[供热系统水力失调分析与对策]暖气供热原理

　　摘 要:分析了供热系统水力失调产生的原因,针对工业厂房供热的具体情况提出综合解决办法,达到降低供回水温差、减少供热循环水量的节能效果。　　关键词:水力失调 附加阻力平衡法 自立式流量控制阀 供暖节能
　　中图分类号:TU995 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0056-01
　　1 水力失调的产生原因分析
　　热水供热系统是由众多串、并联管路以及各热用户组成的一个复杂的相互连通的管道系统,各热用户的实际流量与要求流量之间的不一致性称为热用户的水力失调。分析其产生原因并找到相应解决办法对热水供应系统的设计和运行管理都很有指导作用,是做好节能运行的主要手段。水力失调现象出现的原因主要有以下几点。
　　(1)设计过程缺乏沟通协调:同一供热系统分别由多个设计单位分别设计的,不同的设计院采用的耗热量指标不一致,没有进行整个系统水力工况的分析、计算和平衡,致使供热系统先天性热力失调。
　　(2)供热系统配置不足:供热系统没有配备消除富裕压力的有效的调节设备,如节流孔板、平衡阀、自立式流量(压差)调节阀、流量计、热计量表等。
　　(3)热网没有进行很好的初调节:缺乏初调节的人员、技术条件和手段,或调节设备的性能不良,达不到理想的调节效果造成水力失调。
　　(4)运行管理原因。为了提高末端用户室内温度,一是采用加大循环流量,二是提高供水温度或供热量,掩盖水力失调的存在。这样“冷”的用户满意了,少数不热用户也有所好转,但“热”的用户更热了。总之不是靠增加电耗就是增加热耗来消除水力工况失调。
　　2 水力失调系统运行的弊端
　　建筑物热负荷热平衡方程式:
　　Q=KF(tn-tw)=G·C(tg-th)·ρ/3600
　　Q为热负荷W;
　　K为建筑物传热系数W/m2·℃;
　　F为建筑物外表面积m2;
　　tn为室内气温℃;
　　tW为室外气温℃;
　　C为水的比热J/kg·℃;
　　G为采暖热水流量m3/h;
　　tg为供水温度℃;
　　th为回水温度℃;
　　ρ为水的密度kg/m3。
　　通过上式可以看出建筑物热负荷(即供热量)大小调节可以改变采暖热水流量或者供回水温度来实现。集中供暖系统调节控制的根本目的,是提高供暖质量和实施有效节能。当供热系统的水力失调时,为保证供暖质量不得不采取大流量(G)小温差(tg-th)的运行模式。
　　(1)热水流量(G)增加导致循环水泵运行负荷增大,效率降低,能耗增加。电机电流增大温度过高导致线圈绝缘损坏甚至电机绕组烧毁故障。
　　(2)回水温度(th)偏高,对于蒸汽-水换热器会导致蒸汽冷凝水温度过高,冷凝水系统因闪蒸发生撞管,影响冷凝水回收系统正常工作。
　　(3)为保证最不利用户采暖,提高供水温度(tg),近端热用户出现“开窗”散热浪费现象,增大能源消耗。
　　3 解决水力失调的措施
　　引起供热系统水力失调的原因是多方面的,设计中应考虑使系统的水力失调程度较小和易于进行调节,运行中要掌握热水网路上各用户的流量、压力变化,进行水力工况分析和计算。具体工程有不同特点,解决办法很多,可以单独使用,也可以多管齐下。
　　(1)解决水力失调的科学方法是对整个热网进行水力平衡计算。设计管路精确计算,分支管路水流量与干管匹配,增加变径管减少后期调节难度。
　　(2)提高热水网路的水力稳定性。为了减小网路干管的压降,就需要增大网路干管的管径,即在进行网路水力计算时,选用较小的比摩阻值,适当地增大靠近热源的干管管径。
　　(3)用附加阻力消除剩余压头,可采用调压板、平衡阀、安装高阻力小管径阀门等措施。
　　(4)增加自动调节装置,如自立式流量(压差)调节阀控制。
　　(5)增加流量计或热计量表,根据设计及实际需要调节监测流量分配及供回水温度。条件不允许可采用便携式流量计。
　　(6)附加压头平衡技术。在最不利环路增加低扬程小流量循环泵。采用具有三档变速的低扬程小流量的水泵,提高用户系统的压头,经过实际运行是可行的。
　　4 案例
　　某厂区供暖面积20多万平方米,包括工业厂房、附属电气室、办公楼、值班室、辅助站所等,系统复杂串联并联共存,同程式异程式共存,设计、施工均由不同单位联合完成,由于情况复杂导致初运行水力失调的表现形式不是简单的“近热远冷”现象。通过对系统特点、水力状况全面分析,采取了以下措施。
　　(1)热网近端与主管路并联辅助站所流量过大,资用压头大于用户需压头,必须用阀门消耗富余压头。在循环水站、中水站、废水站、轧后库等供暖支路回水总管加装自力式流量控制阀、温度计、压力表。按实际需求降低近端用户采暖水流量,降低回水温度。
　　(2)换热机组换热器、凝结水回收装置加装保温外加白铁皮。有效减少散热损失并降低室内温度,减少电气设备因温度过高出现故障频率。
　　(3)换热机组供水110℃时,回水温度达到90℃,凝结水超100℃不符合设计及正常运行规定。根据室外气温控制出水温度,采暖水回水温度不高于80℃,保证循环水泵运行安全,确保凝结水温度低于85℃,防止凝结水闪蒸出现撞管现象。
　　(4)厂房供暖管路同程式系统,暖风机支路压差不同,出现送风温度变化较大。主要是供回水管路热稳定性差,通过改造增加主干管管径,在管道最高点加装自动排气阀。
　　(5)厂房内暖风机与附属办公楼并联,办公楼压差不够,采用附加压头法:在供回水压差不够的支路入口安装具有变速功能的低杨程、小流量的水泵,改善用户水循环同时避免出现新的水力失调。
　　5 结语
　　通过水利平衡,严格控制分用户水流量、按每千平米3立方采暖水标准调整,循环水量可由目前600m3/h减少为450m3/h。改变大流量、小温差的运行方式,循环水泵耗电量一项较前一采暖季降低25%。通过控制供水温度减少过量供热和散热损失,降低了燃料消耗。
　　供热系统出现水力失调不但影响系统正常运行和供暖效果,也是造成能源浪费主要原因,通过实践证明采取措施解决水力失调是降低供热成本,提高能源利用率的效果明显。
　　参考文献
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