供熱小區(qū)采用旁通管定壓系統(tǒng)淺析

程天晏

隨著我國集中供熱事業(yè)的發(fā)展,城市集中供熱覆蓋率有了很大提高,它對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境發(fā)揮了重要作用。

1 一次網(wǎng)并網(wǎng)問題

多熱源環(huán)狀管網(wǎng)是城市集中供熱大型熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式中的一種供熱模式。城市大型熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式目前正受到越來越廣泛的重視,它不僅可以極大的提高供熱的安全性,同時(shí)還能顯著降低能耗。而在城市熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的基礎(chǔ)上,建設(shè)調(diào)峰鍋爐房作為熱電聯(lián)產(chǎn)熱源的補(bǔ)充熱源,熱電廠承擔(dān)基本負(fù)荷,最大限度的提高其供熱規(guī)模以及最大規(guī)模下的運(yùn)行時(shí)數(shù),兩種熱源聯(lián)合運(yùn)行,順序投入和撤出。但是調(diào)峰鍋爐房由于鍋爐自身安全的要求,往往要求比熱電供熱管網(wǎng)更高的壓力等級(jí),致使兩種熱源難于并網(wǎng)運(yùn)行,造成能源和管網(wǎng)資源的浪費(fèi)和環(huán)境效益的下降。

由于本文主要針對(duì)二次網(wǎng),所以僅供一次參考。

2 二次網(wǎng)并網(wǎng)問題

1)高低區(qū)獨(dú)立設(shè)置供熱系統(tǒng)。在換熱站內(nèi)分別設(shè)置低區(qū)供熱系統(tǒng)和高區(qū)供熱系統(tǒng),有時(shí)還同時(shí)有中區(qū)供熱系統(tǒng)。這樣換熱站內(nèi)要有三組循環(huán)水泵、三組補(bǔ)水定壓系統(tǒng)和三組管路系統(tǒng)及其附屬設(shè)備。同時(shí),室外管網(wǎng)要敷設(shè)六根管,分別與不同的用戶相連接。顯然,這種連接方式設(shè)計(jì)復(fù)雜,初投資高,換熱站和室外管網(wǎng)占地面積大,給實(shí)施供熱帶來極大的困難。并且運(yùn)行電耗增大,運(yùn)行費(fèi)用高。

2)高低區(qū)直連機(jī)組。有時(shí)供熱系統(tǒng)的水壓線只能滿足低區(qū)用戶靜壓和動(dòng)壓壓力的要求,而低于個(gè)別高區(qū)用戶靜壓和動(dòng)壓壓力的要求。在這種情況下,在高區(qū)入口處增加高低區(qū)直連機(jī)組,通過直連機(jī)組加壓送入高區(qū)用戶,而回水通過減壓閥節(jié)流后返回低壓管網(wǎng)[1]。直連機(jī)組加壓水泵的型號(hào)、揚(yáng)程必須仔細(xì)選擇計(jì)算。在一個(gè)供熱系統(tǒng)中,這種加壓泵的數(shù)量只應(yīng)是少量的,如果盲目濫裝,還會(huì)惡化整個(gè)供熱系統(tǒng)的水力工況。

3)設(shè)熱交換器的分區(qū)式系統(tǒng)。高區(qū)水和外網(wǎng)水間接連接,高區(qū)水通過交換器與外網(wǎng)水進(jìn)行熱量交換。熱交換器可作為高區(qū)熱源,高區(qū)又設(shè)有循環(huán)水泵、膨脹水箱,使之成為一個(gè)與低區(qū)熱網(wǎng)壓力隔絕的、獨(dú)立的完整系統(tǒng)。

該形式高區(qū)與低區(qū)的水力工況互不影響,是防止低區(qū)末端散熱設(shè)備超壓最安全的方法。當(dāng)室外熱網(wǎng)是高溫水供暖時(shí),采用這種方式可靠但不經(jīng)濟(jì)。

4)雙水箱系統(tǒng)。采用雙水箱分層連接方式：將高層建筑供暖系統(tǒng)設(shè)在高、低位兩個(gè)開式水箱之間,將外網(wǎng)供水通過供水加壓泵送入高位水箱(位置高于系統(tǒng)最高點(diǎn)),熱水通過水箱之間的位能差在高層建筑供暖系統(tǒng)中循環(huán),再流入低位水箱,高區(qū)用戶回水通過低位水箱溢流返回外網(wǎng)回水干管。在供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),借助供水加壓泵提高高層系統(tǒng)的供水動(dòng)壓線,防止頂層倒空;供熱系統(tǒng)停止工作時(shí),供、回水加壓泵也停止運(yùn)行,高層系統(tǒng)與外網(wǎng)由雙水箱斷開,由低位水箱水位高度維持其靜水壓線,保證頂層不倒空,底層不超壓。這種連接方式安全可靠,但系統(tǒng)工況調(diào)整不易又需要架設(shè)高位水箱,且因水箱為開式,容易加快系統(tǒng)腐蝕。

5)利用流體裝置隔離高區(qū)與低區(qū)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),高區(qū)回水流入斷流器內(nèi),使水高速旋轉(zhuǎn),流速增加,壓力降低,此時(shí)斷流器可起減壓作用。回水下落到阻旋器處,水流停止旋轉(zhuǎn),流速恢復(fù)正常,使該點(diǎn)壓力維持室外管網(wǎng)的靜水壓力,以使阻旋器之后的回水壓力能夠與低區(qū)系統(tǒng)壓力平衡。高區(qū)水泵與外網(wǎng)循環(huán)水泵靠微機(jī)自動(dòng)控制,同時(shí)啟閉。當(dāng)外部管網(wǎng)停止運(yùn)行后,高區(qū)壓力降低,流入斷流器的水流量會(huì)逐漸減少,斷流器處將斷流。同時(shí),高區(qū)水泵出口處的止回閥可避免高區(qū)水從供水管倒流入外網(wǎng)系統(tǒng),避免高區(qū)出現(xiàn)倒空現(xiàn)象。

該方式適用于不能設(shè)置交換器和雙水箱的高層建筑低溫水供暖用戶。高、低區(qū)熱媒溫度相同,系統(tǒng)壓力調(diào)控自如,運(yùn)行平穩(wěn)可靠,便于運(yùn)行管理,且有利于管網(wǎng)的平衡,但調(diào)試較復(fù)雜。另外,該系統(tǒng)屬于開式系統(tǒng),也容易銹蝕。該系統(tǒng)仍需配置高區(qū)加壓泵,系統(tǒng)中的斷流器和阻旋器須設(shè)在管道井及輔助房間(電梯、水箱間、樓梯間、走廊等)內(nèi),以防噪聲。另一方面,這種方法只能解決單個(gè)高層建筑。

6)旁通管定壓點(diǎn)連續(xù)(間歇)補(bǔ)水定壓方式。在循環(huán)水泵或供回水總管上安裝旁通管,通過調(diào)節(jié)旁通管上的調(diào)節(jié)閥的開度,控制供熱系統(tǒng)的壓力恒定在某一數(shù)值,也就可以方便的調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)動(dòng)水壓線和靜水壓線的相對(duì)位置,亦即供熱系統(tǒng)動(dòng)水壓力的大小,系統(tǒng)動(dòng)水壓力具有較大的靈活性,且易于操作。與上述四種連接方式相比,這種旁通管定壓方式的優(yōu)點(diǎn)是作用面廣,可以解決供熱小區(qū)若干幢高層建筑,不因高層建筑數(shù)量的增加而增加投資,不因高區(qū)熱用戶加壓泵配置不當(dāng)干擾小區(qū)用戶。設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少,便于操作和運(yùn)行管理。然而,由于這種連接方式缺乏理論指導(dǎo),所以很少使用。對(duì)于采用這一定壓方式的供熱系統(tǒng)來說,高區(qū)熱用戶和低區(qū)熱用戶可以共用外網(wǎng)。

一些實(shí)際供熱工程設(shè)計(jì)中采用了旁通管定壓方式的供熱系統(tǒng),例如東山熱源廠、城南熱源廠、左權(quán)市政熱力站等供熱工程,但是由于旁通管定壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng),均不能很好的進(jìn)行調(diào)節(jié)。

針對(duì)上述情況,旁通管定壓方式是一種值得推薦的定壓方式。

3 結(jié)語

1)某供熱系統(tǒng)中高層熱用戶與低層熱用戶是否可以并網(wǎng),可以通過靜水壓線是否滿足所有熱用戶來判斷。在靜水壓線位置高度確定后,再確定供水動(dòng)壓線和回水動(dòng)壓線起始點(diǎn)位置的高度,按照順序繪制出水壓圖,該供熱系統(tǒng)的壓力狀況就確定了。2)高低區(qū)并網(wǎng)第一判別式和第二判別式的側(cè)重點(diǎn)不同：第一判別式是針對(duì)整個(gè)旁通管定壓系統(tǒng)來說的。而第二判別式則是在第一判別式不滿足的情況下,針對(duì)每一個(gè)高層熱用戶來說的。3)對(duì)旁通管定壓系統(tǒng)來說,其動(dòng)水壓圖的確定和繪制與非旁通管定壓系統(tǒng)不同。一般供熱系統(tǒng),是以定壓點(diǎn)壓值為起始點(diǎn)的。而旁通管定壓系統(tǒng)的供水動(dòng)水壓線的起始點(diǎn)與高層熱用戶有關(guān),需要通過較復(fù)雜的計(jì)算才能確定。4)旁通管上的m閥和n閥口徑的選擇與旁通流量、節(jié)流量和旁通管安裝位置等因素有關(guān)。整個(gè)供熱系統(tǒng)的壓力損失越大,越有利于m閥和n閥的選擇,但同時(shí)兩調(diào)節(jié)閥上的無效損耗也就越大。5)旁通管的安裝位置與m閥的選擇有關(guān),而與n閥的選擇無關(guān),也就是說不論旁通管是哪種連接方式,差異點(diǎn)在于m閥上的資用壓差。6)當(dāng)最不利用戶配合節(jié)流時(shí),增大循環(huán)水泵揚(yáng)程,可以增加調(diào)工閥的調(diào)節(jié)幅度,讓供水動(dòng)壓線更高,回水動(dòng)壓線更低。7)各熱用戶入口和出口應(yīng)安裝調(diào)節(jié)閥進(jìn)行輔助調(diào)節(jié),需要根據(jù)供熱系統(tǒng)的實(shí)際情況確定。一般來說,對(duì)于地勢(shì)較平坦的供熱小區(qū)來說,高層熱用戶回水管有可能發(fā)生倒空,而低層熱用戶則應(yīng)注意底層末端散熱設(shè)備供水管是否超壓。因此,通常在高層熱用戶的出口和低層熱用戶的入口安裝調(diào)節(jié)閥,進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)。對(duì)于地勢(shì)起伏較大的多層建筑供熱系統(tǒng)來說,也是如此。