供热系统多级泵技术应用实例分析

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(1.哈尔滨市热力公司，哈尔滨 150001; 2.哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001)

0 引 言

哈尔滨市热力公司供热二公司为大型区域锅炉房，该网热源为复华锅炉房，总供热面积为191.6(174.7)万m2。近年来随着煤、水、电等主要供热成本的价格提高，运行成本也不断提升，致使供热单位背负沉重的压力，已经影响到企业的生存和发展。必须要采取技术创新和新技术应用来降低运行成本[1-4]。

1 热网基本情况

该网热源为复华锅炉房，总供热面积为191.6(174.7)万m2。该网两个供热环路，分别为工大环路和南岗环路。工大环路供热面积为74.02万m2，共有5个热用户分别有工大1号，工大2号换热站，工大3号换热站，以及两个直供用户省民盟和颐园村，其中最远端用户为工大2号站，距热源490 m。南岗环路总供热面积为117.63万m2，共有48个热用户，最远端热用户为20号站，距离热源3472.8 m，最不利热用户为龙运大厦，距离热源管长为2 277 m，各用户基本情况见后面流量计算表。

2 主要设备基本参数

(1)锅炉参数表，见表1。

表1

(2)循环水泵性能参数表，见表2。

表2

3 热网改造分析

3.1 负荷计算

计算取面积热指标为60 w/m2，各用户采暖热负荷见表1。

3.2 流量计算

改造设计，设计供水温度为110 ℃，回水温度为70 ℃，供回水温差为40 ℃。由上面的设计参数和二公司提供的相关数据，则可得各用户的设计流量见表3。

表3 流量计算表

续表3 流量计算表

续表3 流量计算表

3 水力计算

因为改造的目的是并网，将工大环路与南岗环路合用一套水泵系统供热。在进行水力计算时，热源阻力损失取20 mH2O，用户资用压头取10 mH2O(如图1所示)，通过计算可知。

供热系统设计工况下总流量为2 966.7 t/h，最不利环路压力损失为97.8 mH2O。

当部分用户由电厂供热时，此时的系统设计工况下的总流量为2 237 t/h，最不利环路的阻力损失为69.7 mH2O。

4 计算结果分析

(1)改造共提出三套方案。经与运行管理部门讨论，确定采用第三套方案。

即：用原来工大环路的三台RL350-54I泵并联作为热源泵，泵的扬程为54 m，流量为1 250 t/h。

(2)当三台RL350-54I型水泵并联运行时，经过用Matlab对三台RL350-54I型水泵进行曲线拟合，可知当水泵提供2 966.7 t/h流量时，水泵的扬程为53.1 mH2O；当水泵提供2 237 t/h流量时，水泵所能提供的扬程为54 mH2O。这表明，多级泵系统的热源泵在两种工况下提供的扬程分别为53.1 mH2O和54 mH2O。

(3)热源的三台泵均需要进行调速。

(4)系统的零压差点以后的所有用户，均需要设置用户加压泵。加压泵采用变频调速。

(5)经过分析计算，当所有用户都由该系统供热时，此时与传统系统相比，理论节电率(设备正常选择)为26.2%；当部分热用户由该系统供热时，此时与传统系统相比的理论节电率为18.6%。节电率只是与传统系统设计方法相比，若与原来系统相比的节电率应远远高于上述两个值。

具体计算结果见附表1。

5 系统的定压形式

采用多级泵系统之后，需要对原系统定压方式进行调整。改造采用旁通管定压。用旁通管的压力控制变速补给水泵的转速。系统的补水泵定压点压力，根据不气化、不超压、不到空的原则确定，如图所示。

图 定压系统

6 系统的运行调节

整个采暖季，系统可以依据分阶段实现等温差调节和质调节的方式，即当室外温度低于某一室外温度时，采用等温差调节，高于某一温度时，采用质调节。利用水泵变频调速手段，达到节能的目的。采用此方法，一般可以节电30%～40%。

7 其他要求

要实现上述节能效果，需要满足以下条件：

(1)锅炉房三台循环水泵应设置调速装置，进行变频调节。

(2)锅炉房要设置专用运行调节控制装置(十一五项目开发的设备)。根据运行调度指令，完成优化运行调节。

(3)将直连用户, 全部变为间连用户。按照附表1分析结果将部分热力站，设置用户变速加压泵。

(4)热源及热力站设置必要仪表：

①在热源的两个环路上设置热量表。

②在热源和热力站系统的入口和出口处装测温仪表以及测压仪表。

③热源及热力站一级网侧的水泵，单设配电回路，安装电表，测量水泵的耗电量。

8 结束语

多级泵系统方案确定后，考虑热网和热力公司的实际情况，决定分两个阶段进行系统改造。第一阶段对热源按照设计方案进行了改造，同时对热网的工大环路10个站进行了多级泵系统全面改造，一期改造于2010年夏季组织实施，经过2010～2011年冬季试运行，工况稳定，效果明显，节电率超出设计预期达到21%，同时，该环路水利工况均衡，水力失调的现象得到明显控制，整体取得了不错的效果。

[1] 王义贞，方修睦.热水供暖网路[M].北京：经济日报出版社，1993.

[2] 吴金卓，马 琳，林文树.生物质发电技术和经济性研究综述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[3] 张 磊.大型热网运行与管理[M].北京：中国水利水电出版社，2010.

[4] 贺 平，孙 刚.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1993,