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外網供熱系統的運行調節和節能控制技術淺析

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-11-08  瀏覽次數:295
  據相關資料顯示,我國建筑采暖能耗為同緯度發達國家建筑采暖能耗的3倍左右,采暖能耗浪費是巨大的。對于廊坊開發區供熱公司這樣一個正處于快速發展階段的供熱企業來講,要想發展、壯大,做好外網供熱系統的運行調節和節能控制是我們必須要做到的。
  一、前言              
  在我們的供熱系統中,供暖熱負荷是系統的主要熱負荷,在運行過程中,主要考慮供暖熱負荷的變化規律來調節供熱量。在采暖期間,供熱系統向用戶供熱,在室外溫度變化的條件下,都應當保證用戶建筑物的室內溫度符合用戶的要求,使房間溫度保持在一定的范圍內(我地區為18℃正負2℃)。建筑物采暖熱負荷同室外氣溫、濕度、風向、風速、太陽輻照等因素有關,而其中室外氣溫起著決定性作用,因此在理論上,可以把熱負荷只看作是室外溫度的函數,即:
  Q=f(tw)=K·F(tn-tW)
  供熱過程就是維持建筑物室內氣溫適宜人們工作、生活,維持建筑物得熱與失熱始終處于一個動態的平衡過程中,即有熱平衡方程式:
  Q=KF(tn-tw)=G·C(tg-th)·ρ/3600(1)
  Q—熱負荷W;
  K—建筑物傳熱系數W/m2·℃;
  F—建筑物外表面積m2;
  tn—室內氣溫℃;
  tw—室外氣溫℃;
  C—水的比熱J/kg·℃;
  G—采暖循環水流量m3/h;
  tg—供水溫度℃;
  th—回水溫度℃;
  ρ—水的密度kg/m3。
  熱網總能耗包括兩部分:一是供熱量;二是輸送熱量所消耗的電能。要想達到節能運行,使企業得到效益,除了需要對設備有正確的設計和選型,更需要采用各種節能技術和方法對供熱系統的供熱量根據用戶的熱負荷變化進行合理的調節,以達到對整個供熱系統的節能控制。
  二、控制了水力失調也就控制了供熱量也就邁出了節能運行的第一步
  熱網總熱負荷隨著室外氣溫變化而變化,每一時刻為滿足采暖建筑的基本采暖要求(設計室溫18℃)所供總熱量,為最小值,即總供熱恰好等于基本的總需求。供小于需則供熱不達標,供大于需,則用戶過熱室溫過高,用戶散熱加大,造成熱能浪費。因此在供熱運行中,需適時地對熱網進行調節,以便使供求熱量保持平衡,且始終維持在最小值。在熱量分配上,力求熱網上各用戶室溫均衡,避免因熱網的水平失調,用戶垂直失調,而造成用戶冷熱不均現象,也就避免了為使冷的用戶達標,而致使熱的用戶超溫,造成熱能浪費問題。熱網的平衡是熱網節能的前提基礎,是進行供熱調節的前提條件,但是任何一個供熱系統都不可能通過對管網、熱力站和熱用戶等系統的設計、管網的布置、水力計算、管徑管件及設備的選型等徹底的解決水力平衡問題。我們只能通過各種不同的供熱調節方式和熱網平衡技術逐步接近水力平衡,以達到節能的目的。
  我公司由于二次網范圍大,建筑結構復雜,因此集中調節困難,所以我們采取了分散細化調節,集中監測控制的方法達到供熱管網的平衡。為了達到整個系統的平衡,我們在原來的各個換熱站、配熱站分區控制調節的基礎上進行了細化控制調節,即在每個熱用戶的入口處安裝了流量控制閥,特別是距離熱源近的用戶,我們根據實際情況縮小其調節閥的口徑,以達到節流的目的。另外根據用戶單位的性質和類型進行重新審核,以設定其所需流量。這樣在各二次網用戶都能夠進行調節和控制,給二次網質調節打下了基礎。
  通過公式計算和本地區的實際情況,繪制出二次網運行曲線。
  根據外網供、回水溫度計算公式:
  t1=ti+0.5(t1′+t2′-2ti)Φr1/(1+B)+0.5(t1′-t2′)Φr
  t2=ti+0.5(t1′+t2′-2ti)Φr1/(1+B)-0.5(t1′-t2′)Φr
 式中:Φr——相對熱負荷W,
  Φr=(ti-to)/(ti-to′)
  B——與散熱器及連接方式有關的系數,四柱散熱器B=0.35
  ti——供暖室內計算溫度℃
  to——室外溫度℃
  to′——供暖室外計算溫度℃
  t1,t2——二次網供、回水溫度℃
  t1′,t2′——二次網的設計供、回水溫度95℃/70℃
  廊坊地區在我們的實際運行過程中設計散熱器時的設計供、回水溫度為95℃/70℃,往往無法達到,散熱器的溫度與室溫的實際溫差比設計溫度低15—20%也能滿足需要。即供水溫度在76℃、回水溫度56℃時更能反映實際運行情況。因此根據以上公式計算結果如下表得出溫控曲線。
  根據以上表格繪制了溫控曲線。
  再加上二次網的循環泵加裝了變頻控制系統,我們的二次網調節就能做到熱水供暖系統的最佳調節工況——質和量的綜合調節,從而使得二次網的流量分配更加均衡,消除了近熱遠冷的現象,各換熱站及配熱站都更加合理的調整自己的運行狀態。
  三、節省熱量輸送所消耗的電能,達到節省能源的目的
  把熱量輸送給外網熱用戶,循環泵是主要的動力來源。循環泵的運轉(即熱量的輸送)就是一個電能消耗的過程。
  因為我公司所在的廊坊開發區正處在飛速發展的階段,所以外網循環水泵在初期建設時的選擇和配置其能力都有一定的富裕度。伴隨著熱網建設的發展過程,循環水量逐年增加,但是外網水力失調等原因導致的水泵出口閥門“打不開”等現象極大地增加了電能的損耗。如何解決這一難題,我公司計劃對外網循環泵進行技術改造。
  由理論公式我們可以知道循環泵的有效功率:
  Ne=V·△p·ρ·g/3600(2)
  式中Ne——有效功率W;
  V——循環水流量m3/h;
  △p——系統阻力m;
  ρ——水密度kg/m3;
  g——常數N/kg。
  可見熱量輸送所消耗有效功率Ne同流量V成正比,同系統阻力△p成正比。
  另由熱水網路的水力特性可知:
  △p=S·V2(3)
  將(3)式代入(2)式可得:
  N=S·V3·ρ·g/3600(4)
  由(4)式可見有效功率Ne只同流量V的立方成正比,其它為常數(S值在熱網閥門不操作時也為常數),減少熱網流量V將極大降低電耗。
  如何減少V呢?根除水力失調是首要條件,硬件上增加循環泵調速技術也是一個很好的途徑。外網循環水泵采用調速技術以后,可以及時地把流量、揚程調整到需要的數值上,消除多余的電能消耗。理論上節電率能達到40%左右,增加調速設備所增加的投資,可以在很短的時間內收回,從而產生效益。目前我公司正在積極調整外網管道,增加循環泵變頻控制系統,在不久的將來將會產生明顯效益。-廊坊開發區熱力供應中心 蔡旭光 韓良
  四、結論
  從前述分析可以看出,二次網采用供暖系統最佳調節工況——質和量的綜合調節,熱網運行最為經濟節能,既節熱又節電,且供熱質量最好。
  參考文獻
  [1]賀平、孫剛編著 供熱工程 北京:中國建筑工業出版社 2001
  [2]熱網運行調度檢修規程與節能計量技術實用手冊 北京科大電子出版社
  [3]趙博然 靳婉娟:供熱系統采用微機控制與調節設備相結合的探討 《區域供熱》2006年1期
 
 
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