供热小区采用旁通管定压系统浅析

程天晏

随着我国集中供热事业的发展,城市集中供热覆盖率有了很大提高,它对节约能源和保护环境发挥了重要作用。

1 一次网并网问题

多热源环状管网是城市集中供热大型热源联网运行模式中的一种供热模式。城市大型热源联网运行模式目前正受到越来越广泛的重视,它不仅可以极大的提高供热的安全性,同时还能显著降低能耗。而在城市热电联产集中供热的基础上,建设调峰锅炉房作为热电联产热源的补充热源,热电厂承担基本负荷,最大限度的提高其供热规模以及最大规模下的运行时数,两种热源联合运行,顺序投入和撤出。但是调峰锅炉房由于锅炉自身安全的要求,往往要求比热电供热管网更高的压力等级,致使两种热源难于并网运行,造成能源和管网资源的浪费和环境效益的下降。

由于本文主要针对二次网,所以仅供一次参考。

2 二次网并网问题

1)高低区独立设置供热系统。在换热站内分别设置低区供热系统和高区供热系统,有时还同时有中区供热系统。这样换热站内要有三组循环水泵、三组补水定压系统和三组管路系统及其附属设备。同时,室外管网要敷设六根管,分别与不同的用户相连接。显然,这种连接方式设计复杂,初投资高,换热站和室外管网占地面积大,给实施供热带来极大的困难。并且运行电耗增大,运行费用高。

2)高低区直连机组。有时供热系统的水压线只能满足低区用户静压和动压压力的要求,而低于个别高区用户静压和动压压力的要求。在这种情况下,在高区入口处增加高低区直连机组,通过直连机组加压送入高区用户,而回水通过减压阀节流后返回低压管网[1]。直连机组加压水泵的型号、扬程必须仔细选择计算。在一个供热系统中,这种加压泵的数量只应是少量的,如果盲目滥装,还会恶化整个供热系统的水力工况。

3)设热交换器的分区式系统。高区水和外网水间接连接,高区水通过交换器与外网水进行热量交换。热交换器可作为高区热源,高区又设有循环水泵、膨胀水箱,使之成为一个与低区热网压力隔绝的、独立的完整系统。

该形式高区与低区的水力工况互不影响,是防止低区末端散热设备超压最安全的方法。当室外热网是高温水供暖时,采用这种方式可靠但不经济。

4)双水箱系统。采用双水箱分层连接方式：将高层建筑供暖系统设在高、低位两个开式水箱之间,将外网供水通过供水加压泵送入高位水箱(位置高于系统最高点),热水通过水箱之间的位能差在高层建筑供暖系统中循环,再流入低位水箱,高区用户回水通过低位水箱溢流返回外网回水干管。在供热系统运行时,借助供水加压泵提高高层系统的供水动压线,防止顶层倒空;供热系统停止工作时,供、回水加压泵也停止运行,高层系统与外网由双水箱断开,由低位水箱水位高度维持其静水压线,保证顶层不倒空,底层不超压。这种连接方式安全可靠,但系统工况调整不易又需要架设高位水箱,且因水箱为开式,容易加快系统腐蚀。

5)利用流体装置隔离高区与低区。系统运行时,高区回水流入断流器内,使水高速旋转,流速增加,压力降低,此时断流器可起减压作用。回水下落到阻旋器处,水流停止旋转,流速恢复正常,使该点压力维持室外管网的静水压力,以使阻旋器之后的回水压力能够与低区系统压力平衡。高区水泵与外网循环水泵靠微机自动控制,同时启闭。当外部管网停止运行后,高区压力降低,流入断流器的水流量会逐渐减少,断流器处将断流。同时,高区水泵出口处的止回阀可避免高区水从供水管倒流入外网系统,避免高区出现倒空现象。

该方式适用于不能设置交换器和双水箱的高层建筑低温水供暖用户。高、低区热媒温度相同,系统压力调控自如,运行平稳可靠,便于运行管理,且有利于管网的平衡,但调试较复杂。另外,该系统属于开式系统,也容易锈蚀。该系统仍需配置高区加压泵,系统中的断流器和阻旋器须设在管道井及辅助房间(电梯、水箱间、楼梯间、走廊等)内,以防噪声。另一方面,这种方法只能解决单个高层建筑。

6)旁通管定压点连续(间歇)补水定压方式。在循环水泵或供回水总管上安装旁通管,通过调节旁通管上的调节阀的开度,控制供热系统的压力恒定在某一数值,也就可以方便的调节供热系统动水压线和静水压线的相对位置,亦即供热系统动水压力的大小,系统动水压力具有较大的灵活性,且易于操作。与上述四种连接方式相比,这种旁通管定压方式的优点是作用面广,可以解决供热小区若干幢高层建筑,不因高层建筑数量的增加而增加投资,不因高区热用户加压泵配置不当干扰小区用户。设备简单,投资少,便于操作和运行管理。然而,由于这种连接方式缺乏理论指导,所以很少使用。对于采用这一定压方式的供热系统来说,高区热用户和低区热用户可以共用外网。

一些实际供热工程设计中采用了旁通管定压方式的供热系统,例如东山热源厂、城南热源厂、左权市政热力站等供热工程,但是由于旁通管定压系统设计不当,均不能很好的进行调节。

针对上述情况,旁通管定压方式是一种值得推荐的定压方式。

3 结语

1)某供热系统中高层热用户与低层热用户是否可以并网,可以通过静水压线是否满足所有热用户来判断。在静水压线位置高度确定后,再确定供水动压线和回水动压线起始点位置的高度,按照顺序绘制出水压图,该供热系统的压力状况就确定了。2)高低区并网第一判别式和第二判别式的侧重点不同：第一判别式是针对整个旁通管定压系统来说的。而第二判别式则是在第一判别式不满足的情况下,针对每一个高层热用户来说的。3)对旁通管定压系统来说,其动水压图的确定和绘制与非旁通管定压系统不同。一般供热系统,是以定压点压值为起始点的。而旁通管定压系统的供水动水压线的起始点与高层热用户有关,需要通过较复杂的计算才能确定。4)旁通管上的m阀和n阀口径的选择与旁通流量、节流量和旁通管安装位置等因素有关。整个供热系统的压力损失越大,越有利于m阀和n阀的选择,但同时两调节阀上的无效损耗也就越大。5)旁通管的安装位置与m阀的选择有关,而与n阀的选择无关,也就是说不论旁通管是哪种连接方式,差异点在于m阀上的资用压差。6)当最不利用户配合节流时,增大循环水泵扬程,可以增加调工阀的调节幅度,让供水动压线更高,回水动压线更低。7)各热用户入口和出口应安装调节阀进行辅助调节,需要根据供热系统的实际情况确定。一般来说,对于地势较平坦的供热小区来说,高层热用户回水管有可能发生倒空,而低层热用户则应注意底层末端散热设备供水管是否超压。因此,通常在高层热用户的出口和低层热用户的入口安装调节阀,进行辅助调节。对于地势起伏较大的多层建筑供热系统来说,也是如此。