集中供熱系統中一補二系統的方式及應用

石光輝

(太原市熱力設計有限公司，山西 太原 030012)

1 補水定壓

熱水系統的定壓是熱源系統設計的重要內容，所謂定壓即在熱水網系統壓力恒定之點保持在一定范圍內變化。壓力恒定之點即為系統定壓點，定壓點的位置，一般設在熱網循環泵的吸入側，也可以在集水器上。熱網的定壓方式很多，但從原理上可歸納為四大類，即:利用補水自身壓力定壓、利用開式水箱水位定壓、利用補水泵定壓和利用其他定壓。目前集中供熱熱力站系統中使用較為普遍的為采用補水泵定壓。補水泵的流量應該根據系統補水量和事故補水量等因素確定，宜取熱網系統正常補水量的4倍～5倍;一般設兩臺，互為連鎖，一臺備用。補水泵出口壓力，為補水點處壓力再加30 kPa～50 kPa，補水定壓點壓力根據熱網水壓圖確定。補水泵取水從軟水箱吸取，由軟水器制備，由于需要定期加壓等需配備值班人員無法實現無人值守。當采用一補二系統時便可以在熱力站中取消軟化水裝置，實現無人值守。

2 一補二的三種方式

根據CJJ 34－2010城鎮供熱管網設計規范中7.4壓力工況要求，熱水管網供水管道任何一點的壓力不應低于供熱介質的氣化壓力，并應留有30 kPa～50 kPa的富裕壓力。熱水熱力網的回水壓力應不超直接連接用戶的允許壓力、任何一點的壓力不應低于50 kPa。熱水熱力循環泵停止運行時，應保持必要的靜態壓力，靜態壓力應符合不應使熱力網任何一點的水汽化，并應有30 kPa～50 kPa的富裕壓力;與熱力網直接連接的用戶系統應充滿水;不應超過系統中任何一點的允許壓力。因此，無論是通常的補水泵定壓，還是一補二方式補水定壓，均需要滿足規范要求。下面是一補二系統的幾種方式。

2.1 方式1:一次網回水直接補至二次網

從一次網回水管上直接開口加裝焊接球閥、過濾器、減壓閥、流量計、電動調節閥、止回閥、焊接球閥，然后直接引至補水點，流程見圖1。

圖1 采用一次網直接補至二次網

采用一次網直接補至二次網時的補水方式適用于當一次網回水壓力可以滿足定壓要求時，此時比例減壓閥應根據實際一次網回水壓力及定壓壓力選用，補水管管徑要經過計算確定，補水量結合二次管網失水量按二次網循環量的百分比選取，以流速作為判定依據。此種方式在實際運行中已經經過多年實際運行管理經驗的檢驗，運行可靠，但二次網失水量較大時會造成一次網壓力的波動。

2.2 方式2:一次網回水先補至軟水箱

從一次網回水管上直接開口加裝焊接球閥、過濾器、減壓閥、流量計、電磁閥、焊接球閥，然后直接引至軟水箱，之后補水系統同補水泵定壓系統一樣由補水泵補至補水點，維持定壓點壓力，流程見圖2。

圖2 采用一次網回水補至軟水箱

采用一次網直接補至軟水箱的補水方式適用于當一次網回水壓力不能滿足定壓要求時，此時若直接采用方式1的補水方式由于一次網回水壓力低于定壓點壓力要求，采用較為保守的方式先將一次網回水補至軟水箱，替代軟化制水設備。當采用此種補水方式時，電磁閥需與水箱高、低液位連鎖控制，水箱進水口設浮球閥。此時軟水箱由于水溫較高，設計溫度為70℃，所以應為常壓閉式水箱，箱體做法參照開式水箱做法，另外參照常壓凝結水箱做法做人孔蓋、溢流水封、通大氣管道。軟水箱如實際使用中溫度超過50℃應設保溫。管徑要經過計算確定，補水量按二次網循環量的百分比選取，以流速作為判定依據。此種補水方式由于保留了軟水箱因此亦可保留軟水器作為備用制水系統，系統安全性較高，二次網系統失水較大可開啟軟化水裝置增大止水能力滿足補水要求。

2.3 方式3:采用閉式補水定壓機組補水

從一次網回水管上直接開口加裝焊接球閥、過濾器、流量計進加壓補水機組后(穩流儲水罐、焊接球閥，然后通過補水泵)直接加壓后補至補水點，流程見圖3。

圖3 采用閉式補水定壓機組補水

采用閉式補水定壓機組補水適用條件與方式2相同，但與方式2比較最大的區別在于緩沖水箱為閉式水箱，可以充分利用一次網回水壓力，減少補水泵揚程，降低造價及補水耗電量。此時閉式儲水罐有效容積應至少為5 min～10 min的補水量，補水泵揚程選取應根據補水揚程及一次網回水壓力實際運行中壓力較低值為基準相減得出。此種補水方式類似于自來水的無負壓補水裝置，在供熱系統中尚未進行實際推廣，應該實際選取供熱規模較小的系統積累經驗并進一步完善推廣。

3 一補二系統運行中存在的問題及相應的控制要求

由于采用一補二的補水方式，熱力站內無人值守，系統出現故障時需調度室迅速發出指令進行處理，派巡視人員到現場解決問題。因此在普通自動控制的基礎上應該額外增加報警系統，以便提高系統安全性。系統可能出現的故障主要有:a.二次網爆管，此時補水量會大大增加，導致一次網失水量隨之增大，影響一次網系統的安全性，此時應迅速關斷一補二閥門，保證一次網安全并迅速排除二次網故障。b.一補二系統閥門故障，當電動調節閥、減壓閥發生故障，一次網回水壓力較高，會導致二次網系統超壓，此時雖然二次網系統上設有安全閥保證系統不會超壓，但系統會隨安全閥大量失水，影響二次網不能正常工作從而影響一次網的安全及壓力穩定，結合以上集中情況應增加以下控制要求。

3.1 方式1控制要求

1)超壓報警:補水點超壓報警，提示手動緊急關斷(電動調節閥故障、減壓閥故障)。2)失壓報警:電動調節閥全開20 min仍不能維持壓力恒定時報警，提示手動緊急關斷(電動調節閥故障、減壓閥故障、一次網泄露、二次網泄露)。

3.2 方式2控制要求

1)當正常軟化水系統時，與一補二系統互為備用，手動切換，不同時啟動。2)電磁閥開啟，水箱底以上500 mm，電磁閥關閉，水箱頂下300 mm。3)失壓報警，低于定壓點壓力值0.05 MPa時報警。4)補水流量超限報警，累計20 min內超過循環量的1%。

3.3 方式3控制要求

1)補水泵變頻控制，維持補水點壓力恒定。2)補水泵變頻全開20 min仍不能維持壓力恒定時報警。

4 結語

一補二系統隨著集中供熱規模的逐漸擴大，無論是從提高管理水平還是減少運行人員數量上均需要逐漸推廣。但一補二系統的大范圍應用需要增加一次網的制水能力和補水能力以滿足二次網的失水量，并控制二次網的失水量，此時換熱站既是換熱過程，也是補水直接傳質的過程，本文僅是初步提出一補二的幾種方式及其使用中的控制要求，隨著一補二的應用逐漸推廣使用，必然會日趨完善。

[1] 石兆玉.供熱系統運行調節與控制[M].北京:清華大學出版社，2005.

[2] CJJ 34－2010，城鎮供熱管網設計規范[S].