楊永強 張曉暉 宋 偉

1 概述

鄭州市近年來集中供熱事業(yè)發(fā)展迅猛，集中供熱規(guī)模也越來越大，在熱水網(wǎng)路的設(shè)計中已設(shè)置中繼泵站。對于大中城市熱水網(wǎng)路，當輸送距離較遠，而管網(wǎng)及某些管路附件承壓又有一定限制時，可考慮設(shè)置中繼泵站。雖然因此增加了一些基建費用，但是可以減少熱網(wǎng)首站的水泵容量，從而減少了運行費，同時也保證了末端用戶的正常運行。鄭州市熱力總公司東區(qū)供熱分公司熱水網(wǎng)路中繼泵站自建成后，這兩年一直沒有投入使用，為了減少運行費，保證末端用戶的正常運行，公司一直在實驗其運行效果。

2 啟動中繼泵運行實驗背景

在供暖末期，隨著氣溫的大幅度回升，根據(jù)公司節(jié)能降耗的要求及東區(qū)熱電廠熱源供暖實際情況，我公司2011年3月7日要求鄭東新區(qū)熱電廠退一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵，保持兩臺熱網(wǎng)循環(huán)泵運行，減少熱網(wǎng)循環(huán)水流量，保證管網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，滿足東區(qū)供熱分公司供暖熱量需求，同時也為啟動中繼泵運行實驗做準備。

3 中繼泵站位置及主要設(shè)備情況

中繼泵站及所選站點的位置情況:

中繼泵站位于黃河東路與商鼎路東南角七里河橋頭DN1000供熱回水管網(wǎng)上，中繼泵站以東供熱干管由東風東路向南支線，農(nóng)業(yè)路向北支線，商鼎路與博學路向北支線3條主要支線及中央特區(qū)、二十七研究所2個主線用戶(見圖1)。

本站4臺泵在回水管網(wǎng)上，按照規(guī)定要求，中繼泵站不應建在環(huán)狀管網(wǎng)的環(huán)線上。否則，造成管網(wǎng)的環(huán)流，不能提升管網(wǎng)的資用壓頭。中繼泵站應優(yōu)先考慮回水加壓方式。一般來說，對于大型的熱水供熱管網(wǎng)是需要設(shè)置中繼泵站的，有時甚至設(shè)置多個中繼泵。

中繼泵站設(shè)置的依據(jù)是管網(wǎng)水力計算和水壓圖。設(shè)置中繼泵站能夠增大供熱距離，而不用加大管徑，從而節(jié)省管網(wǎng)建設(shè)投資，在一定條件下可以降低系統(tǒng)能耗，對整個供熱系統(tǒng)的工況和管網(wǎng)的水力平衡也有一定的好處。

就國內(nèi)外一些大型熱水供熱管網(wǎng)來看，其管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計壓力一般均在1.6 MPa等級范圍內(nèi)，這對于城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)的安全性和節(jié)省投資是大有好處的，如不設(shè)中繼泵站將使管網(wǎng)的安全性或管網(wǎng)設(shè)計壓力等級提高，這些對管網(wǎng)建設(shè)都是不利的。

當管網(wǎng)上游端有較多用戶時，設(shè)中繼泵站有利于降低供熱系統(tǒng)水泵(循環(huán)水泵、中繼泵)總能耗。中繼泵站建在回水管上由于水溫較低(一般不超過80℃)可選用耐高溫的水泵，降低建設(shè)投資。

4 電廠曲線圖及所選取末端站點位置

1)所選電廠供熱參數(shù)曲線見圖2，圖3。

2)所選3個監(jiān)測站點如下所述:

a.綠城百合。位于CBD環(huán)線以北、農(nóng)業(yè)東路上，是東區(qū)供暖在鄭東新區(qū)相對偏北的用戶之一。

b.中鐵七局。位于航海路與朝鳳路處，是商鼎路與東風東路支線所帶末端用戶，該支線供東區(qū)中鐵七局、遠大理想城2個用戶以及南郊部分站點。

c.隴東小區(qū)。位于紫荊山南路，為未來路與鄭汴路支線所帶用戶，所在位置處在管網(wǎng)相對最末端。

以上所選3個站點的其壓力、流量變化曲線與電廠變化曲線趨勢基本一致。其圖不再單列，但是中鐵七局流量變化出現(xiàn)異常，在分析中說明。

5 實驗分析

5.1 電廠退出一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵時，對東區(qū)供暖管網(wǎng)影響分析

通過所選各個監(jiān)測站點及電廠監(jiān)測點數(shù)據(jù)分析，電廠退出一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵，對管網(wǎng)系統(tǒng)的影響時間從7日12:55～22:00整基本結(jié)束。從12:55開始，電廠流量由5700 t/h降至4600 t/h，流量降低1100 t/h，供水壓力由 1.57 MPa降至1.2 MPa，回水壓力由 0.25 MPa 升至 0.4 MPa。

鄭東新區(qū)熱電廠退出一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵瞬間，電廠端流體流速受退泵影響反應時間短，電廠供暖管網(wǎng)供水流量下降1100 t/h，供水壓力下降0.37 MPa，但是末端管網(wǎng)距離電廠約23 km，單管以4600 t/h的流速到達管網(wǎng)末端(假定DN1000的管道)，在該段時間內(nèi)，末端管網(wǎng)以5700 t/h的流速推動流體向回水管內(nèi)循環(huán)，在回水管內(nèi)轉(zhuǎn)化成壓力，回水壓力上升至0.4 MPa。從電廠實際運行壓力曲線圖上可看到，回水壓力變化同分析相符。從末端各站點曲線圖也可看到回水壓力變化同分析相符。之后隨著流體流速的衰減，電廠供、回水壓力逐步的下降。根據(jù)所選末端區(qū)域的站點曲線分析，所選管網(wǎng)末端站點壓力、流量變化趨勢也與電廠變化基本一致。個別站的變化比較大，如中鐵七局，電廠退出一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵，流量由24 t/h降至5 t/h，從理論上分析，相對于24 t/h而言，該數(shù)據(jù)減小約30%應該是正常的，也就是下降到17 t/h左右，但是不會減小80%，即下降到5 t/h，分析認為可能是分公司調(diào)節(jié)或異常情況所致。

5.2 啟動中繼泵對管網(wǎng)影響的分析

1)7日14:25，啟動第一臺中繼泵，東區(qū)供熱分公司整體管網(wǎng)運行平穩(wěn)。管網(wǎng)流量增加30 t/h～40 t/h，壓力無明顯變化。分析認為，由于單臺中繼泵的額定流量小，水泵揚程低，啟動一臺中繼泵運行，對管網(wǎng)影響有限。根據(jù)所選電廠及末端各站點曲線圖，我們可以看出，啟動第一臺泵約70 min，所選監(jiān)測站點壓力、流量曲線圖上無明顯變化。

2)7日15:35，啟動第二臺中繼泵運行，東區(qū)供熱分公司整體管網(wǎng)運行平穩(wěn)。管網(wǎng)流量增加50 t/h～60 t/h，壓力無明顯變化。分析認為，兩臺中繼泵并列運行，管網(wǎng)實際流量應增加;由于水泵揚程低，管網(wǎng)管徑大，兩臺水泵運行對管網(wǎng)壓力影響不大。根據(jù)所選電廠及末端各監(jiān)測站點曲線圖，我們可以看出，啟動第二臺泵到操作閥門之間的時間約20 min，所選監(jiān)測站點壓力曲線圖上無明顯變化、流量曲線圖上有較小波動。

5.3 管網(wǎng)特性曲線改變對系統(tǒng)的影響分析

7日15:55，分公司操作人員對商鼎路七里河橋頭DN1000閥門進行操作。管網(wǎng)流量增加60 t/h～70 t/h，供水壓力降低0.06 MPa、回水壓力出現(xiàn)波動。分析認為，閥門開度增加時，管網(wǎng)的特性曲線變緩，阻力降低，流量增加。從所選站點來看，供、回水壓力有明顯下降;從流量區(qū)域上看隴東小區(qū)、中鐵七局流量增加、綠城百合流量下降。

5.4 實驗數(shù)據(jù)監(jiān)測條件分析

首先，啟動中繼泵運行，要保證管網(wǎng)系統(tǒng)特性不變，即在管網(wǎng)運行持續(xù)穩(wěn)定的情況下，啟動中繼泵運行，使供暖管網(wǎng)總阻力降低，電廠流量增加。其次，在啟動中繼泵運行過程中，分公司同時對管網(wǎng)進行調(diào)節(jié)。7日15:55，分公司操作商鼎路七里河橋頭DN1000閥門，使管網(wǎng)的流量增加60 t/h～70 t/h，整個管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)較大的波動。然后，從整個操作時間上分析，啟動中繼泵運行，在電廠退出一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵(12:55)、剩兩臺熱網(wǎng)循環(huán)泵并列運行對管網(wǎng)影響的時間內(nèi)，并且啟動第一臺中繼泵距電廠退泵時間90 min，啟第二臺中繼泵并列運行距離第一臺中繼泵啟動時間70 min，在啟第二臺中繼泵并列運行僅20 min時，分公司對管網(wǎng)進行了調(diào)節(jié)，本次操作距離電廠退泵僅3 h。

總之，啟動中繼泵運行是在整個管網(wǎng)運行不穩(wěn)定的情況下進行的，加之缺少中繼泵的監(jiān)測數(shù)據(jù)及中繼泵站前后管網(wǎng)干、支線監(jiān)測井數(shù)據(jù)等因素及現(xiàn)實條件限制，我們無法對中繼泵進行準確的定量分析。

6 實驗總結(jié)

結(jié)果表明，由于單臺中繼泵流量(1800 t/h)小，啟動一臺中繼泵運行，電廠供回水壓差不變(0.85 MPa)，流量變化(增加30 t/h～40 t/h)不大，對管網(wǎng)影響有限;末端用戶壓差基本不變;啟動兩臺中繼泵并列運行，電廠出口供、回水壓差不變，流量變化(增加50 t/h～60 t/h)不大;處于中繼泵站入口端的末端用戶壓差基本不變。

總之，啟動一臺或并列運行兩臺中繼泵運行，對管網(wǎng)影響有限。若要啟中繼泵實現(xiàn)對于管網(wǎng)安全經(jīng)濟運行及滿足分公司供暖期熱量需求，還需要中繼泵在管網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定、管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)完善及誤差較小等條件下運行，并對其進行更加深入的研究和實驗。

［1］盛曉文，李武勇.對熱網(wǎng)中繼泵站的若干問題探討［J］.區(qū)域供熱，1988(2):23-24.

［2］CJJ 34-2010，城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］許 峰.論城市集中供熱的可持續(xù)發(fā)展［J］.山西建筑，2010，36(13):170-171.