区域供热系统优化节电技术应用

于洋 程志庆 盛亮（大庆油田矿区服务事业部外围物业管理公司）

区域供热系统优化节电技术应用

于洋 程志庆 盛亮（大庆油田矿区服务事业部外围物业管理公司）

传统的供热系统热源泵必须按满足最不利用户的资用压头设计，靠阀门调节各热力站的水力平衡，阀门的截流损失浪费了大量电能，各热力站水力工况相互耦合，水力平衡调节难度很大。而分布式变频二级泵技术的供热系统，实质性地把传统的供热系统改变成了一种柔性的供热系统。大庆油田矿区服务事业部外围物业管理公司庆新区域供热系统改造方案，验证了分布式变频二级泵技术的节电效果，系统改造后总功率降低45.88%，年节约电能 40%以上。

供热系统 分布式变频 二级泵 节电

多年来，传统的区域供热系统总体结构一直没有根本性的变化。系统设计之初，热源的循环泵必须保证供热系统中最不利环路具有足够的资用压头，各热力站的阀门截流浪费了大量的电能，热能输配的效率较低。近年来，国内提出了分布式变频泵和二级泵等新的供热理念，尤其是将两种技术结合提出的分布式变频二级泵技术，为从根本上解决热能输送效率低的问题提供了新的、革命性的思路。为了验证该技术的实用性和效果，2009年，外围物业管理公司在庆新供热处开展了分布式变频二级泵技术的研究和应用，通过一个采暖季的运行观察，节电效果比较明显。

1 供热系统改造前状况分析

1.1原生产运行状况

庆 新 燃 煤 锅 炉 设 计 运 行 参 数 为 115/70 ℃ ，1.0MPa， 锅 炉 房 的 水 处 理 间 设 3 台 1014t/h 流 量 、66m扬程、280kW 循环泵，整个采暖期采用两开一备的运行方式，锅炉房（一级网）最大循环水量为 1665t/h。

如图1所示，每台锅炉在额定流量下运行，一级网实际流量大于3台锅炉的额定流量之和，多出的水经旁通管参与循环。二级管网供回水温度设计运行参 数为 95/70 ℃。 一、二级管网的失水 统一 在燃煤锅炉房得到补充，由补水泵将除氧后的软化水补入回水系统，保证系统回水压力控制在0.15～0.2MPa。

图1 锅炉房系统

如图2所示，每座热力站二级网回水总管上安装混水循环泵，均采用直供混水换热方式。

图2 热力站系统

1.2系统存在的弊端

系统一级网主循环泵设置在热源，泵的参数设计必须满足热网中最不利用户的资用压头，各热力站平衡调节采用阀门调节方式，超过 30%～50%以上的资用压头消耗在调节阀上，造成热量输配效率低下。

为满足一级网的运行流量，要求热源运行流量与其相适应，2台280kW 循环泵在整个采暖期始终运行，造成了电能浪费。

2 分布式变频二级泵供热技术

把传统供热系统中包含热源和一次网的集中大循环水泵分解,热源供回水总管上安装均压管，形成热源和热网都具有各自独立的水动力循环系统（图3）。

图3 分布式变频二级泵供热技术原理

2.1技术特点

1）分 布 变频泵 技 术方案 通 过在 各 热力站 安 装小循环泵的运行方式取代传统的统一大循环泵的运行方式，这有效地解决了各热力站富裕资用压力造成大量电能浪费的问题，降低了供热成本。

2）二 级 泵技术 方 案在以 混 水方 式 实现了 热 源向热网传递热量的同时解决了热源运行流量长期受困于热网运行流量的难题，从而很好地解决了在供热运行中热网流量超出锅炉额定流量引起电能浪费的问题。

3）应 用 分布变 频 二级泵 技 术的 供 热系统 实 质性地把传统的供热系统改变成了一种柔性的供热系统。系统允许热网可以根据平衡需要，变频调节各热力站的循环泵，节约了电能。

2.2节电原理

如图4所示，a是根据传统供热系统最不利用户资用压头选择循环水泵，b是分布式变频系统配置。

图4 分布式变频二级泵供热技术原理

由图4可见，配置传统循环水泵供热系统需要在确定了供热系统的水压图基础上，通过确定一次网最 大 循 环 水 量 Qmax和 满足 最 不 利 环 路 压 力 要 求 的系统 扬 程 Hmax后 确定。

传统循环水泵的功率 N1为

而对于由各热力站一次网循环水泵组成循环水系统的分布变频供热系统，其循环水量由各热力站流量求和确定：

由各个热力站小循环泵确定的供热水系统总功率 N2可 由 式 （3）确 定 ：

因此，可以得到不等式（4）

式 （4）表明 了 分布变 频 供 热系统 降 低了把 热能传输到各热力站的电能消耗的工作原理。显然，其节电的本质是解决了集中热源循环泵方案根据最不利环路压力要求的设计带给其余所有热力站过大的资用压头问题（这些过大的资用压头几乎全部需要安装在各热力站的阀门消耗）。

3 供热系统优化方案

庆新燃煤锅炉房循环泵改造方案如图5所示。

在热源供回水总管上安装均压管，每台锅炉配1 台 45kW 循环泵。

庆新燃煤锅炉房热网分布变频供热技术改造方案如图6所示。

热力站一级网回水安装1台变频循环泵，二级网供水安装1台变频循环泵。

图5 热源供热系统方案

图6 改造后热力站系统

4 节电效果

如表1所示，系统改造前，循环泵运行总功率为 995kW， 系 统 改 造 后 ， 循 环 泵 运 行 总 功 率 为538.5kW， 总 功 率 降 低 45.88% ， 年 节 约 电 能 40%以上。

表1

5 结语

分布式变频二级泵工艺方案是对供热系统水循环动力重新优化分配的节能技术，是供热系统结构上的改造，是对传统供热理念的变革。分布式变频二级泵技术节电效果显著，该技术必将成为区域供热技术的发展方向。

[1]钱锡俊,陈弘.泵和压缩机[M].2版.东营:中国石油大学出版社,2007:24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.005

2013-07-23）

于洋，高级工程师，1994年毕业于吉林工业大学，从 事 物 业 、 供 热 等 方 面 的 技 术 管 理 工 作 ，E-mail： yuyang010@cnpc. com.cn，地址：黑龙江省大庆油田矿区服务事业部外围物业管理公司技术服务中心，163453。