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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
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