热力站分布式系统与传统供热系统的应用对比

□□ 马 峰

(太原理工大学，山西 太原 030024)

研究探讨

热力站分布式系统与传统供热系统的应用对比

□□ 马 峰

(太原理工大学，山西 太原 030024)

以某工程实例为研究对象,采用对比分析热力站传统供热和分布式回水变频泵系统的工作效率，得出了采用分布式回水变频泵供热系统比采用传统供热系统节能约40%的结论。

分布式；节能；降压

引言

某城市集中供热项目，供热面积约为200万m2，其中有20个热力站，热源与热力站(用户)之间地势高差较大，且供热范围较大。除最不利环路之外，还有a～k共计11条支线。热源距离城市较远，位于离城市约8.3Km的山顶上，热源与最低点热力站高差约为110m。其中最不利环路上有13个供热站。系统设计工作压力为1.6 MPa，系统供回水温度为130 ℃/70 ℃。本文采用水力计算、水压图分析等方法来研究供热系统运行过程中的工况，来确定哪一种系统更有效率。最不利环路水力计算表见表1。

表1 最不利环路水力计算表

由表1可知，以热电厂锅炉的系统循环泵入口为定压点，定压压力取20 kPa，因为130 ℃水的汽化压力为176 kPa，绘制最不利环路水压图如图1所示。图1中的实线代表动水压线，虚线代表系统管线的工作压力。

图1 最不利环路水压图

1 传统供热系统

如果采用传统方式的供热系统，为了满足20个热力站的流量需求，需通过水力计算确定最不利环路所需资用压头，为系统选择循环水泵，并且在每个热力站处安装调节阀来调节外网压力。由图1可知，最近的1号换热站所需工作压力仅为0.5 MPa，小于最初的设计压力1.6 MPa，也小于实际的系统工作压力2.3 MPa。由此可见，外网提供的压头有77%的能耗消耗在了调节阀上，造成了极大的浪费。

以此类推，从1号到12号换热站所需资用压头均要小于外网实际所提供的2.3 MPa工作压力，而这些多出来的资用压力需全部靠热力站处设置的调节阀来消耗，并未真正用于管道系统的运行，整个系统的节流损失是非常大的。

2 分布式回水变频泵供热系统

一次网分布式回水变频泵供热系统是指在热力站换热器一次网侧的回水管上安装回水加压泵完成流量大小的调节，当系统资用压差不足时，不但能够减小系统的工作压力，而且还可以进行供热系统的变频调节，减少因调节阀造成的能量损失，是一种运行成本较为低廉的供热系统。分布式系统在热力站内的安装示意图如图2所示。

图2 分布式变频泵供热系统热力站内安装示意图

分布式回水变频泵供热系统在水压图中有供水、回水动压线的交点，该点的供水压力与回水压力相等，因此该点的资用压力为0，即为零压差点。零压差点的位置选择与系统总流量、一次网总的供回水压差及每个热力站的流量大小等因素相关，合理地确定零压差点对于分布式回水变频泵系统的扬程有重要的意义。经综合比较，零压差点的位置取在支线a之后，采用分布式系统后的管网水压图如图3所示。

图3 分布式系统最不利环路水压图

从图3可以看出，分布式回水变频泵系统主循环泵的扬程从200 kPa降为130 kPa，这是因为主循环泵只提供系统循环的部分动力，剩余动力由各个热力站的回水加压泵提供，所以使得主循环泵的功耗得到了极大的降低。随着管线的延伸，直至管网的最不利点，供水压力也未超过系统的设计压力。

此时相对于支线a来讲，主干线上的资用压差就可以达到系统的压力需求，不需要安装回水变频泵。而对于支线b～k则超过了系统所需压力，需调节支线运行压力，以便达到各支线系统的压力需求。在支线b～k所安装的回水变频泵的扬程和流量见表2。

3 系统运行功率

根据特兰根定律，以上两种系统理论运行的总功率计算公式如下：

表2 支线b～k安装回水变频泵的流量和扬程

N0=∑GiΔHi

(1)

(2)

式中：Gi———供热系统各管段的流量，t/h；ΔHi———供热系统各管段的压降损失，kPa；η———水泵效率，取70%；N0———由特兰根定律计算的循环水泵总功率，kW；N———循环水泵总功率，kW。

传统供热系统与分布式供热系统的能耗比较见表3。

表3 传统供热系统与分布式供热系统的能耗比较

4 结论

4.1 采用分布式变频泵系统可以随外网总流量的变化而进行变频泵转速调节，降低了热网调节的难度，也尽可能地减少了由于停电所引起的水击危害。以该工程为例，若采用传统供热方式，在最不利环路上的13处换热站，有12处的工作压力需要进行调节，而且停电时造成的水击压力波也是非常大的，会对整个管网产生很大的影响。

4.2 采用分布式回水变频泵供热系统不但可以增加管网的输送效率，而且还可以减少约40%的能耗，系统的运行成本大大低于传统的供热系统。

4.3 采用分布式变频泵系统，加压泵只需设在热力站内，同时由于降低了系统的工作压力，则管道的公称压力也可以随之得到大幅度降低。与传统的供热系统相比，极大地减少了管网的初投资，节约了成本，且便于运行管理。

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[3] 石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京：清华大学出版社，1994.

[4] 石兆玉，李德英，王红霞.供热系统循环水泵传统设计思想亟待更新[A].2004年全国供热技术研讨会论文集[C].北京：中国城镇供热协会，2004.

(编辑 盛晋生)

1009-9441(2015)05-0039-02

TU 833

B

马峰(1981-)，男，山西兴县人，讲师，2005年7月毕业于太原理工大学暖通专业，从事教学工作。

2015-09-14