供熱一次網阻力分析

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(1.黑龍江省龍聚科技發展有限責任公司,哈爾濱 150001；2.哈爾濱國安特種設備技術服務有限公司，哈爾濱 150001)

0 引 言

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

供熱一次網阻力主要來自以下幾個方面，按一次網循環泵介質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(鍋爐內部)段阻力

鍋爐出口至一次管網供水起點阻力(最不利環路)

供水起點至熱力站阻力

熱力站內部阻力(包括除污器、閥門、管路、換熱器等)

管網一次回水至泵間阻力

泵間至循環泵入口阻力

某縣城區供熱一次網循環系統原設四臺循環泵300S-116B，流量1 100 m3/h、揚程85 m、配套電機：355 kw ，循環泵總功率1 420 kw。后由于供熱面積逐年增加，且四臺泵并聯不經濟，于2011年循環泵新建一臺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。新建循環泵采用高壓變頻，一直單臺穩定運行，既滿足了一次網供熱需求，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，下面以該縣城區供熱一次網系統實測阻力進行分析：

該系統定壓值為0.46 MPa，在循環泵入口處，循環泵出口壓力為0.90 MPa。現場實測數據見表1。

表1 供熱一次網系統運行壓力參數統計

從現場實測數據看出：

泵出口至鍋爐入口段阻力為0.05 MPa；鍋爐入口至鍋爐出口(鍋爐內部)段阻力為0.06 MPa；鍋爐出口至一次管網供水阻力為0.01 MPa(最不利環路)；供水管路阻力為0.14 MPa；熱力站內部阻力為0.04 MPa(包括除污器、閥門、管路、換熱器等)；管網一次回水至泵間阻力為0.13 MPa；泵間至循環泵入口阻力為0.01 MPa，合計系統總阻力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路中流動產生的阻力，即沿程阻力(含換熱站阻力)；二是供熱廠區供熱設備(含泵間)對水的流動產生的阻力。供熱系統中阻力的大小決定了選用循環水泵揚程，循環水泵的揚程直接影響著水泵電耗，因此，有必要對供熱系統中最不利環路的各種阻力進行分析。

1 系統定壓

系統定壓除了考慮充水高度、地勢高差和適當的富裕度外，最重要的是防汽化壓力。定壓值的大小直接關系到循環介質在各位置作用點壓頭，特別是在熱水鍋爐的作用點壓頭，直接關系到鍋爐能否安全運行。

2 各點壓力

從上表看出供熱系統中各位置的壓力實際上是系統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變化；另外還隨著系統阻力調整而變化，如關小系統某閥門開度，系統阻力增加，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果的差異

某縣城區一次網主干線水力計算，見表2。

表2 網主干線水力計算

根據常規水力計算方法，最不利環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整非常必要，應力求使阻力降低，減小循環泵能耗，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 循環泵進出口的阻力

循環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泵，現已運行四年，未發生任何故障，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，水泵進出口管徑應適當擴徑，即可以控制好循環泵系統的阻力值。

5 結 論

(1)熱水鍋爐一次網供熱系統中阻力控制存在極大的潛力，系統阻力通過不斷摸索調整、積累經驗，一定能選擇一臺最適合該系統的節能的循環泵，降低運行成本。

(2)嚴格按《城鎮供熱管網設計規范》CJJ34-2010相關規定，合理選擇好一次網比摩阻直接關系到管網的一次投資及運行的經濟性。

(3)各生產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系到循環泵揚程的選擇，涉及到運行電耗，更重要的是關系到熱水鍋爐運行的穩定性、安全性。

(4)合理調整好循環泵進出口的阻力也是供熱節能、降低運行成本的重要因素。

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