锅炉房循环系统设计与分

锅炉房循环系统的设计与分摘要：分布式变频循环系统是一种新型的循环泵运行系统，与传统的供热循环系统相比，具有节约电能、运行成本低的特点。本文对两种运行方式进行对比，并对分布式循环系统的适应性提出分析。关键词：供热分布式变频节能1前言循环系统是集中供热锅炉房非常重要的一个环节。目前广泛使用的是集中循环系统，随着集中供热锅炉房的供热规模和供热面积不断扩大，循环系统的能耗增加较大，同时系统调节也比较困难。分布式变频循环系统开始得到逐步应用。2集中循环系统目前，集中供热锅炉房循环系统主要是采用在锅炉房设循环水泵，根据系统最大循环水量和最不利环路阻力损失来选择循环水泵的流量、扬程和台数。以两台锅炉和三个热用户的供热系统为例，常规集中循环系统流程简图和水压图见下图。循环水泵流量q为系统总的循环水量，循环水泵扬程h承担锅炉的压力损失、最不利环路的管网压力损失和最不利用户的资用压头。近端热用户1和用户2采用调节阀增加管路的压力损失，以消耗掉该用户的剩余压头△h1、△h2，以消耗更多的电能为代价，达到各热用户的水力平衡。这种循环方式还存在以下缺点：由于近端热用户过多的资用压头没有很好的调节手段，仅靠调节阀无法准确的控制各热用户的循环水量，造成热用户用热不均衡。由于水力失衡容易造成末端用户资用压头不足，为改善供热效果，往往实际循环水量高于设计循环水量，进而形成大流量、小温差的运行方式。锅炉房低负荷运行时，最低循环水量往往大于运行锅炉循环水量，为确保锅炉安全运行，通常打开其它锅炉作为旁路进行循环，浪费电能。3分布式变频泵系统近几年出现了循环系统分段设水泵，在热源和热用户处分别设循环泵，分布式变频泵系统流程简图和水压图见下图。分布式变频泵系统的基本原理是：利用分布在热力站的循环水泵取代热力站的调节阀。每台锅炉分别设置锅炉循环水泵，锅炉循环泵仅需克服锅炉及锅炉房内部的压力损失。用户循环泵需提供热力站的资用压头和外部管网的压力损失，所有泵均设置变频，使热力站的循环水量满足实际需求，做到量体裁衣。和集中循环系统最大的区别在于热源端的供水温度、循环水量和用户端的供水温度、循环水量均可不同。热源端和用户端的供水温度和流量均可根据要求自行调节。热源端运行是量调节，热源端根据实际热负荷确定锅炉运行台数，同时确保锅炉进出水温差接近锅炉设计参数，运行时单炉配单泵，锅炉的循环水量按设计循环水量运行，使锅炉在高效区运行。用户端运行是质调节的方式，用户端供水温度即锅炉房供水温度根据室外环境温度确定。循环水量是根据锅炉房的供水温度和室外环境温度、二级管网的供回水温度通过变频控制用户侧循环水泵转速来确定。在系统供回水管网合适的位置设置均压管。均压管是分布式变频泵系统调节锅炉房供水温度（热源端供水温度)和锅炉供水温度的混水装置，同时也能起到稳压作用，减少管路间水力工况相互干扰。分布式变频泵系统克服了集中循环系统的缺点，同时和集中循环系统相比，安全性更高。锅炉循环泵的扬程减少了约2/3,使锅炉房内管道运行压力降低。一级管网压力也随之降低,有利于供热系统安全运行。分布式变频泵供热系统的循环系统耗电根据管网形式不同耗电不同，循环系统耗电与常规集中循环系统相比可减少20～50%，节电效果显著。系统水力状况得到改善,避免了一级管网水力失调,。锅炉可运行在高效区，燃烧效率高，一般可节约燃煤10%左右，节约燃料。4设计实例分析根据分布式循环系统原理对2个已建集中供热锅炉房进行改造。通过对2个已建的供热锅炉房的分布变频改造节能比较，分析分布式变频循环系统的适应性。4.11号锅炉房1号锅炉房总规模为145mw。锅炉房目前带7座热力站，总供热面积108×104m2。锅炉房供热管网示意图见图3。改造后锅炉房原有循环水泵停用，在锅炉房供回水母管上设置均压管。每台锅炉分别设置2台循环水泵，一用一备，每台水泵流量仅承担单台锅炉的循环水量，扬程承担锅炉至平衡管间的压降。每座热力站一次水供水增加2台变频循环水泵，一用一备，循环水泵流量承担热力站的一次水循环水量，扬程承担热力站至锅炉房均压管间的压降。锅炉房原有运行2台280kw水泵，最大运行功率560kw，循环系统总耗电为222×104kw.h，改为分布式变频循环系统后，最多运行12台循环水泵，最大运行功率472kw，所有水泵均变频运行，循环系统耗电148×104kw.h。年节电74×104kw.h，年节电33%，年节约电费50.23万元。总投资720万元，投资回收期为14年，回收期较长，是一个节电不节钱的项目。4.22号锅炉房2号锅炉房供热规模为3×46+3×70mw。带20座换热站，供热面积为345.3×lo4m2。已有4台280kw和3台710kw循环水泵。锅炉房供热管网示意图见图4。改造后，锅炉房原有的循环水泵停用，锅炉和各换热站设一次水循环水泵。循环系统的计算用电负荷从1917kw降至887.7kw，节电53%。由于改造后新增水泵均采用变频运行，还将节能25～30%，预计年节电479.3×104kwh，年节约电费325.9万元。总投资1753.87万元，投资回收期为5.38年。投资回收期短，经济效益好。5结论集中循环系统根据最不利环路的压力损失来确定循环水泵的扬程。在设计工况下，为了满足最不利环路的资用压头，其它支路的压头往往大于实际需求，且离热源愈近，富余的压头愈大。对于这些富余的压头，往往是通过减小支路管径，或采用阀门节流等增大阻力的方式消耗的，以达到环路之间的平衡。而最不利环路的流量往往只占系统总流量的很小一部分，为了这一小部分的流量，其它流量只好通过水泵达到较高的势能，再用增大阻力的方式消耗掉，造成很大的浪费。分布式变频循环系统换热站循环泵需提供换热站的资用压头和外部管网的压力损失，所有泵均设置变频，使热力站的循环水泵扬程满足实际需求，做到量体裁衣。分布式变频泵系统节电主要是靠减少了集中供热系统中近端用户阀门减压消耗的电能。当热网中需要减压近端热用户较多，远端热用户少的系统可获得较高的节能效果。从1号锅炉房供热管网示意图（图3)可以看出锅炉房位于整个供热区域的中部，各热力站供热管网压力损失相差不大，因此1号锅炉房分布式变频泵系统改造节能效果不能达到分布式变频泵系统的理想效果。2号锅炉房位于整个供热区域的东北角，采用集中供热循环系统，对于近端用户，由于外网提供的压头过高，如：14号换热站外网的压头高达493.2kpa，而14号换热站实际仅需要35.8kpa，则外网提供的压头92.7%都属于富余压头；15号、16号换热站的外网压头高达712.2kpa，而15号、16号换热站实际仅需要13.6kpa，则外网提供的压头98.1%都属于富余压头，只有通过阀门减压。经过计算统计，循环泵提供的扬程60.66%都被调节阀所消耗掉，造成极大的浪费。分布式循环系统可以避免该部分能耗，改造节能效果明显。随着分布式变频循环系统的逐步推广，越来越多的集中供热锅炉房开始进行改造，在改造前应针对具体锅炉房进行节能效果分析，做到经济效益和社会效益双赢。参考文献[1]贺平.供热工程.中国建筑工业出版社[1]陈鸣.分布式变频泵供热系统.煤气与热力2008（8）：12-14注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。