供熱小區采用旁通管定壓系統淺析

程天晏

隨著我國集中供熱事業的發展,城市集中供熱覆蓋率有了很大提高,它對節約能源和保護環境發揮了重要作用。

1 一次網并網問題

多熱源環狀管網是城市集中供熱大型熱源聯網運行模式中的一種供熱模式。城市大型熱源聯網運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,同時還能顯著降低能耗。而在城市熱電聯產集中供熱的基礎上,建設調峰鍋爐房作為熱電聯產熱源的補充熱源,熱電廠承擔基本負荷,最大限度的提高其供熱規模以及最大規模下的運行時數,兩種熱源聯合運行,順序投入和撤出。但是調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更高的壓力等級,致使兩種熱源難于并網運行,造成能源和管網資源的浪費和環境效益的下降。

由于本文主要針對二次網,所以僅供一次參考。

2 二次網并網問題

1)高低區獨立設置供熱系統。在換熱站內分別設置低區供熱系統和高區供熱系統,有時還同時有中區供熱系統。這樣換熱站內要有三組循環水泵、三組補水定壓系統和三組管路系統及其附屬設備。同時,室外管網要敷設六根管,分別與不同的用戶相連接。顯然,這種連接方式設計復雜,初投資高,換熱站和室外管網占地面積大,給實施供熱帶來極大的困難。并且運行電耗增大,運行費用高。

2)高低區直連機組。有時供熱系統的水壓線只能滿足低區用戶靜壓和動壓壓力的要求,而低于個別高區用戶靜壓和動壓壓力的要求。在這種情況下,在高區入口處增加高低區直連機組,通過直連機組加壓送入高區用戶,而回水通過減壓閥節流后返回低壓管網[1]。直連機組加壓水泵的型號、揚程必須仔細選擇計算。在一個供熱系統中,這種加壓泵的數量只應是少量的,如果盲目濫裝,還會惡化整個供熱系統的水力工況。

3)設熱交換器的分區式系統。高區水和外網水間接連接,高區水通過交換器與外網水進行熱量交換。熱交換器可作為高區熱源,高區又設有循環水泵、膨脹水箱,使之成為一個與低區熱網壓力隔絕的、獨立的完整系統。

該形式高區與低區的水力工況互不影響,是防止低區末端散熱設備超壓最安全的方法。當室外熱網是高溫水供暖時,采用這種方式可靠但不經濟。

4)雙水箱系統。采用雙水箱分層連接方式：將高層建筑供暖系統設在高、低位兩個開式水箱之間,將外網供水通過供水加壓泵送入高位水箱(位置高于系統最高點),熱水通過水箱之間的位能差在高層建筑供暖系統中循環,再流入低位水箱,高區用戶回水通過低位水箱溢流返回外網回水干管。在供熱系統運行時,借助供水加壓泵提高高層系統的供水動壓線,防止頂層倒空;供熱系統停止工作時,供、回水加壓泵也停止運行,高層系統與外網由雙水箱斷開,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,但系統工況調整不易又需要架設高位水箱,且因水箱為開式,容易加快系統腐蝕。

5)利用流體裝置隔離高區與低區。系統運行時,高區回水流入斷流器內,使水高速旋轉,流速增加,壓力降低,此時斷流器可起減壓作用。回水下落到阻旋器處,水流停止旋轉,流速恢復正常,使該點壓力維持室外管網的靜水壓力,以使阻旋器之后的回水壓力能夠與低區系統壓力平衡。高區水泵與外網循環水泵靠微機自動控制,同時啟閉。當外部管網停止運行后,高區壓力降低,流入斷流器的水流量會逐漸減少,斷流器處將斷流。同時,高區水泵出口處的止回閥可避免高區水從供水管倒流入外網系統,避免高區出現倒空現象。

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

6)旁通管定壓點連續(間歇)補水定壓方式。在循環水泵或供回水總管上安裝旁通管,通過調節旁通管上的調節閥的開度,控制供熱系統的壓力恒定在某一數值,也就可以方便的調節供熱系統動水壓線和靜水壓線的相對位置,亦即供熱系統動水壓力的大小,系統動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點是作用面廣,可以解決供熱小區若干幢高層建筑,不因高層建筑數量的增加而增加投資,不因高區熱用戶加壓泵配置不當干擾小區用戶。設備簡單,投資少,便于操作和運行管理。然而,由于這種連接方式缺乏理論指導,所以很少使用。對于采用這一定壓方式的供熱系統來說,高區熱用戶和低區熱用戶可以共用外網。

一些實際供熱工程設計中采用了旁通管定壓方式的供熱系統,例如東山熱源廠、城南熱源廠、左權市政熱力站等供熱工程,但是由于旁通管定壓系統設計不當,均不能很好的進行調節。

針對上述情況,旁通管定壓方式是一種值得推薦的定壓方式。

3 結語

1)某供熱系統中高層熱用戶與低層熱用戶是否可以并網,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,再確定供水動壓線和回水動壓線起始點位置的高度,按照順序繪制出水壓圖,該供熱系統的壓力狀況就確定了。2)高低區并網第一判別式和第二判別式的側重點不同：第一判別式是針對整個旁通管定壓系統來說的。而第二判別式則是在第一判別式不滿足的情況下,針對每一個高層熱用戶來說的。3)對旁通管定壓系統來說,其動水壓圖的確定和繪制與非旁通管定壓系統不同。一般供熱系統,是以定壓點壓值為起始點的。而旁通管定壓系統的供水動水壓線的起始點與高層熱用戶有關,需要通過較復雜的計算才能確定。4)旁通管上的m閥和n閥口徑的選擇與旁通流量、節流量和旁通管安裝位置等因素有關。整個供熱系統的壓力損失越大,越有利于m閥和n閥的選擇,但同時兩調節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,而與n閥的選擇無關,也就是說不論旁通管是哪種連接方式,差異點在于m閥上的資用壓差。6)當最不利用戶配合節流時,增大循環水泵揚程,可以增加調工閥的調節幅度,讓供水動壓線更高,回水動壓線更低。7)各熱用戶入口和出口應安裝調節閥進行輔助調節,需要根據供熱系統的實際情況確定。一般來說,對于地勢較平坦的供熱小區來說,高層熱用戶回水管有可能發生倒空,而低層熱用戶則應注意底層末端散熱設備供水管是否超壓。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節閥,進行輔助調節。對于地勢起伏較大的多層建筑供熱系統來說,也是如此。