石 巖

(中國礦業(yè)大學(xué),江蘇 徐州 221116)

供熱循環(huán)水泵的選型與運(yùn)行能耗的研究

石 巖

(中國礦業(yè)大學(xué),江蘇 徐州 221116)

介紹了更換供熱循環(huán)水泵和熱力二次管網(wǎng)的初步調(diào)節(jié)方法，取得了較大的節(jié)能效果。改造前后節(jié)流量為19.68%，節(jié)電率為54.9%，并且有效的改善了原有供暖效果不好的用戶，其效果明顯，值得廣泛推廣。

循環(huán)水泵，節(jié)能，變頻，運(yùn)行溫度，運(yùn)行壓力

0 引言

對于集中供熱，循環(huán)水泵是熱力站動力提供者，同時也是最主要的耗電設(shè)備。合理的選擇循環(huán)水泵，既能保證正常的運(yùn)行，又能降低運(yùn)行能耗，是供熱設(shè)計(jì)人員和供熱企業(yè)一直追求的目標(biāo)[1，2]。針對目前供熱循環(huán)水泵選型和運(yùn)行存在的問題，進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查和分析，并根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對太原市某熱力站的循環(huán)泵重新選型，并對站內(nèi)外管網(wǎng)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，通過一個采暖季的運(yùn)行，取得了較大的節(jié)電效果，對供熱循環(huán)水泵設(shè)計(jì)和運(yùn)行都具有很高的借鑒意義。

1 循環(huán)泵的設(shè)計(jì)選型

根據(jù)CJJ 34—2010城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范,確定本工程采用的采暖面積熱指標(biāo)見表1[3]。

表1 采暖面積熱指標(biāo)qh W/m2

本熱力站總設(shè)計(jì)供熱面積為9.6萬m2，熱負(fù)荷為6 720 kW，其中底商設(shè)計(jì)供熱面積為1.6萬m2，面積熱指標(biāo)取100 W/m2(已經(jīng)超過未采取節(jié)能措施商店的采暖面積熱指標(biāo)的上限值)，熱負(fù)荷為1 600 kW；住宅設(shè)計(jì)供熱面積為8萬m2，面積熱指標(biāo)取64 W/m2(已經(jīng)達(dá)到未采取節(jié)能措施住宅采暖面積熱指標(biāo)的上限值)，熱負(fù)荷為5 120 kW。一個暖氣片低區(qū)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)供熱面積為9.6萬m2，熱負(fù)荷為6 720 kW，供回水溫度為80 ℃/60 ℃。

循環(huán)泵循環(huán)流量為：G=0.86×6 720÷(80-60)=288.96 t/h，流量取10%的放大系數(shù)：Gx=288.96×1.1=317.86 t/h。

供熱半徑約為350 mH2O，站內(nèi)壓力損失為20 mH2O，比摩阻取70 Pa/m，最遠(yuǎn)用戶內(nèi)部壓力損失6.0 mH2O[4]。循環(huán)泵所需揚(yáng)程為：

H=2×350×0.007×1.3+20+6.0=32.37 mH2O；

流量取10%的放大系數(shù)：Hx=32.37×1.1=35.61 mH2O。

故選用KQL 200/345-55/4,其中,流量Q=346 m3/h，揚(yáng)程H=38 mH2O，功率N=55 kW。

2 改造前的運(yùn)行狀況

2015年—2016年采暖季該站供熱面積為89 000 m2，兩臺水泵并聯(lián)運(yùn)行，嚴(yán)寒期水泵在39 Hz下運(yùn)行，此時測得二次網(wǎng)流量Q=425 m3/h， 二次網(wǎng)供水溫度為51.7 ℃，二次網(wǎng)回水溫度為41.5 ℃，供回水溫差為10.2 ℃，二次網(wǎng)供水壓力為68 mH2O,二次網(wǎng)回水壓力為53 mH2O,二次網(wǎng)供回水壓差為15 mH2O,水泵出口壓力為73.5 mH2O，水泵入口壓力為47 mH2O，水泵揚(yáng)程為26.5 mH2O，熱力站內(nèi)部阻力損失為11.5 mH2O，如表2所示。

表2 改造前運(yùn)行頻率對應(yīng)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)(兩臺泵并聯(lián)運(yùn)行)

改造前實(shí)際運(yùn)行流量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)流量，實(shí)際運(yùn)行溫差小于設(shè)計(jì)溫差，即大流量小溫差運(yùn)行。實(shí)際水泵揚(yáng)程小于設(shè)計(jì)揚(yáng)程，出現(xiàn)這種情況的原因是管網(wǎng)流量不平衡，為保證最不利用戶供熱效果，運(yùn)行公司通常會采取加大流量的方法來解決熱量不平衡的問題，才會出現(xiàn)大流量小溫差運(yùn)行。

3 改造方案

根據(jù)改造前的運(yùn)行測試及熱力站和熱力二次網(wǎng)存在的問題，采取了以下幾個改造措施：

1)更換熱力站循環(huán)泵；2)拆卸站內(nèi)二次網(wǎng)回水過濾器及循環(huán)泵出口止回閥；3)新循環(huán)水泵出口更換新耐震壓力表，更換站內(nèi)所有壓力表；4)裝平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，近端裝于供水管道上，遠(yuǎn)端裝于回水管道上；5)平衡閥前安裝壓力表，閥后安裝壓力表及回水管道上安裝溫度計(jì)；

2016年—2017年采暖季將增加供熱面積約8 300 m2，即總供熱面積為97 300 m2。循環(huán)水泵按照97 300 m2進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。

根據(jù)嚴(yán)寒期運(yùn)行流量437 m3/h，供回水溫差為10.2 ℃，可以按照設(shè)計(jì)溫差15 ℃選取循環(huán)泵的流量：

G=437×10.2×97 300÷(15×89 000)=324.87 t/h；

流量取10%的放大系數(shù)：Gx=324.87×1.1=357.35 m3/h。

參考表1,34 Hz和29 Hz運(yùn)行參數(shù)，選取循環(huán)泵揚(yáng)程為20 mH2O。

故選用TD200-20/4,其中,流量Q=400 m3/h，揚(yáng)程H=20 mH2O，功率N=30 kW。

4 改造后的運(yùn)行狀況

2016年—2017年采暖季該站供熱面積為97 300 m2，單臺水泵運(yùn)行，嚴(yán)寒期水泵在48 Hz下運(yùn)行，此時測得二次網(wǎng)流量Q=351 m3/h，二次網(wǎng)供水溫度為50.83 ℃，二次網(wǎng)回水溫度為40.28 ℃，供回水溫差為10.55 ℃，二次網(wǎng)供水壓力為62 mH2O,二次網(wǎng)回水壓力為52 mH2O,二次網(wǎng)供回水壓差為10 mH2O,水泵出口壓力為70 mH2O，水泵入口壓力為52 mH2O，水泵揚(yáng)程為18 mH2O，熱力站內(nèi)部阻力損失為8 mH2O。

5 節(jié)電分析

改造前后，供回水溫差和水泵實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程基本沒變，但運(yùn)行流量由原來的437 m3/h，下降到351 m3/h，流量減小了約19.68%。該熱力站主要分為生產(chǎn)、照明、其他用電。該站在2015年—2016年采暖季年用電量約為171 300 kWh，單位面積耗電量為1.93 kWh/m2，在2016年—2017年采暖季年用電量約為84 840 kWh，單位面積耗電量為0.87 kWh/m2。節(jié)電約為86 460 kWh，單位面積節(jié)電1.06 kWh/m2，節(jié)電率為54.9%。按照供熱面積為97 384.55 m2折算，節(jié)電為103 227.6 kWh，如表3所示。

表3 2015年—2016年采暖季和2016年—2017年采暖季電量統(tǒng)計(jì)表 kWh

從節(jié)電率為54.9%和流量減小了約19.68%可知，其節(jié)電主要原因是改造前后循環(huán)水泵運(yùn)行的效率發(fā)生了變化，改造后循環(huán)泵的效率明顯高于改造前的效率。同樣都是采用變頻運(yùn)行，改造前循環(huán)水泵是在偏離高效點(diǎn)的狀態(tài)下運(yùn)行，變頻后其效率比較低，改造后循環(huán)水泵是在高效點(diǎn)附近的狀態(tài)下運(yùn)行，變頻后其效率比較高，故產(chǎn)生了比較高的節(jié)電率。

6 結(jié)語

通過熱力站改造工程取得了比較大的成績，但同時也看到了存在的不足，下面把本工程取得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)，以便對類似工程節(jié)能改造時提供有益的借鑒。

1)管網(wǎng)的初步水力平衡，流量減小了約19.68%，有效的降低了管網(wǎng)運(yùn)行的流量。

2)水泵變頻運(yùn)行是節(jié)能的一種措施，但也不是萬能的，其不合理工況下的變頻運(yùn)行仍具有較大的節(jié)能空間。

3)由于管網(wǎng)老舊，管網(wǎng)大部分采取直埋敷設(shè)方式，管網(wǎng)布置錯綜復(fù)雜，只是對管網(wǎng)進(jìn)行了初步調(diào)節(jié)，同時為保證用戶的供熱效果，其運(yùn)行狀態(tài)仍然是大流量小溫差運(yùn)行，其運(yùn)行供回水溫差約為10 ℃，如果供回水溫差拉大到15 ℃，其單位面積耗電量為0.58 kWh/m2；如果供回水溫差拉大到20 ℃，其單位面積耗電量為0.44 kWh/m2，故還有很大的節(jié)電空間。

4)上供下回單管串聯(lián)式也是制約拉大供回水溫差的一個主要原因，在供水溫度一定的情況下，供回水溫差越大，其底層的供水溫度越低，散熱量越小，采暖效果的好壞直接制約著供回水溫差的大小。

[1] 王宗林，王國波.熱水采暖系統(tǒng)循環(huán)水泵選擇分析及研究[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2011(8)：51-54.

[2] 權(quán) 敏.熱水采暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的選型與節(jié)能[J].煤氣與熱力，2001，21(1)：74-77.

[3] CJJ 34—2010,城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 賀 平,孫 剛,王 飛,等.供熱工程[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:195-209.

Researchonselectionandoperationenergyconsumptionofheatingcirculatingwaterpump

ShiYan

(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)

Introduced changing the primary regulation of the heating circulating water pump and the two pipe network of heat method, great energy saving effect has been achieved. Before and after the transformation, the flow rate is 19.68%, the power saving rate is 54.9%, and the effective improvement of the original heating effect of poor users. The effect is obvious, it is worth popularizing widely.

water circulating pump, energy conservation, frequency conversion, operating temperature, operation pressure

TU833.1

A

1009-6825(2017)26-0138-02

2017-07-07

石 巖(1996- )，男，在讀本科生