9560% =17. 2th。824. 312. 15275519.06- -級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵揚(yáng)程為:13. 56.75307521. 0497H=Hw +Hy(1)2033. 816.9 2420 17. 7624式中:H- - -級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵的揚(yáng)程,m;13. 46.7260818. 679H。一網(wǎng)絡(luò)主干線供、回水管的壓力損失;14289020. 23H,-換熱站站內(nèi)阻力損失,取Hy = 10m。.4 19575. 92根據(jù)水力計(jì)算得Hw =32. 73 x2 =65.46m,則6232614. 8486H=65.46 + 10 =75.46m。則單臺(tái)一級(jí)網(wǎng)循環(huán)泵選2526207913. 7818型參數(shù)為:流量18th,揚(yáng)程76m,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。296919. 86273251915. 533系統(tǒng)水壓圖的繪制28319921.31 17該工程共建設(shè)70個(gè)換熱站,繪制其系統(tǒng)水壓13.5 358227.05 19圖首先確定系統(tǒng)的靜壓線,靜壓線的確定需保證系3012.5 440732.37 17統(tǒng)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(shè)計(jì),靜壓線分為控制靜壓線和實(shí)際靜壓3232. 73線。控制靜壓線的確定:以熱源標(biāo)高為基準(zhǔn)標(biāo)高33中國(guó)煤化工233481+0. 0m,考慮到熱源供熱參數(shù)為130C/70C運(yùn)行,YHCNMHG35393625. 86130C水汽化壓力為17. 6m,最高處換熱站比熱源.節(jié)能2013年第4期ENERGY CONSERVATION(總第367期)換熱站供熱面積/ 熱負(fù)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(hào)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為2.293712. 403937m。實(shí)際靜壓線的確定:控制靜壓線與最不利環(huán)路3274523. 64供水管壓力損失及換熱站內(nèi)的壓力損失之和,為實(shí)3816250920. 65.115際靜壓線高度。3718.526279.4565表1給出了由水力計(jì)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(nèi)的壓力損失為10m,可以確定該4216.4 8.22902 24. 96118工程實(shí)際靜壓線為79.73m。4:5.92. 953122 26. 43 4取熱源內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)的總壓力損失為15m,441524 11. 50:結(jié)合傳圖水壓圖繪制方法即可畫(huà)出該系統(tǒng)主干線52903 25. 39108水壓圖,如圖2所示。46I010156.1887-級(jí)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(jí)網(wǎng)供水一0323523. 0672控制靜壓線面”7.3537 27. 280810t1000 1524 2000 30004000 4580 5000527.53912.528. 10L/m5:7. 53855 29. 42圖2熱力 系統(tǒng)主干線水壓圖54417429. 874節(jié)能分析2512.53316 21. 261795650303425 22. 30430對(duì)該系統(tǒng)的節(jié)能分析的主要方法是與傳統(tǒng)的25296.11設(shè)計(jì)方法做對(duì)比,為此需要分別計(jì)算傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)熱源循環(huán)泵軸功率P。和分布式系統(tǒng)的循環(huán)泵軸功25326. 12率Pm。22085. 42假設(shè)系統(tǒng)供回水管道完全對(duì)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(jù)特蘭根定律,則傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)熱16774. 9401源循環(huán)泵軸功率P。的計(jì)算式為:17645.09,二2.73qH(2)Pn = 10006421237. 74H=Oh。+Oh。+H、6s2293 8. 91式中:P.-傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)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(yáng)程,m;683613 12. 91η-熱源循環(huán)泵的效率取n=70%;.4121Sh,-中國(guó)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(jié)語(yǔ)2 + 10 =90.46m,代人式(2) ,計(jì)算得P。≈2873kW。當(dāng)采用分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),零壓差點(diǎn)位于熱源1)對(duì)于分布式循環(huán)水泵系統(tǒng),換熱站越多、流出口處。此時(shí)熱源循環(huán)泵提供的揚(yáng)程只用于克服量越大 、供熱距離越長(zhǎng),節(jié)能效果越好,節(jié)能率越熱源內(nèi)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(jí)網(wǎng)循環(huán)泵的軸功率Pm的總和。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)際靜壓線較高,造成熱源補(bǔ)水Pm=1oO0[qSh.+ Eg(Sh, +H)] (3)2. 73泵揚(yáng)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(tǒng)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(tǒng)的節(jié)能q -熱源循環(huán)泵的流量,m/h;率最高，與供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模熱負(fù)荷分布、系統(tǒng)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(jié)流,不需要采用電η-循環(huán)泵的效率,取η= 70% ;動(dòng)調(diào)節(jié)閥。n- -熱用戶(hù)的總數(shù);各換熱站一級(jí)網(wǎng)流量通過(guò)各換熱站內(nèi)分布式Oh,-熱源內(nèi)的壓力損失 ,取△h, = 15m;回水加壓泵的變頻裝置調(diào)節(jié),可是實(shí)際工程中不可Oh,-換熱站內(nèi)的壓力損失 ,取Ah。= 10m。能完全消除無(wú)效電耗,因此在站內(nèi)可以設(shè)置手動(dòng)調(diào)根據(jù)表1中數(shù)據(jù),計(jì)算得P。≈1353kW,節(jié)能節(jié)閥作為變頻水泵調(diào)節(jié)能力的補(bǔ)充,有利于熱網(wǎng)的P.-Pm水力穩(wěn)定性。1520kW,節(jié)電率β=P。=52.9%。參考文獻(xiàn)以上分析中計(jì)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(tǒng)的130C/70C時(shí)取值,但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行運(yùn)行設(shè)計(jì)[J].區(qū)域供熱2010,(4):33 -36.調(diào)節(jié),各站的流量會(huì)發(fā)生變化。因此整個(gè)采暖期中計(jì)算循環(huán)水泵的實(shí)際軸功率時(shí),計(jì)算流量還要在設(shè)[2]李艷杰,孫豪杰,張巍分布式變頻供熱系統(tǒng)改造實(shí)踐計(jì)流量上乘以平均系數(shù)k。(設(shè)計(jì)篇)[J].區(qū)域供熱,2011,(4):41 -44.k=一'血[3]沈子玲.分布式變頻泵設(shè)計(jì)運(yùn)行中的幾點(diǎn)體會(huì)[].硅-。式中:。--采暖室內(nèi)設(shè)計(jì)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(tǒng)[J].煤氣與熱力,008.tw一采暖期室外計(jì)算溫度,取tw= -19C。(8) :24 -26.代人數(shù)據(jù),得k=0.64。又根據(jù)式(2)、式(3)及表1中數(shù)據(jù),得:[5]王棟軍,高順慶.分布式變頻泵在集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用.傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)熱源循環(huán)泵的實(shí)際軸功率P '≈的節(jié)電分析[].資源節(jié)約與環(huán)保,2009,(2):40 -42.1839kW。分布式系統(tǒng)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(jié)能973kW,節(jié)電率β'="p" =師,從事熱力工程設(shè)計(jì)工作。收稿日期:2013 -01 -11;修回日期:2013 -02 -2452. 9% ,數(shù)值不變。中國(guó)煤化工MYHCNMHG