供熱一次網(wǎng)阻力分析

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(1.黑龍江省龍聚科技發(fā)展有限責(zé)任公司,哈爾濱 150001；2.哈爾濱國安特種設(shè)備技術(shù)服務(wù)有限公司，哈爾濱 150001)

0 引 言

在熱水鍋爐供熱系統(tǒng)中阻力的大小關(guān)系到主干網(wǎng)循環(huán)泵選擇，關(guān)系到一次網(wǎng)循環(huán)泵運行成本、能耗的高低。一次網(wǎng)循環(huán)泵揚程選擇往往高于供熱系統(tǒng)的實際阻力，使循環(huán)泵運行時偏離最佳工作點過大，嚴重浪費電能，增加了企業(yè)運營成本。

供熱一次網(wǎng)阻力主要來自以下幾個方面，按一次網(wǎng)循環(huán)泵介質(zhì)流動方向分別由以下七部分阻力組成：

泵出口至鍋爐入口段阻力

鍋爐入口至鍋爐出口(鍋爐內(nèi)部)段阻力

鍋爐出口至一次管網(wǎng)供水起點阻力(最不利環(huán)路)

供水起點至熱力站阻力

熱力站內(nèi)部阻力(包括除污器、閥門、管路、換熱器等)

管網(wǎng)一次回水至泵間阻力

泵間至循環(huán)泵入口阻力

某縣城區(qū)供熱一次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)原設(shè)四臺循環(huán)泵300S-116B，流量1 100 m3/h、揚程85 m、配套電機：355 kw ，循環(huán)泵總功率1 420 kw。后由于供熱面積逐年增加，且四臺泵并聯(lián)不經(jīng)濟，于2011年循環(huán)泵新建一臺KQSN450高壓變頻中開雙吸泵，流量3 700 m3/h、 揚程48.3 m、配套電機：10 kv 630 kw。原四臺300S-116B作為備用。新建循環(huán)泵采用高壓變頻，一直單臺穩(wěn)定運行，既滿足了一次網(wǎng)供熱需求，又降低了電耗，當年收回投資。

2013～2014年度供熱面積增加為432.5萬m2，下面以該縣城區(qū)供熱一次網(wǎng)系統(tǒng)實測阻力進行分析：

該系統(tǒng)定壓值為0.46 MPa，在循環(huán)泵入口處，循環(huán)泵出口壓力為0.90 MPa?，F(xiàn)場實測數(shù)據(jù)見表1。

表1 供熱一次網(wǎng)系統(tǒng)運行壓力參數(shù)統(tǒng)計

從現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)看出：

泵出口至鍋爐入口段阻力為0.05 MPa；鍋爐入口至鍋爐出口(鍋爐內(nèi)部)段阻力為0.06 MPa；鍋爐出口至一次管網(wǎng)供水阻力為0.01 MPa(最不利環(huán)路)；供水管路阻力為0.14 MPa；熱力站內(nèi)部阻力為0.04 MPa(包括除污器、閥門、管路、換熱器等)；管網(wǎng)一次回水至泵間阻力為0.13 MPa；泵間至循環(huán)泵入口阻力為0.01 MPa，合計系統(tǒng)總阻力0.44 MPa。

實際上上述阻力可歸納為兩個部分：一是熱水在輸送管道最不利環(huán)路中流動產(chǎn)生的阻力，即沿程阻力(含換熱站阻力)；二是供熱廠區(qū)供熱設(shè)備(含泵間)對水的流動產(chǎn)生的阻力。供熱系統(tǒng)中阻力的大小決定了選用循環(huán)水泵揚程，循環(huán)水泵的揚程直接影響著水泵電耗，因此，有必要對供熱系統(tǒng)中最不利環(huán)路的各種阻力進行分析。

1 系統(tǒng)定壓

系統(tǒng)定壓除了考慮充水高度、地勢高差和適當?shù)母辉６韧?，最重要的是防汽化壓力。定壓值的大小直接關(guān)系到循環(huán)介質(zhì)在各位置作用點壓頭，特別是在熱水鍋爐的作用點壓頭，直接關(guān)系到鍋爐能否安全運行。

2 各點壓力

從上表看出供熱系統(tǒng)中各位置的壓力實際上是系統(tǒng)阻力在該位置上的作用點壓頭，該壓頭隨著定壓點壓力的變化而相應(yīng)變化；另外還隨著系統(tǒng)阻力調(diào)整而變化，如關(guān)小系統(tǒng)某閥門開度，系統(tǒng)阻力增加，各點作用點壓頭隨之變化(增加)。

鍋爐壓力同樣也按上述原則變化。

3 供回水段阻力與水力計算結(jié)果的差異

某縣城區(qū)一次網(wǎng)主干線水力計算，見表2。

表2 網(wǎng)主干線水力計算

根據(jù)常規(guī)水力計算方法，最不利環(huán)路當量長度為管段長度的30%，管段阻力誤差偏大，后來筆者按10%計算結(jié)果與運行實際比較仍偏大，從上表看出：計算供回水管段阻力各為0.189 MPa，合計為0.398 MPa，而實際運行供回水總阻力只有0.14+0.13=0.27 MPa，差值為0.12 MPa。供回水及換熱站計算總阻力為0.189×2+0.04=0.418 MPa，而運行總阻力為0.27+0.04=0.31 MPa，差值為0.11 MPa。

由此說明實際運行管路阻力調(diào)整非常必要，應(yīng)力求使阻力降低，減小循環(huán)泵能耗，降低運行成本。包括通過儀表判斷及時進行除污器排污，換熱器清洗等措施。

4 循環(huán)泵進出口的阻力

循環(huán)泵進出口阻力的大小取決于水泵進出口各種管件的阻力和進出口管道的阻力，上述高壓中開雙吸循環(huán)泵，現(xiàn)已運行四年，未發(fā)生任何故障，備用泵始終未啟動，泵出口不安裝止回閥，進出口閥門全開，因此回水至泵入口阻力為0.01 MPa，泵出水管與鍋爐入口阻力為0.01 MPa，鍋爐至供水母管的連接處阻力為0.01 MPa。

水泵的進口管徑比出口管徑一般情況下要小一號，進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，這樣的流速對于管道來講比摩阻將達到200～300 Pa/m以上，所以無論進出口應(yīng)盡量選擇2～3倍R的彎頭不安裝止回閥，條件許可的情況下，水泵進出口管徑應(yīng)適當擴徑，即可以控制好循環(huán)泵系統(tǒng)的阻力值。

5 結(jié) 論

(1)熱水鍋爐一次網(wǎng)供熱系統(tǒng)中阻力控制存在極大的潛力，系統(tǒng)阻力通過不斷摸索調(diào)整、積累經(jīng)驗，一定能選擇一臺最適合該系統(tǒng)的節(jié)能的循環(huán)泵，降低運行成本。

(2)嚴格按《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2010相關(guān)規(guī)定，合理選擇好一次網(wǎng)比摩阻直接關(guān)系到管網(wǎng)的一次投資及運行的經(jīng)濟性。

(3)各生產(chǎn)廠家熱水鍋爐的阻力都不盡相同，鍋爐水動力性能的好壞不僅關(guān)系到循環(huán)泵揚程的選擇，涉及到運行電耗，更重要的是關(guān)系到熱水鍋爐運行的穩(wěn)定性、安全性。

(4)合理調(diào)整好循環(huán)泵進出口的阻力也是供熱節(jié)能、降低運行成本的重要因素。

[1] 葛葉飛.熱力系統(tǒng)中加熱器端差的定量分析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2013(8).