供熱系統水力失調分析與對策

摘 要:分析了供熱系統水力失調產生的原因，針對工業廠房供熱的具體情況提出綜合解決辦法，達到降低供回水溫差、減少供熱循環水量的節能效果。

關鍵詞:水力失調 附加阻力平衡法 自立式流量控制閥 供暖節能

中圖分類號:TU995文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0056-01

1 水力失調的產生原因分析

熱水供熱系統是由眾多串、并聯管路以及各熱用戶組成的一個復雜的相互連通的管道系統，各熱用戶的實際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調。分析其產生原因并找到相應解決辦法對熱水供應系統的設計和運行管理都很有指導作用，是做好節能運行的主要手段。水力失調現象出現的原因主要有以下幾點。

(1)設計過程缺乏溝通協調:同一供熱系統分別由多個設計單位分別設計的，不同的設計院采用的耗熱量指標不一致，沒有進行整個系統水力工況的分析、計算和平衡，致使供熱系統先天性熱力失調。

(2)供熱系統配置不足:供熱系統沒有配備消除富裕壓力的有效的調節設備，如節流孔板、平衡閥、自立式流量(壓差)調節閥、流量計、熱計量表等。

(3)熱網沒有進行很好的初調節:缺乏初調節的人員、技術條件和手段，或調節設備的性能不良，達不到理想的調節效果造成水力失調。

(4)運行管理原因。為了提高末端用戶室內溫度，一是采用加大循環流量，二是提高供水溫度或供熱量，掩蓋水力失調的存在。這樣“冷”的用戶滿意了，少數不熱用戶也有所好轉，但“熱”的用戶更熱了。總之不是靠增加電耗就是增加熱耗來消除水力工況失調。

2 水力失調系統運行的弊端

建筑物熱負荷熱平衡方程式:

Q=KF(tn-tw)=G·C(tg-th)·ρ/3600

Q為熱負荷W;

K為建筑物傳熱系數W/m2·℃;

F為建筑物外表面積m2;

tn為室內氣溫℃;

tW為室外氣溫℃;

C為水的比熱J/kg·℃;

G為采暖熱水流量m3/h;

tg為供水溫度℃;

th為回水溫度℃;

ρ為水的密度kg/m3。

通過上式可以看出建筑物熱負荷(即供熱量)大小調節可以改變采暖熱水流量或者供回水溫度來實現。集中供暖系統調節控制的根本目的，是提高供暖質量和實施有效節能。當供熱系統的水力失調時，為保證供暖質量不得不采取大流量(G)小溫差(tg-th)的運行模式。

(1)熱水流量(G)增加導致循環水泵運行負荷增大，效率降低，能耗增加。電機電流增大溫度過高導致線圈絕緣損壞甚至電機繞組燒毀故障。

(2)回水溫度(th)偏高，對于蒸汽-水換熱器會導致蒸汽冷凝水溫度過高，冷凝水系統因閃蒸發生撞管，影響冷凝水回收系統正常工作。

(3)為保證最不利用戶采暖，提高供水溫度(tg)，近端熱用戶出現“開窗”散熱浪費現象，增大能源消耗。

3 解決水力失調的措施

引起供熱系統水力失調的原因是多方面的，設計中應考慮使系統的水力失調程度較小和易于進行調節，運行中要掌握熱水網路上各用戶的流量、壓力變化，進行水力工況分析和計算。具體工程有不同特點，解決辦法很多，可以單獨使用，也可以多管齊下。

(1)解決水力失調的科學方法是對整個熱網進行水力平衡計算。設計管路精確計算，分支管路水流量與干管匹配，增加變徑管減少后期調節難度。

(2)提高熱水網路的水力穩定性。為了減小網路干管的壓降，就需要增大網路干管的管徑，即在進行網路水力計算時，選用較小的比摩阻值，適當地增大靠近熱源的干管管徑。

(3)用附加阻力消除剩余壓頭，可采用調壓板、平衡閥、安裝高阻力小管徑閥門等措施。

(4)增加自動調節裝置，如自立式流量(壓差)調節閥控制。

(5)增加流量計或熱計量表，根據設計及實際需要調節監測流量分配及供回水溫度。條件不允許可采用便攜式流量計。

(6)附加壓頭平衡技術。在最不利環路增加低揚程小流量循環泵。采用具有三檔變速的低揚程小流量的水泵，提高用戶系統的壓頭，經過實際運行是可行的。

4 案例

某廠區供暖面積20多萬平方米，包括工業廠房、附屬電氣室、辦公樓、值班室、輔助站所等，系統復雜串聯并聯共存，同程式異程式共存，設計、施工均由不同單位聯合完成，由于情況復雜導致初運行水力失調的表現形式不是簡單的“近熱遠冷”現象。通過對系統特點、水力狀況全面分析，采取了以下措施。

(1)熱網近端與主管路并聯輔助站所流量過大，資用壓頭大于用戶需壓頭，必須用閥門消耗富余壓頭。在循環水站、中水站、廢水站、軋后庫等供暖支路回水總管加裝自力式流量控制閥、溫度計、壓力表。按實際需求降低近端用戶采暖水流量，降低回水溫度。

(2)換熱機組換熱器、凝結水回收裝置加裝保溫外加白鐵皮。有效減少散熱損失并降低室內溫度，減少電氣設備因溫度過高出現故障頻率。

(3)換熱機組供水110℃時，回水溫度達到90℃，凝結水超100℃不符合設計及正常運行規定。根據室外氣溫控制出水溫度，采暖水回水溫度不高于80℃，保證循環水泵運行安全，確保凝結水溫度低于85℃，防止凝結水閃蒸出現撞管現象。

(4)廠房供暖管路同程式系統，暖風機支路壓差不同，出現送風溫度變化較大。主要是供回水管路熱穩定性差，通過改造增加主干管管徑，在管道最高點加裝自動排氣閥。

(5)廠房內暖風機與附屬辦公樓并聯，辦公樓壓差不夠，采用附加壓頭法:在供回水壓差不夠的支路入口安裝具有變速功能的低楊程、小流量的水泵，改善用戶水循環同時避免出現新的水力失調。

5 結語

通過水利平衡，嚴格控制分用戶水流量、按每千平米3立方采暖水標準調整，循環水量可由目前600m3/h減少為450m3/h。改變大流量、小溫差的運行方式，循環水泵耗電量一項較前一采暖季降低25%。通過控制供水溫度減少過量供熱和散熱損失，降低了燃料消耗。

供熱系統出現水力失調不但影響系統正常運行和供暖效果，也是造成能源浪費主要原因，通過實踐證明采取措施解決水力失調是降低供熱成本，提高能源利用率的效果明顯。

參考文獻

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