供暖管网水力工况调整平衡的技术管理.doc

供暖管网水力工况调整平衡的技术管理铁煤集团水暖厂 孙凤杰摘要：本文从集中供暖和区域锅炉房供暖的规模逐年扩大，供暖面积由十几万平方米、几十万以至于上百万平方米；供暖作用半径也由几百米延长到千米以上，由于供暖规模的迅速扩大，供暖系统的水利失调问题越来越明显针对这个问题，提出了加强技术管理 保证供暖管网水力工况调整平衡，提高供暖质量关键词：供热系统；水利平衡；工况调整；节能；技术管理 铁煤集团水暖厂，担负着整个集团公司职工住宅及部分市政住宅、集团公司单位及部分市政单位的供暖工作总供暖面积420万平方米共有锅炉房6座，锅炉15台、155蒸吨；分布在张庄、大明、小青、沟里、孤山子、三台子，调兵山地区，换热站23座这么大的供热面积、上千米的供暖半径，由于系统近端热用户室温过热，远端用户室温低造成了供暖系统的严重水力失调，热量浪费是由于系统近端热用户室温过热，通过开窗户等方式浪费掉的，其中，据测试供热损失有 20－30 %是水力失调造成的这一冷热不均现象，是困扰着我厂的老大难问题我厂科技人员和管理运行人员在学习同行业先进经验的基础上，对这一难题从理论技术到实践进行了多方探讨、研究如何解决供热系统的水力平衡进而消除冷热不均现象、水力平衡达到节约节能的目的。

1 原有供暖概况几年前，我厂由于没有调整供热管网水力失调手段，供热方式一直采用“大流量、小温差”的供热运行模式，就是这样，系统远、近端温差也很大一是为保证供热系统最不利点供暖合格，就必须提高整个供热管网温度，造成很大一部分住户超温供暖，系统近端热用户室温过热，通过开窗户等方式而造成浪费二是“大流量、小温差”的供热运行模式会降低锅炉炉膛温度，从而导致锅炉燃烧效率下降，因此是一种大投人、高能耗、低产出因而是落后的运行方式这种方式是极不合理的，其不但燃料不能节约，锅炉等设备的供热能力没有充分发挥，还要增加各方面的造价和运行费用对水力不平衡引起的冷热不均，进而造成的能量浪费，进行了数量分析：一般情况下，能量浪费20—30％；如果采用“大流量、小温差”运行方式，既加大循环水泵又增加锅炉台数提高供水温度，则能量浪费可能达到40—50％造成很大的浪费我们知道，冷热不均、大流量运行，实际上是造成二种能量的浪费：一部分是热量浪费、一部分是电量浪费热量浪费是由于系统近端热用户室温过热，通过开窗户等方式浪费掉的关于电量的浪费，这是由于加大循环水泵增加的电功率造成的在正常情况下，如按照传统方法设计循环水泵，则水泵电耗约占供热系统总能耗的1％左右，如果采用大流量运行方式，当实际循环流量为设计循环流量的l.5倍以内时，系统能耗则要占到2-3％，如果循环流量再增大，则电耗占系统能耗的比例将达到很不合理的程度。

分析能量浪费的原因，目的是为了从科学的技术管理角度，让系统运行工况趋近于合理，消除冷热不均现象就供暖本身而言，要抓好三方面的技术措施：一是在满足人们的基本需求下，尽量减少能耗，具体措施是改善建筑物围护结构的保温性能，实现最低的冷负荷供给；二是防止用能的浪费；三是提高供热系统的能效前二条技术措施，有明显的节能效果，但不会提高系统能效在第三条的：提高系统能效方面，目前我们对热源及管网热损失的降低，都有比较明确的努力目标，唯独对系统的水力失调、冷热不均的克服现象，下面进行分析、研究2 原有供暖调节方式供热系统在运行期间，各热用户不能在设计条件下达到设计流量称为供热系统水力失调供热系统水力失调是由于供热系统各环路未实现阻力平衡而导致的因此，要实现系统水力平衡必须着手于系统的阻力平衡为达到某一设计流量的组合，往往可以选取多种管径的组合来完成，为此，常常采用经济比摩阻作为优化目标来选取管径但在实际运行调节过程中由于管网间的相互耦合，管道规格有限，使管网的实际阻力大小难以控制，因此供热系统的水力平衡调节是一件难度相当大的工作多年来，我厂对供暖系统采用多种调节方法，比如：1）、在热源处改变网路的供水温度，网路循环水量保持不变的质调节方法，网路的水利工况稳定，这种调节方法简单，运行管理简便。

但由于在整个供暖期中，网路循环水量总保持不变，消耗电能较多同时，对于供热系统比较大时，在室外温度相对较高时，仍按这种质调节进行供热，往往难以满足要求2）、流量调节：在热源处随室外温度的变化，不断改变网路循环水量，网路的供水温度保持不变，实践证明，随着室外温度升高，网路水流量迅速地减少，常常会使供暖系统产生严重的竖向水力失调；同时，在实际运行中，不断地随着室外温度的变化而改变网路流量也难以运行管理，所以，这种调节方法，只作为质调节的一种辅助方法，对局部供暖系统做辅助性的调节3）、间歇调节，这种调节方法只在供暖初期和末期进行调节，作为一种辅助的调节措施这几种常用的调节方法都不尽如人意，有没有一种即可调节系统的水力失调问题，使热网平衡，解决系统冷热不均，又能满足用户的使用要求，还节能呢3 系统安装自力式流量调节阀针对以上问题我厂进行了同行业的市场调查，请教供暖专家，我们首先采用普通闸阀来进行供热系统管网平衡调节，由于闸阀的开度与通过的流量不是线性关系，流量还随系统压差不断变化，这种方法只能对供热系统进行粗略的调试后来有了流量调节阀，再后来才有了自力式流量调节阀流量调节阀的安装我们也是进行了多方面的尝试，首先是分区域安装，结果是在这个区域中还存在水力失调；再后来是每栋楼支线安装，结果是远近端仍然是温差较大；至此才发现了可快速完成系统水力平衡的调节方法，就是在居民住宅单元供暖进户管路上加装自力式流量调节阀。

3.1 自力式流量调节阀3.1.1、就是在工作时不依靠外部动力，在压差控制范围内，保持流量恒定的阀门3.1.2、它的功能是设定、保持被控设备的流量3.1.3、结构：本阀主要由自动和手动两部分组成，自动部分由自动阀瓣、弹簧和膜片组成；手动部分由手动阀瓣、刻度尺组成，二者由一个公共的腔体有机的结合在一起3.1.4、原理：手动部分设定流量大小，自动部分保持手动部分设定流量不变当流量增大时，则手动部分两边的压差增大，膜片克服弹簧的弹力带动自动阀瓣关小自动阀口，减小流量；反之，增加流量，这样，就保证了设定的流量始终不变调节阀如何适应变流量调节?这里说的变流量调节不是指局部系统的变流量调节，而是指全系统总运行流量的变流量调节前者是因局部用户负荷需求变动进行的局部调节；后者是因室外气温变化引起负荷变化进行的全系统调节特别是变频调速水泵的广泛应用以来，这种系统总流量的变流量调节将会越来越普遍为适应局部负荷需求的变动，一般都是通过阀门的调节来实现，自力式平衡阀都能发挥其调节优势自力式流量调节阀核心理念是维持一个设定的流量恒定，借以实现调节功能，其中一个重要的技术环节，是设计一个通路，将末端压力反馈至调节阀芯。

自力式平衡阀就完全能够适应总流量的变流量调节具体的操作过程为：在系统初调节时，打开旋钮，让通路开通，发挥自力式平衡阀原有的自动调节功能，实现系统的初调节；等初调节完成后，关闭旋钮，使测压管关断，让自力式平衡阀变成一个手动平衡阀，这样就可以放心地进行系统总流量的变流量调节了施行这样简单的改装，使一个调节阀，同时发挥手动调节和自动调节的功能，是两全其美的事情3.2 下面介绍热网平衡方案：单元间的平衡方案（循环流量2.5—3m3/h·m2）经过局部实验验证，三年的推广逐步加装使用，使得原有热网无法解决局部用户供暖问题得到解决，热网近端部分用户室温过热的用户得到了控制，热量得到了有效利用，通过变频设备降低了供热系统循环量，减少了电量的浪费，系统水力失衡已基本得到解决，效果良好4 主要经济技术指标及效益4.1 供暖耗热量和供暖耗煤量4.1.1 供暖耗煤量计算供暖耗煤量指标，它是指在供暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个供暖期内消耗的标煤量建筑物耗热量指标与供暖耗煤量指标的关系见式（1）qc = 24·Z·qh/HC*·η1·η2 （1）式中 qc —— 供暖耗煤量指标，Kg/m2; Z　——　供暖天数，d; qh—— 建筑物耗热量指标，W/m2;HC*——标准煤热值，8.14×103Wh/Kg;η1——室外管网输送效率，%；η2——锅炉运行效率，%。

4.1.2  供暖耗热量计算供暖耗热量指标，，它是指在供暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个供暖期内消耗的热量建筑物耗热量指标与供暖耗热量指标的关系见式（2）qh = qh·T + qINF+ qI· H （2）式中qh ——建筑物耗热量指标，W/m2;qh·T——单位建筑面积通过维护结构的传热耗热量W/m2;qINF ——单位建筑面积的空气渗透耗热量W/m2;qI· H——单位建筑面积的建筑物内部得热（包括炊事、照明、家电和人体散热），住宅建筑，取3.80 W/m2通过上述公式（1）、（2），我们可以看出：改变“大流量、小温差”的供热运行模式会提高锅炉炉膛温度，从而提高锅炉燃烧效率，因此会降低耗煤量改变房屋的建筑围护结构，对系统进行技术管理，同样也会减少热量损失4.2 主要经济指标及产生的效益 2007年以来，在集团公司的大力支持下，我厂连续3年陆续加装自立式流量调节阀3227台，分别装在各住宅小区单元供暖进户管路上，表1 07、08、09累计安装总数序号2007年2008年2009年合计1840台1633台754台3227台　经过两个采暖期统计，我们发现：安装自力式流量调节阀后采暖期间的热值、用煤量与没有安装前做一对比，统计表如下表2、3、4、5所示：表2.1 2006-2007年采暖期我厂耗热量序号11月份12月份1月份2月份3月份供暖面积万平方米用能量万GJ平均单耗GJ/平方米供暖车间31.4949.6143.133.3426.69271.5184.230.68表2.2 2006-2007年采暖期我厂耗热量序号11月份12月份1月份2月份3月份供暖面积万平方米用煤量吨平均单耗公斤/平方米大明分厂25.63小青分厂21.78三台子分厂11.51张庄分厂26.38维修中心10.20合计0.570.870.97420.55010.398495.53.362735.21表3.1 2007-2008年采暖期我厂耗热量序号11月份12月份1月份2月份3月份供暖面积万平方米用能量万GJ平均单耗GJ/平方米供暖车间29.8647.356551.1144.8528.26316201.43650.637表3.2 2007-2008年采暖期我厂耗热量序号11月份12月份1月份2月份3月份供暖面积万平方米用煤量吨平均单耗公斤/平方米大明分厂29.43小青分厂。