供热一次网阻力分析

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(1.黑龙江省龙聚科技发展有限责任公司,哈尔滨 150001；2.哈尔滨国安特种设备技术服务有限公司，哈尔滨 150001)

0 引 言

在热水锅炉供热系统中阻力的大小关系到主干网循环泵选择，关系到一次网循环泵运行成本、能耗的高低。一次网循环泵扬程选择往往高于供热系统的实际阻力，使循环泵运行时偏离最佳工作点过大，严重浪费电能，增加了企业运营成本。

供热一次网阻力主要来自以下几个方面，按一次网循环泵介质流动方向分别由以下七部分阻力组成：

泵出口至锅炉入口段阻力

锅炉入口至锅炉出口(锅炉内部)段阻力

锅炉出口至一次管网供水起点阻力(最不利环路)

供水起点至热力站阻力

热力站内部阻力(包括除污器、阀门、管路、换热器等)

管网一次回水至泵间阻力

泵间至循环泵入口阻力

某县城区供热一次网循环系统原设四台循环泵300S-116B，流量1 100 m3/h、扬程85 m、配套电机：355 kw ，循环泵总功率1 420 kw。后由于供热面积逐年增加，且四台泵并联不经济，于2011年循环泵新建一台KQSN450高压变频中开双吸泵，流量3 700 m3/h、 扬程48.3 m、配套电机：10 kv 630 kw。原四台300S-116B作为备用。新建循环泵采用高压变频，一直单台稳定运行，既满足了一次网供热需求，又降低了电耗，当年收回投资。

2013～2014年度供热面积增加为432.5万m2，下面以该县城区供热一次网系统实测阻力进行分析：

该系统定压值为0.46 MPa，在循环泵入口处，循环泵出口压力为0.90 MPa。现场实测数据见表1。

表1 供热一次网系统运行压力参数统计

从现场实测数据看出：

泵出口至锅炉入口段阻力为0.05 MPa；锅炉入口至锅炉出口(锅炉内部)段阻力为0.06 MPa；锅炉出口至一次管网供水阻力为0.01 MPa(最不利环路)；供水管路阻力为0.14 MPa；热力站内部阻力为0.04 MPa(包括除污器、阀门、管路、换热器等)；管网一次回水至泵间阻力为0.13 MPa；泵间至循环泵入口阻力为0.01 MPa，合计系统总阻力0.44 MPa。

实际上上述阻力可归纳为两个部分：一是热水在输送管道最不利环路中流动产生的阻力，即沿程阻力(含换热站阻力)；二是供热厂区供热设备(含泵间)对水的流动产生的阻力。供热系统中阻力的大小决定了选用循环水泵扬程，循环水泵的扬程直接影响着水泵电耗，因此，有必要对供热系统中最不利环路的各种阻力进行分析。

1 系统定压

系统定压除了考虑充水高度、地势高差和适当的富裕度外，最重要的是防汽化压力。定压值的大小直接关系到循环介质在各位置作用点压头，特别是在热水锅炉的作用点压头，直接关系到锅炉能否安全运行。

2 各点压力

从上表看出供热系统中各位置的压力实际上是系统阻力在该位置上的作用点压头，该压头随着定压点压力的变化而相应变化；另外还随着系统阻力调整而变化，如关小系统某阀门开度，系统阻力增加，各点作用点压头随之变化(增加)。

锅炉压力同样也按上述原则变化。

3 供回水段阻力与水力计算结果的差异

某县城区一次网主干线水力计算，见表2。

表2 网主干线水力计算

根据常规水力计算方法，最不利环路当量长度为管段长度的30%，管段阻力误差偏大，后来笔者按10%计算结果与运行实际比较仍偏大，从上表看出：计算供回水管段阻力各为0.189 MPa，合计为0.398 MPa，而实际运行供回水总阻力只有0.14+0.13=0.27 MPa，差值为0.12 MPa。供回水及换热站计算总阻力为0.189×2+0.04=0.418 MPa，而运行总阻力为0.27+0.04=0.31 MPa，差值为0.11 MPa。

由此说明实际运行管路阻力调整非常必要，应力求使阻力降低，减小循环泵能耗，降低运行成本。包括通过仪表判断及时进行除污器排污，换热器清洗等措施。

4 循环泵进出口的阻力

循环泵进出口阻力的大小取决于水泵进出口各种管件的阻力和进出口管道的阻力，上述高压中开双吸循环泵，现已运行四年，未发生任何故障，备用泵始终未启动，泵出口不安装止回阀，进出口阀门全开，因此回水至泵入口阻力为0.01 MPa，泵出水管与锅炉入口阻力为0.01 MPa，锅炉至供水母管的连接处阻力为0.01 MPa。

水泵的进口管径比出口管径一般情况下要小一号，进口管道的水流速度在2.5～3 m/s以上，出口管道的水流速度一般2～2.5 m/s以上，这样的流速对于管道来讲比摩阻将达到200～300 Pa/m以上，所以无论进出口应尽量选择2～3倍R的弯头不安装止回阀，条件许可的情况下，水泵进出口管径应适当扩径，即可以控制好循环泵系统的阻力值。

5 结 论

(1)热水锅炉一次网供热系统中阻力控制存在极大的潜力，系统阻力通过不断摸索调整、积累经验，一定能选择一台最适合该系统的节能的循环泵，降低运行成本。

(2)严格按《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010相关规定，合理选择好一次网比摩阻直接关系到管网的一次投资及运行的经济性。

(3)各生产厂家热水锅炉的阻力都不尽相同，锅炉水动力性能的好坏不仅关系到循环泵扬程的选择，涉及到运行电耗，更重要的是关系到热水锅炉运行的稳定性、安全性。

(4)合理调整好循环泵进出口的阻力也是供热节能、降低运行成本的重要因素。

[1] 葛叶飞.热力系统中加热器端差的定量分析[J].应用能源技术，2013(8).