供熱鍋爐房二級循環(huán)泵系統(tǒng)節(jié)能工程改造設(shè)計(jì)方案.docx

根據(jù)幾年設(shè)計(jì)新建和改造既有供熱鍋爐房水系統(tǒng)為二級循環(huán)泵系統(tǒng)的實(shí)踐，提出了前置鍋爐泵與后置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)的兩種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步論述了二級循環(huán)泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單級循環(huán)泵具有操作靈活和節(jié)能的特點(diǎn)，同時(shí)，分析了后置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)，不僅具有操作更方便，避免選用耐高溫水泵的特點(diǎn)，而且使得對既有鍋爐房進(jìn)行水系統(tǒng)改造變得簡單、方便、投資少。1、前言 根據(jù)工作中對二級循環(huán)泵系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐總結(jié)和對既有鍋爐房具體條件和改造時(shí)遇到問題的分析，按著不同鍋爐房的具體情況和使用特點(diǎn)，對熱網(wǎng)泵、均壓管、鍋爐泵的配置方式進(jìn)行了不同方案設(shè)計(jì)，即前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)和后置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)。兩種方案節(jié)能效果相同，但在設(shè)備選用、運(yùn)行調(diào)節(jié)方面各有特點(diǎn)?，F(xiàn)將兩個(gè)設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)方面的特點(diǎn)進(jìn)行比較，并對節(jié)能效果進(jìn)行分析。2、傳統(tǒng)的單級泵系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)圖及水壓圖2.2 循環(huán)泵的選用與設(shè)計(jì)原則2.2.1 從圖1看出，熱網(wǎng)回水通過鍋爐房進(jìn)水母管流經(jīng)除污器后進(jìn)入一組循環(huán)泵的進(jìn)口母管，循環(huán)泵加壓后送入鍋爐，升溫后送入外網(wǎng)，外網(wǎng)循環(huán)量與鍋爐循環(huán)量是一致的。2.2.2 循環(huán)泵的流量選用是同時(shí)按所有鍋爐額定流量計(jì)算的總流量和按熱負(fù)荷計(jì)算的所需最大流量考慮，一般后者大于前者，按大者選用，同時(shí)還要有一定儲備，一般按熱負(fù)荷計(jì)算最大循環(huán)量的1.05倍確定（現(xiàn)實(shí)中循環(huán)泵的運(yùn)行流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，甚至成倍增加）。2.2.3 循環(huán)泵的揚(yáng)程按鍋爐房、熱網(wǎng)的最不利環(huán)路以及熱用戶阻力和再加23mH2O富裕壓頭選用（現(xiàn)實(shí)中由于受多因素影響，選用的循環(huán)泵揚(yáng)程多數(shù)大于需要值，造成循環(huán)泵運(yùn)行工況偏離高效區(qū)，處于超流量運(yùn)行，電機(jī)過熱，甚至燒壞）。2.3 特點(diǎn)分析2.3.1 由于設(shè)計(jì)選型和運(yùn)行等因素，運(yùn)行時(shí)循環(huán)水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍋爐的額定流量，而鍋爐的水阻力與流量平方成正比，造成循環(huán)水泵的揚(yáng)程大部分消耗在鍋爐房內(nèi)部，增加了鍋爐房的無效能耗，也造成了對外網(wǎng)的資用壓頭不足。近年來，一些鍋爐房在設(shè)計(jì)時(shí)或通過改造增加了與鍋爐并聯(lián)的旁通管，分流了多余流量，以保鍋爐流過額定流量，但旁通管也增加了無效能耗。2.3.2 循環(huán)泵不便變流量調(diào)節(jié)，如果循環(huán)泵流量小于鍋爐額定流量時(shí)將會影響鍋爐的安全運(yùn)行，因而也就不易滿足間供時(shí)一次水變流量和直供采用分戶計(jì)量時(shí)用戶主動調(diào)節(jié)的需求。2.3.3 鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于供回水溫度低，導(dǎo)致排煙溫度過低，造成鍋爐尾部酸腐蝕。3、前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)圖及水壓圖（見圖3）3.2 循環(huán)泵的選用與設(shè)計(jì)原則3.2.1 從圖3看出，熱網(wǎng)回水通過鍋爐房進(jìn)水母管流經(jīng)除污器后進(jìn)入均壓管的一端（低溫側(cè)），鍋爐升溫后的水進(jìn)入均壓管的另一端（高溫側(cè)）。鍋爐泵組的進(jìn)口開在均壓管的低溫側(cè)，輸送低溫回水到鍋爐，熱網(wǎng)泵組的進(jìn)口開在均壓管的高溫側(cè)，輸送高溫供水到外網(wǎng)的供水管路。鍋爐泵組與熱網(wǎng)泵組之間應(yīng)留有一定距離。3.2.2 鍋爐泵的流量按鍋爐的額定流量選用，可一爐一泵，也可兩爐或多爐一泵，視運(yùn)行調(diào)節(jié)理念和調(diào)節(jié)方案定，不需增加儲備系數(shù)；揚(yáng)程按鍋爐額定流量時(shí)的水阻力及管道、附件的阻力和選用，也不需增加儲備系數(shù)，不需變頻，定轉(zhuǎn)速定流量運(yùn)行，關(guān)鍵是要仔細(xì)、準(zhǔn)確計(jì)算鍋爐本體、省煤器和空氣預(yù)熱器的水阻力，以便將鍋爐泵的揚(yáng)程選得恰到合適。3.2.3 熱網(wǎng)泵的流量根據(jù)最大供熱負(fù)荷計(jì)算選用，按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念考慮儲備系數(shù)；揚(yáng)程按最大供熱負(fù)荷時(shí)最不利環(huán)路的阻力和熱用戶的阻力和選用，也適當(dāng)考慮儲備系數(shù)。視具體情況可多臺泵并聯(lián)組合，也可單臺泵選用，從節(jié)能考慮，如條件允許，最好采用單臺泵變頻變流量運(yùn)行。3.3 特點(diǎn)分析3.3.1 在均壓管內(nèi)，一端進(jìn)入的是熱網(wǎng)低溫回水，而另一端進(jìn)入的是鍋爐升溫后的供水，兩種不同水溫的水均注入均壓管，根據(jù)自動控制的變頻熱網(wǎng)泵需求，按比例自然混合：當(dāng)熱網(wǎng)泵的循環(huán)量大于鍋爐泵循環(huán)量時(shí)，熱網(wǎng)泵循環(huán)量將有一部分不進(jìn)入鍋爐而與鍋爐出水混合，送入外網(wǎng)，此時(shí)外網(wǎng)水溫低于鍋爐出水水溫；當(dāng)熱網(wǎng)泵循環(huán)量與鍋爐泵流量相等時(shí)，鍋爐出水全部送出外網(wǎng)，外網(wǎng)的水溫等于鍋爐的出水溫度；當(dāng)熱網(wǎng)泵循環(huán)量小于鍋爐泵流量時(shí)，一部分鍋爐出水送出外網(wǎng)，還有一部分鍋爐出水與熱網(wǎng)低溫回水混合后再進(jìn)入鍋爐，提高了鍋爐的進(jìn)水溫度，此時(shí)外網(wǎng)水溫等于鍋爐出水溫度。實(shí)現(xiàn)了熱源側(cè)和用戶側(cè)分別按各自的要求調(diào)節(jié)水溫和流量，低負(fù)荷時(shí)，既可以提高熱網(wǎng)循環(huán)水的品位，也提高了鍋爐的進(jìn)水溫度，消除水溫過低造成的煙氣低溫對鍋爐尾部的酸腐蝕。3.3.2 熱網(wǎng)泵安裝在均壓管的高溫水側(cè)，輸送的是通過鍋爐加熱后的高溫水，對熱網(wǎng)泵的耐溫要求高，必須選擇耐高溫水泵，質(zhì)量要求高，價(jià)格貴。3.3.3 鍋爐配置的一組鍋爐泵的進(jìn)口接在均壓管的低溫側(cè)，離鍋爐較遠(yuǎn)，管路較復(fù)雜，在多臺鍋爐調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)，啟停鍋爐不便，必要時(shí)需采用電動閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加投資。4、后置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)4.1 系統(tǒng)圖及水壓圖（見圖5）4.2 循環(huán)泵的選用與設(shè)計(jì)原則4.2.1 從圖5看出，熱網(wǎng)回水通過鍋爐房進(jìn)入母管流經(jīng)除污器后進(jìn)入熱網(wǎng)泵進(jìn)口母管，熱網(wǎng)泵加壓后進(jìn)入均壓管的一端（低溫側(cè)），通過鍋爐供水母管引至鍋爐后側(cè)的鍋爐泵，加壓流經(jīng)鍋爐升溫后再進(jìn)入均壓管另一端（高溫側(cè)），均壓管高溫側(cè)引出供水母管送至外網(wǎng)。均壓管的壓力是熱網(wǎng)泵的出口壓力，也是鍋爐的出口壓力（外網(wǎng)供水壓力），其供水溫度及循環(huán)量按程序調(diào)節(jié)變頻器控制熱網(wǎng)泵轉(zhuǎn)速（混水功能同3.3.1）實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。4.2.2 鍋爐泵的流量、揚(yáng)程選用原則與前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)相同，不同點(diǎn)的是鍋爐泵設(shè)置在每臺鍋爐尾部的進(jìn)水管上，即一臺鍋爐配置一臺鍋爐泵（也可配置備用泵），方便運(yùn)行調(diào)節(jié)。4.2.3 熱網(wǎng)泵的流量、揚(yáng)程選用與前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)相同，采用變流量調(diào)節(jié)，不同點(diǎn)是熱網(wǎng)泵放置在鍋爐房的進(jìn)水母管上（熱網(wǎng)回水母管），加壓輸送的是熱網(wǎng)低溫回水，不需采用耐高溫水泵。4.3 特點(diǎn)分析4.3.1 采用一臺鍋爐配置一臺鍋爐泵，不僅可以解決多臺鍋爐間流量分配不均的問題，更便于根據(jù)自動控制要求實(shí)現(xiàn)鍋爐與之配套的鍋爐泵同時(shí)啟停，即在多臺鍋爐時(shí)，啟用哪臺鍋爐就隨之啟用與之配套的鍋爐泵，停止運(yùn)行鍋爐就停止運(yùn)行與之配套的鍋爐泵，避免無效能耗發(fā)生，改善鍋爐的燃燒狀況。由于是一爐配一泵，啟停鍋爐的水循環(huán)時(shí)，采用開關(guān)鍋爐泵的出口閥門即可，操作簡單可靠。4.3.2 由于熱網(wǎng)泵是安置在鍋爐房進(jìn)水母管至均壓管的低溫側(cè)，輸送的是低溫水，較之前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)的熱網(wǎng)泵輸送的水溫低，不需要選用高溫水泵，造價(jià)低，管理維護(hù)簡單。4.3.3 熱網(wǎng)泵的出口接入均壓管的低溫側(cè)，均壓管的壓力為熱網(wǎng)泵出口壓力，此壓力又是鍋爐泵的進(jìn)口壓力，鍋爐泵根據(jù)鍋爐水阻力升壓，因此，鍋爐承受的循環(huán)水壓力較前置鍋爐泵的二級循環(huán)泵系統(tǒng)的鍋爐承壓高，但等同于傳統(tǒng)的單級泵系統(tǒng)鍋爐承壓，均在鍋爐和水泵的安全使用范圍內(nèi)。5、關(guān)于均壓管與系統(tǒng)定壓在實(shí)際工作中，由于鍋爐房的容量較大，URL=/熱網(wǎng)管道/URL的直徑已經(jīng)很大，很難將均壓管的直徑做到相鄰管徑的三倍。在幾座新建鍋爐房和幾座改造既有鍋爐房的工程中，對均壓管的放置位置及其尺寸根據(jù)具體條件進(jìn)行了不同方案嘗試，新設(shè)計(jì)時(shí)，可以比相鄰管段直徑大12號；改造時(shí)，甚至可用與相鄰管段直徑相同的管徑；在有分集水器的系統(tǒng)，也可以用一條直徑盡量大的管段將分集水器連接起來，實(shí)際運(yùn)行表明，其混水和穩(wěn)壓的功能均能滿足要求。值得認(rèn)真對待的是鍋爐泵、熱網(wǎng)泵的位置布置及管道連接要推敲，避免短路，能按需均勻混水，排除管路間的相互干擾，保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。6、能耗分析6.1 供熱系統(tǒng)的實(shí)際能耗高低影響因素較多，可歸納成管理和技術(shù)兩大類，兩者相互配合，并且落實(shí)到位，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能。拋開管理因素，僅從供熱系統(tǒng)循環(huán)水的輸送能耗進(jìn)行分析，清華大學(xué)石兆玉教授曾對傳統(tǒng)的單級循環(huán)泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以及幾種分布式變頻循環(huán)水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在節(jié)能方面，從理論上進(jìn)行了分析計(jì)算，指出不同方案的分布式變頻循環(huán)水泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單級循環(huán)泵系統(tǒng)裝機(jī)節(jié)能33.875.8%，再考慮運(yùn)行節(jié)電可達(dá)6585%。二級循環(huán)泵系統(tǒng)是傳統(tǒng)的單級循環(huán)泵系統(tǒng)與最佳的分布式變頻循環(huán)水泵系統(tǒng)的過渡方案，將鍋爐泵與熱網(wǎng)泵分開設(shè)置，鍋爐泵可靈活調(diào)節(jié)啟停，熱網(wǎng)泵可實(shí)現(xiàn)變頻變流量調(diào)節(jié)，從裝機(jī)和運(yùn)行兩方面與傳統(tǒng)的單級泵系統(tǒng)相比節(jié)能效果是沒有疑義的。6.2 在幾座新建和幾座改造既有，URL=/鍋爐房二級循環(huán)泵系統(tǒng)/URL幾年運(yùn)行過程，單純統(tǒng)計(jì)循環(huán)水輸送系統(tǒng)的能耗較為麻煩，不好操作，從統(tǒng)計(jì)看，在同一單位對相近規(guī)模的鍋爐房總電耗相比，采用二級循環(huán)泵系統(tǒng)比傳統(tǒng)的單級循環(huán)泵系統(tǒng)節(jié)電約2540%；再從2008年一座供熱面積60萬m2的既有鍋爐房改造的實(shí)例看，每建筑平方米節(jié)電0.5kWh，節(jié)電30%，可看出節(jié)能效果。結(jié)束語： 近些年來，一些教授、專家不斷寫文章呼吁更新供熱系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，并對分布式變頻循環(huán)泵的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行剖析，對節(jié)能效果進(jìn)行計(jì)算，指出了最佳的節(jié)能方案是分布變頻循環(huán)泵系統(tǒng)。在實(shí)踐中，作者也參加了幾座將既有鍋爐房改造成分布式變頻循環(huán)泵系統(tǒng)的工程，通過運(yùn)行均收到滿意效果。在對既有鍋爐房改造工程中，究竟是