于洋 程志慶 盛亮（大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部外圍物業(yè)管理公司）

區(qū)域供熱系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)電技術(shù)應用

于洋 程志慶 盛亮（大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部外圍物業(yè)管理公司）

傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)熱源泵必須按滿足最不利用戶的資用壓頭設(shè)計，靠閥門調(diào)節(jié)各熱力站的水力平衡，閥門的截流損失浪費了大量電能，各熱力站水力工況相互耦合，水力平衡調(diào)節(jié)難度很大。而分布式變頻二級泵技術(shù)的供熱系統(tǒng)，實質(zhì)性地把傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)改變成了一種柔性的供熱系統(tǒng)。大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部外圍物業(yè)管理公司慶新區(qū)域供熱系統(tǒng)改造方案，驗證了分布式變頻二級泵技術(shù)的節(jié)電效果，系統(tǒng)改造后總功率降低45.88%，年節(jié)約電能 40%以上。

供熱系統(tǒng) 分布式變頻 二級泵 節(jié)電

多年來，傳統(tǒng)的區(qū)域供熱系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)一直沒有根本性的變化。系統(tǒng)設(shè)計之初，熱源的循環(huán)泵必須保證供熱系統(tǒng)中最不利環(huán)路具有足夠的資用壓頭，各熱力站的閥門截流浪費了大量的電能，熱能輸配的效率較低。近年來，國內(nèi)提出了分布式變頻泵和二級泵等新的供熱理念，尤其是將兩種技術(shù)結(jié)合提出的分布式變頻二級泵技術(shù)，為從根本上解決熱能輸送效率低的問題提供了新的、革命性的思路。為了驗證該技術(shù)的實用性和效果，2009年，外圍物業(yè)管理公司在慶新供熱處開展了分布式變頻二級泵技術(shù)的研究和應用，通過一個采暖季的運行觀察，節(jié)電效果比較明顯。

1 供熱系統(tǒng)改造前狀況分析

1.1原生產(chǎn)運行狀況

慶 新 燃 煤 鍋 爐 設(shè) 計 運 行 參 數(shù) 為 115/70 ℃ ，1.0MPa， 鍋 爐 房 的 水 處 理 間 設(shè) 3 臺 1014t/h 流 量 、66m揚程、280kW 循環(huán)泵，整個采暖期采用兩開一備的運行方式，鍋爐房（一級網(wǎng)）最大循環(huán)水量為 1665t/h。

如圖1所示，每臺鍋爐在額定流量下運行，一級網(wǎng)實際流量大于3臺鍋爐的額定流量之和，多出的水經(jīng)旁通管參與循環(huán)。二級管網(wǎng)供回水溫度設(shè)計運行參 數(shù)為 95/70 ℃。 一、二級管網(wǎng)的失水 統(tǒng)一 在燃煤鍋爐房得到補充，由補水泵將除氧后的軟化水補入回水系統(tǒng)，保證系統(tǒng)回水壓力控制在0.15～0.2MPa。

圖1 鍋爐房系統(tǒng)

如圖2所示，每座熱力站二級網(wǎng)回水總管上安裝混水循環(huán)泵，均采用直供混水換熱方式。

圖2 熱力站系統(tǒng)

1.2系統(tǒng)存在的弊端

系統(tǒng)一級網(wǎng)主循環(huán)泵設(shè)置在熱源，泵的參數(shù)設(shè)計必須滿足熱網(wǎng)中最不利用戶的資用壓頭，各熱力站平衡調(diào)節(jié)采用閥門調(diào)節(jié)方式，超過 30%～50%以上的資用壓頭消耗在調(diào)節(jié)閥上，造成熱量輸配效率低下。

為滿足一級網(wǎng)的運行流量，要求熱源運行流量與其相適應，2臺280kW 循環(huán)泵在整個采暖期始終運行，造成了電能浪費。

2 分布式變頻二級泵供熱技術(shù)

把傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)中包含熱源和一次網(wǎng)的集中大循環(huán)水泵分解,熱源供回水總管上安裝均壓管，形成熱源和熱網(wǎng)都具有各自獨立的水動力循環(huán)系統(tǒng)（圖3）。

圖3 分布式變頻二級泵供熱技術(shù)原理

2.1技術(shù)特點

1）分 布 變頻泵 技 術(shù)方案 通 過在 各 熱力站 安 裝小循環(huán)泵的運行方式取代傳統(tǒng)的統(tǒng)一大循環(huán)泵的運行方式，這有效地解決了各熱力站富裕資用壓力造成大量電能浪費的問題，降低了供熱成本。

2）二 級 泵技術(shù) 方 案在以 混 水方 式 實現(xiàn)了 熱 源向熱網(wǎng)傳遞熱量的同時解決了熱源運行流量長期受困于熱網(wǎng)運行流量的難題，從而很好地解決了在供熱運行中熱網(wǎng)流量超出鍋爐額定流量引起電能浪費的問題。

3）應 用 分布變 頻 二級泵 技 術(shù)的 供 熱系統(tǒng) 實 質(zhì)性地把傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)改變成了一種柔性的供熱系統(tǒng)。系統(tǒng)允許熱網(wǎng)可以根據(jù)平衡需要，變頻調(diào)節(jié)各熱力站的循環(huán)泵，節(jié)約了電能。

2.2節(jié)電原理

如圖4所示，a是根據(jù)傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)最不利用戶資用壓頭選擇循環(huán)水泵，b是分布式變頻系統(tǒng)配置。

圖4 分布式變頻二級泵供熱技術(shù)原理

由圖4可見，配置傳統(tǒng)循環(huán)水泵供熱系統(tǒng)需要在確定了供熱系統(tǒng)的水壓圖基礎(chǔ)上，通過確定一次網(wǎng)最 大 循 環(huán) 水 量 Qmax和 滿足 最 不 利 環(huán) 路 壓 力 要 求 的系統(tǒng) 揚 程 Hmax后 確定。

傳統(tǒng)循環(huán)水泵的功率 N1為

而對于由各熱力站一次網(wǎng)循環(huán)水泵組成循環(huán)水系統(tǒng)的分布變頻供熱系統(tǒng)，其循環(huán)水量由各熱力站流量求和確定：

由各個熱力站小循環(huán)泵確定的供熱水系統(tǒng)總功率 N2可 由 式 （3）確 定 ：

因此，可以得到不等式（4）

式 （4）表明 了 分布變 頻 供 熱系統(tǒng) 降 低了把 熱能傳輸?shù)礁鳠崃φ镜碾娔芟牡墓ぷ髟?。顯然，其節(jié)電的本質(zhì)是解決了集中熱源循環(huán)泵方案根據(jù)最不利環(huán)路壓力要求的設(shè)計帶給其余所有熱力站過大的資用壓頭問題（這些過大的資用壓頭幾乎全部需要安裝在各熱力站的閥門消耗）。

3 供熱系統(tǒng)優(yōu)化方案

慶新燃煤鍋爐房循環(huán)泵改造方案如圖5所示。

在熱源供回水總管上安裝均壓管，每臺鍋爐配1 臺 45kW 循環(huán)泵。

慶新燃煤鍋爐房熱網(wǎng)分布變頻供熱技術(shù)改造方案如圖6所示。

熱力站一級網(wǎng)回水安裝1臺變頻循環(huán)泵，二級網(wǎng)供水安裝1臺變頻循環(huán)泵。

圖5 熱源供熱系統(tǒng)方案

圖6 改造后熱力站系統(tǒng)

4 節(jié)電效果

如表1所示，系統(tǒng)改造前，循環(huán)泵運行總功率為 995kW， 系 統(tǒng) 改 造 后 ， 循 環(huán) 泵 運 行 總 功 率 為538.5kW， 總 功 率 降 低 45.88% ， 年 節(jié) 約 電 能 40%以上。

表1

5 結(jié)語

分布式變頻二級泵工藝方案是對供熱系統(tǒng)水循環(huán)動力重新優(yōu)化分配的節(jié)能技術(shù)，是供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的改造，是對傳統(tǒng)供熱理念的變革。分布式變頻二級泵技術(shù)節(jié)電效果顯著，該技術(shù)必將成為區(qū)域供熱技術(shù)的發(fā)展方向。

[1]錢錫俊,陳弘.泵和壓縮機[M].2版.東營:中國石油大學出版社,2007:24.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.005

2013-07-23）

于洋，高級工程師，1994年畢業(yè)于吉林工業(yè)大學，從 事 物 業(yè) 、 供 熱 等 方 面 的 技 術(shù) 管 理 工 作 ，E-mail： yuyang010@cnpc. com.cn，地址：黑龍江省大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部外圍物業(yè)管理公司技術(shù)服務中心，163453。