集中供热系统中一补二系统的方式及应用

石光辉

(太原市热力设计有限公司，山西 太原 030012)

1 补水定压

热水系统的定压是热源系统设计的重要内容，所谓定压即在热水网系统压力恒定之点保持在一定范围内变化。压力恒定之点即为系统定压点，定压点的位置，一般设在热网循环泵的吸入侧，也可以在集水器上。热网的定压方式很多，但从原理上可归纳为四大类，即:利用补水自身压力定压、利用开式水箱水位定压、利用补水泵定压和利用其他定压。目前集中供热热力站系统中使用较为普遍的为采用补水泵定压。补水泵的流量应该根据系统补水量和事故补水量等因素确定，宜取热网系统正常补水量的4倍～5倍;一般设两台，互为连锁，一台备用。补水泵出口压力，为补水点处压力再加30 kPa～50 kPa，补水定压点压力根据热网水压图确定。补水泵取水从软水箱吸取，由软水器制备，由于需要定期加压等需配备值班人员无法实现无人值守。当采用一补二系统时便可以在热力站中取消软化水装置，实现无人值守。

2 一补二的三种方式

根据CJJ 34－2010城镇供热管网设计规范中7.4压力工况要求，热水管网供水管道任何一点的压力不应低于供热介质的气化压力，并应留有30 kPa～50 kPa的富裕压力。热水热力网的回水压力应不超直接连接用户的允许压力、任何一点的压力不应低于50 kPa。热水热力循环泵停止运行时，应保持必要的静态压力，静态压力应符合不应使热力网任何一点的水汽化，并应有30 kPa～50 kPa的富裕压力;与热力网直接连接的用户系统应充满水;不应超过系统中任何一点的允许压力。因此，无论是通常的补水泵定压，还是一补二方式补水定压，均需要满足规范要求。下面是一补二系统的几种方式。

2.1 方式1:一次网回水直接补至二次网

从一次网回水管上直接开口加装焊接球阀、过滤器、减压阀、流量计、电动调节阀、止回阀、焊接球阀，然后直接引至补水点，流程见图1。

图1 采用一次网直接补至二次网

采用一次网直接补至二次网时的补水方式适用于当一次网回水压力可以满足定压要求时，此时比例减压阀应根据实际一次网回水压力及定压压力选用，补水管管径要经过计算确定，补水量结合二次管网失水量按二次网循环量的百分比选取，以流速作为判定依据。此种方式在实际运行中已经经过多年实际运行管理经验的检验，运行可靠，但二次网失水量较大时会造成一次网压力的波动。

2.2 方式2:一次网回水先补至软水箱

从一次网回水管上直接开口加装焊接球阀、过滤器、减压阀、流量计、电磁阀、焊接球阀，然后直接引至软水箱，之后补水系统同补水泵定压系统一样由补水泵补至补水点，维持定压点压力，流程见图2。

图2 采用一次网回水补至软水箱

采用一次网直接补至软水箱的补水方式适用于当一次网回水压力不能满足定压要求时，此时若直接采用方式1的补水方式由于一次网回水压力低于定压点压力要求，采用较为保守的方式先将一次网回水补至软水箱，替代软化制水设备。当采用此种补水方式时，电磁阀需与水箱高、低液位连锁控制，水箱进水口设浮球阀。此时软水箱由于水温较高，设计温度为70℃，所以应为常压闭式水箱，箱体做法参照开式水箱做法，另外参照常压凝结水箱做法做人孔盖、溢流水封、通大气管道。软水箱如实际使用中温度超过50℃应设保温。管径要经过计算确定，补水量按二次网循环量的百分比选取，以流速作为判定依据。此种补水方式由于保留了软水箱因此亦可保留软水器作为备用制水系统，系统安全性较高，二次网系统失水较大可开启软化水装置增大止水能力满足补水要求。

2.3 方式3:采用闭式补水定压机组补水

从一次网回水管上直接开口加装焊接球阀、过滤器、流量计进加压补水机组后(稳流储水罐、焊接球阀，然后通过补水泵)直接加压后补至补水点，流程见图3。

图3 采用闭式补水定压机组补水

采用闭式补水定压机组补水适用条件与方式2相同，但与方式2比较最大的区别在于缓冲水箱为闭式水箱，可以充分利用一次网回水压力，减少补水泵扬程，降低造价及补水耗电量。此时闭式储水罐有效容积应至少为5 min～10 min的补水量，补水泵扬程选取应根据补水扬程及一次网回水压力实际运行中压力较低值为基准相减得出。此种补水方式类似于自来水的无负压补水装置，在供热系统中尚未进行实际推广，应该实际选取供热规模较小的系统积累经验并进一步完善推广。

3 一补二系统运行中存在的问题及相应的控制要求

由于采用一补二的补水方式，热力站内无人值守，系统出现故障时需调度室迅速发出指令进行处理，派巡视人员到现场解决问题。因此在普通自动控制的基础上应该额外增加报警系统，以便提高系统安全性。系统可能出现的故障主要有:a.二次网爆管，此时补水量会大大增加，导致一次网失水量随之增大，影响一次网系统的安全性，此时应迅速关断一补二阀门，保证一次网安全并迅速排除二次网故障。b.一补二系统阀门故障，当电动调节阀、减压阀发生故障，一次网回水压力较高，会导致二次网系统超压，此时虽然二次网系统上设有安全阀保证系统不会超压，但系统会随安全阀大量失水，影响二次网不能正常工作从而影响一次网的安全及压力稳定，结合以上集中情况应增加以下控制要求。

3.1 方式1控制要求

1)超压报警:补水点超压报警，提示手动紧急关断(电动调节阀故障、减压阀故障)。2)失压报警:电动调节阀全开20 min仍不能维持压力恒定时报警，提示手动紧急关断(电动调节阀故障、减压阀故障、一次网泄露、二次网泄露)。

3.2 方式2控制要求

1)当正常软化水系统时，与一补二系统互为备用，手动切换，不同时启动。2)电磁阀开启，水箱底以上500 mm，电磁阀关闭，水箱顶下300 mm。3)失压报警，低于定压点压力值0.05 MPa时报警。4)补水流量超限报警，累计20 min内超过循环量的1%。

3.3 方式3控制要求

1)补水泵变频控制，维持补水点压力恒定。2)补水泵变频全开20 min仍不能维持压力恒定时报警。

4 结语

一补二系统随着集中供热规模的逐渐扩大，无论是从提高管理水平还是减少运行人员数量上均需要逐渐推广。但一补二系统的大范围应用需要增加一次网的制水能力和补水能力以满足二次网的失水量，并控制二次网的失水量，此时换热站既是换热过程，也是补水直接传质的过程，本文仅是初步提出一补二的几种方式及其使用中的控制要求，随着一补二的应用逐渐推广使用，必然会日趋完善。

[1] 石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京:清华大学出版社，2005.

[2] CJJ 34－2010，城镇供热管网设计规范[S].