一級(jí)管網(wǎng)回水溫度對(duì)集中供熱系統(tǒng)的影響

荊玲

摘 要：很多現(xiàn)代城市都對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，原有的供熱模式被改造，集中供熱系統(tǒng)被大量應(yīng)用。在全新的集中供熱系統(tǒng)之中，城市可對(duì)集中熱源加以利用，對(duì)其產(chǎn)生的熱水與蒸汽加以利用，借助管網(wǎng)對(duì)城市各個(gè)區(qū)域的供熱與采暖需求加以滿足。為了保障供熱質(zhì)量。需要注意到集中供熱系統(tǒng)受到的多個(gè)方面的影響，就一級(jí)管網(wǎng)系統(tǒng)的使用情況來說，其回水溫度會(huì)給集中供熱系統(tǒng)帶去相對(duì)明顯的影響。

關(guān)鍵詞：一級(jí)管網(wǎng)；回水溫度；集中供熱系統(tǒng)；影響

現(xiàn)代城市建設(shè)者重視基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，集中供熱系統(tǒng)是城市重點(diǎn)的基礎(chǔ)服務(wù)項(xiàng)目，很多供熱工作對(duì)于城市居民來說是極為重要的。新型的集中供熱模式被運(yùn)用到更多有供熱需要的城市中，其給將具有更高品位的熱源給出，還能減少供熱過程中的能源損耗，供熱帶來的環(huán)境污染問題也被解決。一級(jí)管網(wǎng)會(huì)給集中供熱系統(tǒng)帶來多個(gè)方面的影響，本文主要針對(duì)回水溫度這方面的影響展開探討。

1 一級(jí)管網(wǎng)與集中供熱系統(tǒng)使用情況分析

城市在建設(shè)與應(yīng)用集中供熱系統(tǒng)時(shí)，需要借助區(qū)域鍋爐房與熱電廠來獲取熱源，為了使整個(gè)供熱工作可保持更強(qiáng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性，大規(guī)模的集中供熱系統(tǒng)中會(huì)劃分二級(jí)管網(wǎng)與一級(jí)管網(wǎng)，兩種管網(wǎng)的運(yùn)行模式不同，一級(jí)管網(wǎng)常常保持高壓高溫的運(yùn)行模式，小區(qū)熱力站之中的換熱器設(shè)備可將熱量有效傳遞，二次管網(wǎng)直接接收傳遞的熱量即可，二級(jí)管網(wǎng)往往保持低壓低溫的運(yùn)行模式，提供制劑的供熱服務(wù)。

對(duì)集中供熱系統(tǒng)的實(shí)際能量消耗情況進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，輔機(jī)設(shè)備需消耗大量的電能，熱源廠之中的鍋爐設(shè)備會(huì)消耗大量的煤。循環(huán)水泵是核心的供熱設(shè)備，一級(jí)管網(wǎng)的實(shí)際回水溫度與供水溫度會(huì)影響其耗能水平。從熱源的角度進(jìn)行研究，可以確定循環(huán)水泵實(shí)際輸出的熱量與輔機(jī)設(shè)備耗電情況以及鍋爐設(shè)備的耗煤情況直接相關(guān)，一級(jí)管網(wǎng)的回水溫度與供水溫度不會(huì)給其帶去過多的影響。

確定一級(jí)管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際供水溫度時(shí)，會(huì)參考管網(wǎng)系統(tǒng)的最高耐溫?cái)?shù)值。回水溫度影響該處管網(wǎng)的整體能量消耗狀況。本文的研究前提在于不改變供水溫度，調(diào)節(jié)回水溫度，使一級(jí)管網(wǎng)的回、供水溫差加大，進(jìn)而使一級(jí)管網(wǎng)可以以更加穩(wěn)定的方式輸送熱能。

2 管道公稱直徑受到的影響

對(duì)于熱水供熱系統(tǒng)，質(zhì)量流量和熱負(fù)荷的關(guān)系如下：

？椎1=cpqm？駐t

？駐t=tg1-th1

Φ1-管網(wǎng)承擔(dān)的熱負(fù)荷，W；cp-水的比定壓熱容，J/（kg·K），取4200J/（kg·K）；qm-管網(wǎng)質(zhì)量流量，kg/s；Δt-一級(jí)管網(wǎng)供水、回水溫差，℃；tg1-一級(jí)管網(wǎng)供水溫度，℃。

借助公式，可以確定，在熱負(fù)荷條件不變的前提下，一級(jí)管網(wǎng)的實(shí)際回水與供水溫差與管網(wǎng)系統(tǒng)的質(zhì)量流量呈現(xiàn)出反比的關(guān)系；如果不改變供水溫度，管網(wǎng)的質(zhì)量流量數(shù)值越小，實(shí)際回水溫度也就越低。針對(duì)集中供熱系統(tǒng)以及相應(yīng)的管材應(yīng)用情況，管道的公稱直徑與管道質(zhì)量流量也存有直接的聯(lián)系；如果不改變供水溫度與熱負(fù)荷，回水溫度因素會(huì)給管道公稱直徑帶去直接影響。在確定公稱直徑時(shí)，需參考水力計(jì)算的情況，可借助計(jì)算程序來獲取相應(yīng)數(shù)值，也可以通過查表法來完成水力計(jì)算的任務(wù)。

3 換熱器受到的影響

換熱器也是集中供熱系統(tǒng)中不能缺少的重要設(shè)備，可供選擇的換熱器種類豐富，結(jié)合當(dāng)前的熱、冷流體熱量交換原理可確定，當(dāng)前使用的換熱器主要包括蓄熱式、混合式以及間壁式三種。而給小區(qū)熱力站使用的換熱器大多為板式換熱器，應(yīng)用該種換熱器時(shí)，需明確影響其傳熱系數(shù)的主要因素，在換熱器的功率一致的條件下，平均溫差與換熱面積之間為反比關(guān)系；如果二級(jí)管網(wǎng)的回、供水溫度以及一級(jí)管網(wǎng)的實(shí)際供水溫度一致，回水溫度與換熱面積之間保持非線性的關(guān)系，換熱面積增加，回水溫度將會(huì)降低。

4 循環(huán)水泵受到的影響

Pe=■

Pe-循環(huán)水泵需要的電動(dòng)機(jī)的輸入功率，kW；q-水泵流量，m3/s；p-水泵全壓，kPa；η-水泵效率，可按水泵樣本取用，本文按；照80%計(jì)算；ηm-水泵傳動(dòng)的機(jī)械效率，本文按直接傳動(dòng)考慮，取1.0；ηd-電動(dòng)機(jī)效率，取0.9。

在小區(qū)供熱系統(tǒng)中，循環(huán)水泵將會(huì)發(fā)揮重要作用，其可將熱水直接輸送給熱力站。對(duì)水泵的實(shí)際耗電情況進(jìn)行考察時(shí)，可確定水泵的流量以及全壓與電動(dòng)機(jī)輸入功率之間為正比關(guān)系，在控制水泵的實(shí)際耗電量時(shí)，需從水泵的流量與全壓設(shè)定入手。

5 工程案例分析

某城市集中供熱工程，其供熱面積為1000×104m2，供熱負(fù)荷為700MW，年最大熱負(fù)荷利用時(shí)間為2161h，熱源的供水溫度為120℃，一級(jí)管網(wǎng)設(shè)計(jì)壓力為1600kPa，熱水管網(wǎng)定壓方式選擇循環(huán)水泵入口處補(bǔ)水泵定壓的方式，定壓壓力為250kPa，輸送距離為10km。為方便做比較計(jì)算，本文假設(shè)只有一個(gè)700MW的小區(qū)熱力站。下面就供熱系統(tǒng)一級(jí)管網(wǎng)采用120℃/70℃（方案一）和120℃/60℃（方案二）的熱水參數(shù)做比較，分析不同的設(shè)計(jì)供、回水溫度對(duì)一級(jí)管網(wǎng)的影響。

對(duì)于一級(jí)管網(wǎng)，確定主干線管徑時(shí)，宜采用經(jīng)濟(jì)比摩阻（30～70Pa/m）計(jì)算。方案一中，Δt=50℃，設(shè)計(jì)質(zhì)量流量為3344.4kg/s，查水力計(jì)算表可得，管道公稱直徑為1000mm時(shí)，管道比摩阻為161.12Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為4116.87kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為4366.87kPa，大幅超過了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力，顯然是不合理的；取管道公稱直徑為1200mm時(shí)，比摩阻為63.06Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為1763.34kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為2013.34kPa，高于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力，因此，需要設(shè)置一級(jí)中繼泵站以將管道的壓力控制在設(shè)計(jì)壓力范圍之內(nèi)。方案二中，Δt=60℃，設(shè)計(jì)質(zhì)量流量為2787.03kg/s，查水力計(jì)算表可得，取管道公稱直徑為1000mm時(shí)，管道比摩阻為111.89Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為2935.33kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為3185.33kPa，大幅超過了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力，顯然是不合理的；取管道公稱直徑1200mm時(shí)，比摩阻為43.79Pa/m，熱水管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力為1300.93kPa，加上定壓壓力后，在沒有中繼泵站的情況下，系統(tǒng)最高壓力為1550.93kPa，無須設(shè)置中繼泵站即可將管道的壓力控制在設(shè)計(jì)壓力范圍之內(nèi)。從上面的分析結(jié)果可以看出，無論是方案一還是方案二，都應(yīng)選擇DN1200mm的管道。但是，在方案一中，需要設(shè)置中繼泵站一座，根據(jù)工程投資概算，此中繼泵站造價(jià)約1700×104元；方案二無須設(shè)置中繼泵站。

6 結(jié)束語

本文從多個(gè)方面研究了集中供熱系統(tǒng)受到的來自于一級(jí)管網(wǎng)的影響，同時(shí)提供了研究案例，在完善集中供熱系統(tǒng)時(shí)，需把握各種影響因素，減少集中供熱過程中的能量損耗。一級(jí)管網(wǎng)的實(shí)際回水溫度會(huì)影響到最終的供熱效果。在現(xiàn)代的供熱系統(tǒng)中，相關(guān)人員在關(guān)注供熱質(zhì)量的同時(shí)，還要對(duì)供熱帶來的節(jié)能效益與經(jīng)濟(jì)效益加以保護(hù)，在供水溫度一定的前提下，可將回水溫度降低，控制回水溫差。

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