關于東區供熱分公司中繼泵運行情況的分析

楊永強 張曉暉 宋 偉

1 概述

鄭州市近年來集中供熱事業發展迅猛，集中供熱規模也越來越大，在熱水網路的設計中已設置中繼泵站。對于大中城市熱水網路，當輸送距離較遠，而管網及某些管路附件承壓又有一定限制時，可考慮設置中繼泵站。雖然因此增加了一些基建費用，但是可以減少熱網首站的水泵容量，從而減少了運行費，同時也保證了末端用戶的正常運行。鄭州市熱力總公司東區供熱分公司熱水網路中繼泵站自建成后，這兩年一直沒有投入使用，為了減少運行費，保證末端用戶的正常運行，公司一直在實驗其運行效果。

2 啟動中繼泵運行實驗背景

在供暖末期，隨著氣溫的大幅度回升，根據公司節能降耗的要求及東區熱電廠熱源供暖實際情況，我公司2011年3月7日要求鄭東新區熱電廠退一臺熱網循環泵，保持兩臺熱網循環泵運行，減少熱網循環水流量，保證管網安全經濟運行，滿足東區供熱分公司供暖熱量需求，同時也為啟動中繼泵運行實驗做準備。

3 中繼泵站位置及主要設備情況

中繼泵站及所選站點的位置情況:

中繼泵站位于黃河東路與商鼎路東南角七里河橋頭DN1000供熱回水管網上，中繼泵站以東供熱干管由東風東路向南支線，農業路向北支線，商鼎路與博學路向北支線3條主要支線及中央特區、二十七研究所2個主線用戶(見圖1)。

本站4臺泵在回水管網上，按照規定要求，中繼泵站不應建在環狀管網的環線上。否則，造成管網的環流，不能提升管網的資用壓頭。中繼泵站應優先考慮回水加壓方式。一般來說，對于大型的熱水供熱管網是需要設置中繼泵站的，有時甚至設置多個中繼泵。

中繼泵站設置的依據是管網水力計算和水壓圖。設置中繼泵站能夠增大供熱距離，而不用加大管徑，從而節省管網建設投資，在一定條件下可以降低系統能耗，對整個供熱系統的工況和管網的水力平衡也有一定的好處。

就國內外一些大型熱水供熱管網來看，其管網系統的設計壓力一般均在1.6 MPa等級范圍內，這對于城鎮供熱管網的安全性和節省投資是大有好處的，如不設中繼泵站將使管網的安全性或管網設計壓力等級提高，這些對管網建設都是不利的。

當管網上游端有較多用戶時，設中繼泵站有利于降低供熱系統水泵(循環水泵、中繼泵)總能耗。中繼泵站建在回水管上由于水溫較低(一般不超過80℃)可選用耐高溫的水泵，降低建設投資。

4 電廠曲線圖及所選取末端站點位置

1)所選電廠供熱參數曲線見圖2，圖3。

2)所選3個監測站點如下所述:

a.綠城百合。位于CBD環線以北、農業東路上，是東區供暖在鄭東新區相對偏北的用戶之一。

b.中鐵七局。位于航海路與朝鳳路處，是商鼎路與東風東路支線所帶末端用戶，該支線供東區中鐵七局、遠大理想城2個用戶以及南郊部分站點。

c.隴東小區。位于紫荊山南路，為未來路與鄭汴路支線所帶用戶，所在位置處在管網相對最末端。

以上所選3個站點的其壓力、流量變化曲線與電廠變化曲線趨勢基本一致。其圖不再單列，但是中鐵七局流量變化出現異常，在分析中說明。

5 實驗分析

5.1 電廠退出一臺熱網循環泵時，對東區供暖管網影響分析

通過所選各個監測站點及電廠監測點數據分析，電廠退出一臺熱網循環泵，對管網系統的影響時間從7日12:55～22:00整基本結束。從12:55開始，電廠流量由5700 t/h降至4600 t/h，流量降低1100 t/h，供水壓力由 1.57 MPa降至1.2 MPa，回水壓力由 0.25 MPa 升至 0.4 MPa。

鄭東新區熱電廠退出一臺熱網循環泵瞬間，電廠端流體流速受退泵影響反應時間短，電廠供暖管網供水流量下降1100 t/h，供水壓力下降0.37 MPa，但是末端管網距離電廠約23 km，單管以4600 t/h的流速到達管網末端(假定DN1000的管道)，在該段時間內，末端管網以5700 t/h的流速推動流體向回水管內循環，在回水管內轉化成壓力，回水壓力上升至0.4 MPa。從電廠實際運行壓力曲線圖上可看到，回水壓力變化同分析相符。從末端各站點曲線圖也可看到回水壓力變化同分析相符。之后隨著流體流速的衰減，電廠供、回水壓力逐步的下降。根據所選末端區域的站點曲線分析，所選管網末端站點壓力、流量變化趨勢也與電廠變化基本一致。個別站的變化比較大，如中鐵七局，電廠退出一臺熱網循環泵，流量由24 t/h降至5 t/h，從理論上分析，相對于24 t/h而言，該數據減小約30%應該是正常的，也就是下降到17 t/h左右，但是不會減小80%，即下降到5 t/h，分析認為可能是分公司調節或異常情況所致。

5.2 啟動中繼泵對管網影響的分析

1)7日14:25，啟動第一臺中繼泵，東區供熱分公司整體管網運行平穩。管網流量增加30 t/h～40 t/h，壓力無明顯變化。分析認為，由于單臺中繼泵的額定流量小，水泵揚程低，啟動一臺中繼泵運行，對管網影響有限。根據所選電廠及末端各站點曲線圖，我們可以看出，啟動第一臺泵約70 min，所選監測站點壓力、流量曲線圖上無明顯變化。

2)7日15:35，啟動第二臺中繼泵運行，東區供熱分公司整體管網運行平穩。管網流量增加50 t/h～60 t/h，壓力無明顯變化。分析認為，兩臺中繼泵并列運行，管網實際流量應增加;由于水泵揚程低，管網管徑大，兩臺水泵運行對管網壓力影響不大。根據所選電廠及末端各監測站點曲線圖，我們可以看出，啟動第二臺泵到操作閥門之間的時間約20 min，所選監測站點壓力曲線圖上無明顯變化、流量曲線圖上有較小波動。

5.3 管網特性曲線改變對系統的影響分析

7日15:55，分公司操作人員對商鼎路七里河橋頭DN1000閥門進行操作。管網流量增加60 t/h～70 t/h，供水壓力降低0.06 MPa、回水壓力出現波動。分析認為，閥門開度增加時，管網的特性曲線變緩，阻力降低，流量增加。從所選站點來看，供、回水壓力有明顯下降;從流量區域上看隴東小區、中鐵七局流量增加、綠城百合流量下降。

5.4 實驗數據監測條件分析

首先，啟動中繼泵運行，要保證管網系統特性不變，即在管網運行持續穩定的情況下，啟動中繼泵運行，使供暖管網總阻力降低，電廠流量增加。其次，在啟動中繼泵運行過程中，分公司同時對管網進行調節。7日15:55，分公司操作商鼎路七里河橋頭DN1000閥門，使管網的流量增加60 t/h～70 t/h，整個管網的壓力出現較大的波動。然后，從整個操作時間上分析，啟動中繼泵運行，在電廠退出一臺熱網循環泵(12:55)、剩兩臺熱網循環泵并列運行對管網影響的時間內，并且啟動第一臺中繼泵距電廠退泵時間90 min，啟第二臺中繼泵并列運行距離第一臺中繼泵啟動時間70 min，在啟第二臺中繼泵并列運行僅20 min時，分公司對管網進行了調節，本次操作距離電廠退泵僅3 h。

總之，啟動中繼泵運行是在整個管網運行不穩定的情況下進行的，加之缺少中繼泵的監測數據及中繼泵站前后管網干、支線監測井數據等因素及現實條件限制，我們無法對中繼泵進行準確的定量分析。

6 實驗總結

結果表明，由于單臺中繼泵流量(1800 t/h)小，啟動一臺中繼泵運行，電廠供回水壓差不變(0.85 MPa)，流量變化(增加30 t/h～40 t/h)不大，對管網影響有限;末端用戶壓差基本不變;啟動兩臺中繼泵并列運行，電廠出口供、回水壓差不變，流量變化(增加50 t/h～60 t/h)不大;處于中繼泵站入口端的末端用戶壓差基本不變。

總之，啟動一臺或并列運行兩臺中繼泵運行，對管網影響有限。若要啟中繼泵實現對于管網安全經濟運行及滿足分公司供暖期熱量需求，還需要中繼泵在管網持續穩定、管網監控系統完善及誤差較小等條件下運行，并對其進行更加深入的研究和實驗。

［1］盛曉文，李武勇.對熱網中繼泵站的若干問題探討［J］.區域供熱，1988(2):23-24.

［2］CJJ 34-2010，城鎮供熱管網設計規范［S］.

［3］許 峰.論城市集中供熱的可持續發展［J］.山西建筑，2010，36(13):170-171.