分布式循环水泵供热系统的设计实例

节能2013年第4期二64-ENERGY CONSERVATION(总第367期)分布式循环水泵供热系统的设计实例孙志勇,鞠松洋(沈阳市热力工程设计研究院,辽宁沈阳110014)摘要:介绍分布式循环水泵供热系统的基本构造和设计方法，主要包括循环水泵的设计、系统水压图的绘制及节能分析。给出分布式循环水泵供热系统的节能率计算公式和方法,结合工程实例,对分布式循环水泵供热系统的节能效率进行分析。关键词:分布式循环水泵;供热系统;节能中图分类号:TU833*.1文献标识码:B 文章编号 :1004 - 7948(2013)04 -0064 -04doi: 103969/j. issn. 1004 - 7948. 2013.04. 016引言s_ -圾网在传统供热系统设计中,通常仅在热源处设置白网循环泵循环水泵,其扬程根据最不利环路的阻力确定,各用户通过调节阀门消耗多余的资用压头来进行流定压旁通L子朴水水箱量分配,这样会在运行时存在过多的无效电能。热源循环泵卜水泵为解决这一问题,采用分布式循环水泵的设图1 分布式循环系统构造圉计,取消了独立的热网循环泵,热源处设置循环泵的功能是承担热源内部的水循环,而换热站内循环系统与传统供热系统的最大不同之处在于增泵既有承担热网循环泵的热媒输送功能,又有在热加了均压管和换热站一级网循环泵。均压管的作用户建立必要的资用压头的功能,并能通过变频装用是使其管内的压降接近为0,即均压管内为同-压力值,从而起到稳压的作用,借以减少管路间水置实现变流量调节。该设计基本消除了无效电耗,且不用安装电动力工况的相互干扰。在热源循环泵的出口处至均调节阀。该系统不但降低了能耗，而且有利于热网压管之间,安装定压旁通管(管径为D、25 ~ D、40, .视母管管经而定) ,其上装设压力传感器和手动平水力平衡,给热用户提供了非常好的保障。衡阀,压力传感器反映均压管的压力,手动平衡阀1工程概况可调整均压管(即压力传感器)的压力值。该工程为沈阳市长白新城区域集中供热工程,安装定压旁通管的指导思想是将均压管的压.规划总供热面积1136.25万m2,综合热指标为力值调节控制为系统恒压点压力值,其目的- -是为50W/m2,最终建设70座换热站,供、回水设计温了让均压管更好地发挥解耦作用,提高系统的工况度为130C/70C ,设计压力1. 6MPa。热源建设与稳定性;二是使均压管按相邻管段同直径设计,不热负荷相对应,最终规模为4台70MW热水锅炉再增大管径,有利于系统的施工安装。和4台90MW热水锅炉,供热能力为640MW。2. 2热源循环泵设计热源循环泵的选择,重点是确定设计扬程,即2系统设计热源内部水中国煤化工-般取12~2.1分布式循环系统15m。而设MHCNMHG方法相同,即分布式循环系统的构造如图1所示。为供热系统的总设计流量,其值取决于供热系统总2013年第4期节能(总第367期)ENERGY CONSERVATION65.热负荷和供、回水设计温度。循环水泵扬程、流量表1热力系统水力计算表一般不需要 增加余量系数。换热站供热面积/ 热负荷/与热源 沿程阻力/流量/2.3换热站一级网循环泵设计编号万m2MW距离/mmH20 t.h-换热站内的一-级网变频循环泵设置在回水管2110.5386928.3915上,这样可以不需要采用高温水泵,减少投资。选11s. 5300225. 707S择2台循环泵同时使用(不设备用) ,均为变频，单42216314.93301台泵的流量按设计流量的60%考虑，扬程按设计50300620. 09358扬程100%选型,设计扬程为从热源至该换热站的339523. 88108供、回水沿程阻力损失与站内损失之和,应根据水7.5221118. 18251力计算确定。运行初期和末期只启动一台泵,最冷13.6.8157912.529月时同时启动2台并保证同频运行,若此时1台泵.31.159801.2216发生事故,根据水泵特性曲线,另一台泵的流量和1.80.91471.1413扬程仍可满足事故状态下的供热量保证率。00.5426129. 88现以最不利用户编号为4*的换热站为例,供2329425. 432940000 x50303114. 3610热面积4000m0 ,则采暖热负荷Q= 1000001937619.05MW。65350026.42 24设置2台循环水泵,均为变频,单台泵流量为.582711.7112设计流量的60%，扬程为设计扬程的100%。15.59123. 2222860 x2单台一级网循环泵设计流量G=130-0 >1718375. 9560% =17. 2th。824. 312. 15275519.06- -级网循环泵扬程为:13. 56.75307521. 0497H=Hw +Hy(1)2033. 816.9 2420 17. 7624式中:H- - -级网循环泵的扬程,m;13. 46.7260818. 679H。一网络主干线供、回水管的压力损失;14289020. 23H,-换热站站内阻力损失,取Hy = 10m。.4 19575. 92根据水力计算得Hw =32. 73 x2 =65.46m,则6232614. 8486H=65.46 + 10 =75.46m。则单台一级网循环泵选2526207913. 7818型参数为:流量18th,扬程76m,满足设计要求。296919. 86273251915. 533系统水压图的绘制28319921.31 17该工程共建设70个换热站,绘制其系统水压13.5 358227.05 19图首先确定系统的静压线,静压线的确定需保证系3012.5 440732.37 17统不汽化、不倒空、不超压。该工程采用分布式回2. 25421930.90 32水加压设计,静压线分为控制静压线和实际静压3232. 73线。控制静压线的确定:以热源标高为基准标高33中国煤化工233481+0. 0m,考虑到热源供热参数为130C/70C运行,YHCNMHG35393625. 86130C水汽化压力为17. 6m,最高处换热站比热源.节能2013年第4期ENERGY CONSERVATION(总第367期)换热站供热面积/ 热负荷/与热源 沿程阻力/流量/循环水泵出口高10m,换热站充水高度4m,另外考编号万m2MW距离/m mH2O 1.h-1虑3~5m的裕度,可以确定该工程控制静压线为2.293712. 403937m。实际静压线的确定:控制静压线与最不利环路3274523. 64供水管压力损失及换热站内的压力损失之和,为实3816250920. 65.115际静压线高度。3718.526279.4565表1给出了由水力计算得到的各站沿程阻力4033231损失及流量,其中最不利环路供水管压力损失为41381913.7332.73m,换热站内的压力损失为10m,可以确定该4216.4 8.22902 24. 96118工程实际静压线为79.73m。4:5.92. 953122 26. 43 4取热源内部水循环系统的总压力损失为15m,441524 11. 50:结合传图水压图绘制方法即可画出该系统主干线52903 25. 39108水压图,如图2所示。46I010156.1887-级网回水112.46 .47283519. 392921. 852016594.391.33网循环泵70 79.73..68.234S306422. 583658.23 -级网供水一0323523. 0672控制静压线面”7.3537 27. 280810t1000 1524 2000 30004000 4580 5000527.53912.528. 10L/m5:7. 53855 29. 42图2热力 系统主干线水压图54417429. 874节能分析2512.53316 21. 261795650303425 22. 30430对该系统的节能分析的主要方法是与传统的25296.11设计方法做对比,为此需要分别计算传统供热系统热源循环泵轴功率P。和分布式系统的循环泵轴功25326. 12率Pm。22085. 42假设系统供回水管道完全对称,共有j个用6(355923. 40户,第j个热用户为最不利热用户,各热用户的资620645.35用压头相等,根据特兰根定律,则传统供热系统热16774. 9401源循环泵轴功率P。的计算式为:17645.09,二2.73qH(2)Pn = 10006421237. 74H=Oh。+Oh。+H、6s2293 8. 91式中:P.-传统供热系统热源循环泵的轴功率,kW;3158 12. 28q-热源循环泵的流量,m'/h;3251 12. 5672H-热源循环泵的扬程,m;683613 12. 91η-热源循环泵的效率取n=70%;.4121Sh,-中国煤化工= 15m;7413013. 84sh.-fYHCNM H Gsn。= 10m;H.-最不利环路总沿程阻力损失,m。2013年第4期能.(总第367期)ENERGY CONSERVATION由表1可知,q =8143.13m'/h,H=15 +32. 73x5结语2 + 10 =90.46m,代人式(2) ,计算得P。≈2873kW。当采用分布式系统设计时,零压差点位于热源1)对于分布式循环水泵系统,换热站越多、流出口处。此时热源循环泵提供的扬程只用于克服量越大 、供热距离越长,节能效果越好,节能率越热源内部压头损失,此时循环泵总的轴功率为热源大循环泵及各站一级网循环泵的轴功率Pm的总和。该系统运行时实际静压线较高,造成热源补水Pm=1oO0[qSh.+ Eg(Sh, +H)] (3)2. 73泵扬程较大,耗电量增加,但是只占总耗电量的很小-部分,影响不大。式中:Pm - -分布式系统循环泵的轴功率,kW;2)零压差点位于热源出口处时，系统的节能q -热源循环泵的流量,m/h;率最高，与供热系统的供热规模热负荷分布、系统q.一第i个换热站循环泵的流量, m'/h;形式都是无关的。H;-第i个换热站与热源之间的总沿程阻力3)分布式循环水泵的方案基本消除了无效电损失,m;耗,没有多余的资用压头需要节流,不需要采用电η-循环泵的效率,取η= 70% ;动调节阀。n- -热用户的总数;各换热站一级网流量通过各换热站内分布式Oh,-热源内的压力损失 ,取△h, = 15m;回水加压泵的变频装置调节,可是实际工程中不可Oh,-换热站内的压力损失 ,取Ah。= 10m。能完全消除无效电耗,因此在站内可以设置手动调根据表1中数据,计算得P。≈1353kW,节能节阀作为变频水泵调节能力的补充,有利于热网的P.-Pm水力稳定性。1520kW,节电率β=P。=52.9%。参考文献以上分析中计算流量是按供/回水温度为[1]白振宇,段立丰,王磊,等.分布式循环水泵供暧系统的130C/70C时取值,但是实际运行时需要进行运行设计[J].区域供热2010,(4):33 -36.调节,各站的流量会发生变化。因此整个采暖期中计算循环水泵的实际轴功率时,计算流量还要在设[2]李艳杰,孙豪杰,张巍分布式变频供热系统改造实践计流量上乘以平均系数k。(设计篇)[J].区域供热,2011,(4):41 -44.k=一'血[3]沈子玲.分布式变频泵设计运行中的几点体会[].硅-。式中:。--采暖室内设计温度,取1 =18C;谷,2011,(11) :48,86.'。一采暖期室外平均温度,取1w= -5.7C; [4]陈鸣. 分布式变频泵供热系统[J].煤气与热力,008.tw一采暖期室外计算温度,取tw= -19C。(8) :24 -26.代人数据,得k=0.64。又根据式(2)、式(3)及表1中数据,得:[5]王栋军,高顺庆.分布式变频泵在集中供热系统中应用.传统供热系统热源循环泵的实际轴功率P '≈的节电分析[].资源节约与环保,2009,(2):40 -42.1839kW。分布式系统循环泵的实际轴功率P'≈作者简介:孙志勇(1976-),男,辽宁沈阳人,大学,工程866kW。节能973kW,节电率β'="p" =师,从事热力工程设计工作。收稿日期:2013 -01 -11;修回日期:2013 -02 -2452. 9% ,数值不变。中国煤化工MYHCNMHG