供熱循環水泵的選型與運行能耗的研究

石 巖

(中國礦業大學,江蘇 徐州 221116)

供熱循環水泵的選型與運行能耗的研究

石 巖

(中國礦業大學,江蘇 徐州 221116)

介紹了更換供熱循環水泵和熱力二次管網的初步調節方法，取得了較大的節能效果。改造前后節流量為19.68%，節電率為54.9%，并且有效的改善了原有供暖效果不好的用戶，其效果明顯，值得廣泛推廣。

循環水泵，節能，變頻，運行溫度，運行壓力

0 引言

對于集中供熱，循環水泵是熱力站動力提供者，同時也是最主要的耗電設備。合理的選擇循環水泵，既能保證正常的運行，又能降低運行能耗，是供熱設計人員和供熱企業一直追求的目標[1，2]。針對目前供熱循環水泵選型和運行存在的問題，進行了詳細的調查和分析，并根據運行數據，對太原市某熱力站的循環泵重新選型，并對站內外管網進行了調節，通過一個采暖季的運行，取得了較大的節電效果，對供熱循環水泵設計和運行都具有很高的借鑒意義。

1 循環泵的設計選型

根據CJJ 34—2010城鎮供熱管網設計規范,確定本工程采用的采暖面積熱指標見表1[3]。

表1 采暖面積熱指標qh W/m2

本熱力站總設計供熱面積為9.6萬m2，熱負荷為6 720 kW，其中底商設計供熱面積為1.6萬m2，面積熱指標取100 W/m2(已經超過未采取節能措施商店的采暖面積熱指標的上限值)，熱負荷為1 600 kW；住宅設計供熱面積為8萬m2，面積熱指標取64 W/m2(已經達到未采取節能措施住宅采暖面積熱指標的上限值)，熱負荷為5 120 kW。一個暖氣片低區系統，設計供熱面積為9.6萬m2，熱負荷為6 720 kW，供回水溫度為80 ℃/60 ℃。

循環泵循環流量為：G=0.86×6 720÷(80-60)=288.96 t/h，流量取10%的放大系數：Gx=288.96×1.1=317.86 t/h。

供熱半徑約為350 mH2O，站內壓力損失為20 mH2O，比摩阻取70 Pa/m，最遠用戶內部壓力損失6.0 mH2O[4]。循環泵所需揚程為：

H=2×350×0.007×1.3+20+6.0=32.37 mH2O；

流量取10%的放大系數：Hx=32.37×1.1=35.61 mH2O。

故選用KQL 200/345-55/4,其中,流量Q=346 m3/h，揚程H=38 mH2O，功率N=55 kW。

2 改造前的運行狀況

2015年—2016年采暖季該站供熱面積為89 000 m2，兩臺水泵并聯運行，嚴寒期水泵在39 Hz下運行，此時測得二次網流量Q=425 m3/h， 二次網供水溫度為51.7 ℃，二次網回水溫度為41.5 ℃，供回水溫差為10.2 ℃，二次網供水壓力為68 mH2O,二次網回水壓力為53 mH2O,二次網供回水壓差為15 mH2O,水泵出口壓力為73.5 mH2O，水泵入口壓力為47 mH2O，水泵揚程為26.5 mH2O，熱力站內部阻力損失為11.5 mH2O，如表2所示。

表2 改造前運行頻率對應的相關運行參數(兩臺泵并聯運行)

改造前實際運行流量遠大于設計流量，實際運行溫差小于設計溫差，即大流量小溫差運行。實際水泵揚程小于設計揚程，出現這種情況的原因是管網流量不平衡，為保證最不利用戶供熱效果，運行公司通常會采取加大流量的方法來解決熱量不平衡的問題，才會出現大流量小溫差運行。

3 改造方案

根據改造前的運行測試及熱力站和熱力二次網存在的問題，采取了以下幾個改造措施：

1)更換熱力站循環泵；2)拆卸站內二次網回水過濾器及循環泵出口止回閥；3)新循環水泵出口更換新耐震壓力表，更換站內所有壓力表；4)裝平衡閥進行調節，近端裝于供水管道上，遠端裝于回水管道上；5)平衡閥前安裝壓力表，閥后安裝壓力表及回水管道上安裝溫度計；

2016年—2017年采暖季將增加供熱面積約8 300 m2，即總供熱面積為97 300 m2。循環水泵按照97 300 m2進行設計選型。

根據嚴寒期運行流量437 m3/h，供回水溫差為10.2 ℃，可以按照設計溫差15 ℃選取循環泵的流量：

G=437×10.2×97 300÷(15×89 000)=324.87 t/h；

流量取10%的放大系數：Gx=324.87×1.1=357.35 m3/h。

參考表1,34 Hz和29 Hz運行參數，選取循環泵揚程為20 mH2O。

故選用TD200-20/4,其中,流量Q=400 m3/h，揚程H=20 mH2O，功率N=30 kW。

4 改造后的運行狀況

2016年—2017年采暖季該站供熱面積為97 300 m2，單臺水泵運行，嚴寒期水泵在48 Hz下運行，此時測得二次網流量Q=351 m3/h，二次網供水溫度為50.83 ℃，二次網回水溫度為40.28 ℃，供回水溫差為10.55 ℃，二次網供水壓力為62 mH2O,二次網回水壓力為52 mH2O,二次網供回水壓差為10 mH2O,水泵出口壓力為70 mH2O，水泵入口壓力為52 mH2O，水泵揚程為18 mH2O，熱力站內部阻力損失為8 mH2O。

5 節電分析

改造前后，供回水溫差和水泵實際運行揚程基本沒變，但運行流量由原來的437 m3/h，下降到351 m3/h，流量減小了約19.68%。該熱力站主要分為生產、照明、其他用電。該站在2015年—2016年采暖季年用電量約為171 300 kWh，單位面積耗電量為1.93 kWh/m2，在2016年—2017年采暖季年用電量約為84 840 kWh，單位面積耗電量為0.87 kWh/m2。節電約為86 460 kWh，單位面積節電1.06 kWh/m2，節電率為54.9%。按照供熱面積為97 384.55 m2折算，節電為103 227.6 kWh，如表3所示。

表3 2015年—2016年采暖季和2016年—2017年采暖季電量統計表 kWh

從節電率為54.9%和流量減小了約19.68%可知，其節電主要原因是改造前后循環水泵運行的效率發生了變化，改造后循環泵的效率明顯高于改造前的效率。同樣都是采用變頻運行，改造前循環水泵是在偏離高效點的狀態下運行，變頻后其效率比較低，改造后循環水泵是在高效點附近的狀態下運行，變頻后其效率比較高，故產生了比較高的節電率。

6 結語

通過熱力站改造工程取得了比較大的成績，但同時也看到了存在的不足，下面把本工程取得的經驗教訓總結，以便對類似工程節能改造時提供有益的借鑒。

1)管網的初步水力平衡，流量減小了約19.68%，有效的降低了管網運行的流量。

2)水泵變頻運行是節能的一種措施，但也不是萬能的，其不合理工況下的變頻運行仍具有較大的節能空間。

3)由于管網老舊，管網大部分采取直埋敷設方式，管網布置錯綜復雜，只是對管網進行了初步調節，同時為保證用戶的供熱效果，其運行狀態仍然是大流量小溫差運行，其運行供回水溫差約為10 ℃，如果供回水溫差拉大到15 ℃，其單位面積耗電量為0.58 kWh/m2；如果供回水溫差拉大到20 ℃，其單位面積耗電量為0.44 kWh/m2，故還有很大的節電空間。

4)上供下回單管串聯式也是制約拉大供回水溫差的一個主要原因，在供水溫度一定的情況下，供回水溫差越大，其底層的供水溫度越低，散熱量越小，采暖效果的好壞直接制約著供回水溫差的大小。

[1] 王宗林，王國波.熱水采暖系統循環水泵選擇分析及研究[J].建筑熱能通風空調，2011(8)：51-54.

[2] 權 敏.熱水采暖系統循環水泵的選型與節能[J].煤氣與熱力，2001，21(1)：74-77.

[3] CJJ 34—2010,城鎮供熱管網設計規范[S].

[4] 賀 平,孫 剛,王 飛,等.供熱工程[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社,2009:195-209.

Researchonselectionandoperationenergyconsumptionofheatingcirculatingwaterpump

ShiYan

(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)

Introduced changing the primary regulation of the heating circulating water pump and the two pipe network of heat method, great energy saving effect has been achieved. Before and after the transformation, the flow rate is 19.68%, the power saving rate is 54.9%, and the effective improvement of the original heating effect of poor users. The effect is obvious, it is worth popularizing widely.

water circulating pump, energy conservation, frequency conversion, operating temperature, operation pressure

TU833.1

A

1009-6825(2017)26-0138-02

2017-07-07

石 巖(1996- )，男，在讀本科生