供热系统节电措施
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    供热系统节电措施

    作者:瑞柯斯 日期:2022-12-06
    内容摘要:一、充分认识目前对电能浪费的严重性和普遍性 供热企业是电耗大户,各种水泵、风机、照明都用电。如果设备选型不当,系统设计不合理,很容易造成电能的大量浪费。一些先进的供

    一、充分认识目前对电能浪费的严重性和普遍性


    供热企业是电耗大户,各种水泵、风机、照明都用电。如果设备选型不当,系统设计不合理,很容易造成电能的大量浪费。一些先进的供热企业热网循环水泵每平方米面积的电耗只有0.7元-1.2元。目前许多供热公司的热力站平均电耗远远高于这个值。 

    造成这种局面有以下几个原因:


    1、 “宁大勿小”的设计习惯造成电能浪费

    一些设计人员“墨守成规”或生搬硬套,不加分析、不加研究地按习惯做法搞设计。同时还存在着“宁大勿小”的心理,因为怕担责任,总是把用电设备选得很大,而不考虑是否会造成能源浪费(如多台泵并联或水泵扬程偏高等问题)。


    2、不合理的选型造成的电能浪费

    部分设计人员或供热企业的工程技术人员,对一些基本理论认识不清,研究不够,往往造成了错误设计、错误选型,使供热系统或用电设备白白浪费了电能(如用楼房的高度选择循环水泵扬程的问题)。


    3、不合理的技改措施造成的电能浪费

    一些技术人员在供热系统运行过程中出现技术问题而影响供热质量时,不做认真的分析研究,找出问题的主要原因,抓住主要矛盾,而是凭经验、凭感觉采取了换用电设备或盲目增加用电设备的方法。虽然使问题有了一定程度的改善(有时反而加大了问题的严重性),却进一步浪费了大量的电能(如热网水力失调,不去调网,却增加循环水泵台数或换大泵)。


    4、运行管理不善造成的电能浪费

    以上情况表明,供热系统的节电潜力是非常大的,必 须引起充分的重视。从热源、热网、热力站、热用户各个环节入手,从设计、施工、以及运行管理、技术改造等全 方 位地分析问题,研究问题,找出各方面的主要矛盾,采取综合措施,达到较大 程 度的节约电能。


    二、根除水力失调是供热系统节能运行的要条件


    所谓水力失调,就是管网各处实际流量与所需不一致。任何一个供热系统都不可能通过对管网、热力站和热用户等系统的设计、管网的布置及设备的选型等,彻底解决运行时的水力平衡问题。必 须在系统运行时认真调节,才可能逐步接近水力平衡。

    如果调节水力平衡的设备选择不当,使用不当,甚至不进行运行调节,供热系统就一定会存在不同程度的水力失调问题。从而造成部分热用户室温过高而浪费了热能,部分用户室温不达标,影响了供热质量。

    应该从根本上消除热网的水利失调,才能确保用户的供热质量。但以前消除水利失调的方法——人工调节关断阀、调节阀或平衡阀的方法,不但给调节人员带来相当大的工作量,而且无法使管网的水力失调得到彻底改善。采用自动控制的方法又大大提高了热网建设资金的投入。

    目前较好的办法是:对垂直单管串联系统,在每个热用户的入口安装恒流量调节阀或自力式流量控制阀的方法;对双管系统在每个热用户入口安装自力式压差控制器。只要按每个热用户需要的流量或压差,一次性调节好,就可保证全网的水力平衡。

    应充分利用好热计量改造的有利时机,同步实施管网改造,增加热网调控措施,解决水力失调的关键问题:关键是自力式流量控制器、压差控制器在供热运行时必 须按设定的流量或压差调节到位,装而不调,不起作用,只能增加阻力。 


    三、提高供回水温差是节电的重要途径


    系统的供回水温差大,则循环水量就小,水泵的电耗就会大大降低。当供回水温差 提高到原来的两倍时,循环水量也降至原来的1/2,而管网的沿程阻力降至原来的1/4,而水泵的功率降至原来的1/8。提高供热系统的供回水温差,可大大降低运行电耗。

    目前,直供系统或间供系统的二级管网,也都存在着运行温差过小的问题。用户的室内采暖系统一般都按供回水温差25℃设计,但实际运行的温差都在20℃以下,有的甚至只有10℃左右。二级管网和室内采暖系统的节能潜力也很大。


    四、正确选择和安装循环水泵是节电的当务之急


    在泵的选型与安装上,目前普遍存在着一些不合理的地方,许多时候不依照水力计算,而是依靠经验,并层层加码。因此在水泵的问题上存在大量的电能浪费。主要问题有:

    1、泵扬程偏高、与实际需要相差太大

    循环水泵扬程过高既造成了电能浪费,有时还使泵在超流量工况下工作,使电机过载,不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作,泵的电耗没用在供热外管网,而是消耗在泵的出口阀门上,造成了电能的浪费,可以使电耗超过实际需要的三倍以上。

    造成水泵扬程偏高的原因一般有两种:

    (1)错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中

    一种是错误地把采暖系统的楼房高度,作为选择循环水泵扬程的依据。把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起,不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力,而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。

    (2)设计人员“宁大勿小”的设计习惯

    一般的设计人员都存在一个“宁大勿小”的心理,认为所选的设备、各方面的参数大一些总比小了好,这样不会出问题。而很少去考虑怎样做才能经济、实用。在选择设备时层层加码,再乘以一个安 全系数,使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费,而且给运行带来很大困难。如不关小出口阀门,电机就会超载。一般情况下,热力站循环水泵扬程大多都在8m--13m之间,供热半径大的也不超过18m,小的只有6m左右。

    2、多台泵并联运行降低了水泵效率,大量浪费电能

    由泵的并联工况可知,单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。但目前许多设计者都习惯选择二开一备、三开一备,甚至多开一备的方式,有时不但达不到所需要流量,而且造成了电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下都是单台泵运行。因此可根据运行的工况,在同一个热源或热力站中同时选择几种不同型号的水泵,或变速泵。

    实际并联后的流量一定小于铭牌流量之和。它取决于并联特性曲线与管网特性曲线的交点。

    3、循环水泵出口装设止回阀问题

    在给排水系统中,给水泵或排水泵出口设止回阀是必 要的,因为是开式系统,都是把水由低处往高处送,或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀,则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统,循环水泵的作用是克服网路的循环阻力,使水在网路中循环。当水泵停止工作时,水泵两侧的压强相等,不会作反向流动。

    因此安装止回阀只会增加网路的阻力,无谓的消耗电能,没有任何作用。热源和换热站的循环水泵出口都可不设止回阀,但直供混水系统的混水泵和回水加压泵,同补水系统与给水系统一样,泵的出口应设止回阀。

    对于多台水泵并联安装的情况。按离心水泵操作规程,不工作的水泵应关闭水泵进出口阀门,不需要由止回阀起隔离作用。此措施经多年实践证明,没出现任何问题,而且北欧的供热系统中,循环水泵出口就不设止回阀。



    五、供热系统热源的节电节能措施


    热源的节电节能除前面提到的循环水泵选型、安装的节电措施、以及提高热源供回水温差的节电措施外,围绕着锅炉的节电节能措施还有很多。就是如何实现锅炉在额定循环水量下工作,既节约电能而又不影响系统总循环水量和供水温度的问题。

    每台热水锅炉在设计中都给定了额定循环水量和高供回水温度。锅炉本体对循环水的总阻力损失就是在这个循环水量的情况下计算出来的。

    一般都不超过0.1MPa,即10米水柱。而整个供热系统的总循环水量是根据系统的供回水温差和供热负荷确定的。它往往大于几台锅炉额定循环水量之和。许多工程技术人员都忽略了这一点。在设计和运行中不采取任何措施,而是使锅炉的实际运行循环水量与外网总循环水量相等。

    这样就造成了每台锅炉的循环水量大于额定循环水量,使炉内水的阻力损失大大超过锅炉说明书中的阻力损失。锅炉的实际循环水量达到了额定循环水量2倍时,锅炉本体的水循环阻力就是额定阻力损失的4倍,而此时用于克服锅炉水循环阻力的电耗就会是额定电耗的8倍,造成严重的电能浪费。

    这个问题通常的解决办法是在循环水泵去锅炉的供回水干管之间加设一个旁通管。旁通管管径的大小应根据流经旁通管水量的大小来确定,但旁通管的阻力小,可选择小一些的管径,以便同锅炉阻力匹配,亦可降低造价。

    另外为了进一步减小锅炉水循环系统的总阻力损失,总供回水干管和锅炉的供回水管的管径应大些。


    六、热力站的节电措施


    热力站的节电措施除了循环水泵的选型与安装问题,和提高二网供回水温差之外,还有以下措施可进一步节电。

    1、直供混水系统的热力站

    直供混水系统的热力站,应根据管网水压图的情况,尽量选择在旁通管上加混水泵的方式。

    此时混水泵的混水量G3=G2-G1小于二级网的总循环水量,而且又充分利用了一级网提供的资用压头。

     2、间供系统的热力站

    间供系统的换热站中,换热设备的选型也影响着二级网循环水泵的电耗。应尽量减小换热器的水循环阻力。板式换热器中水的流速应控制在0.2-0.5m/s,也就是在选取板式换热器时,使换热器的换热面积大一些,达到每平方米换热面积供500-700m2的建筑面积为佳。

    3、热力站的运行管理与节电关系

    充分利用供热初期与供热末期室外气温较高的特点,适当降低水泵转速,减少开泵台数,减少电量消耗。

    热力站循环水泵配置开一备一,一台满流量配置,另一台按75%的流量设置,天气较暖时,开小泵运行。

    充分利用峰、谷、平电价差,气温较高时,减少峰值用电。


    七、供热系统与热网设计中的节电措施


    1、尽量不采直供系统

    供热系统不要采用直供形式,尽量采用间供形式或直供混水形式,才能减少循环水泵的运行电耗。

    2、管网管径大小与节电

    供热管网的管径大小与建设投资成正比,与运行电耗成反比。但同时也与城市供热发展规划密切相关,有时供热的发展会超出规划的设想。

    因此为了节电,为了给今后供热发展留出充分的空间,热网的管径在建设资金允许的条件下,应尽量大一些,经济比摩阻控制在30-50Pa/m。这样还可以同时提高管网的水力稳定性。

    3、环状管网的优越性

    环状管网不但可以自动优化水利工况,平衡供热效果,同时还可以减少管网事故对供热的影响。

    因此,在有条件的地方可以把支状管网连成环状管网,也相当于加大了某些管段的管径,既有利于节电,又可提高供热质量,提高管网的安 全性。