集中供熱系統(tǒng)中一補二系統(tǒng)的方式及應(yīng)用

石光輝

(太原市熱力設(shè)計有限公司，山西 太原 030012)

1 補水定壓

熱水系統(tǒng)的定壓是熱源系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容，所謂定壓即在熱水網(wǎng)系統(tǒng)壓力恒定之點保持在一定范圍內(nèi)變化。壓力恒定之點即為系統(tǒng)定壓點，定壓點的位置，一般設(shè)在熱網(wǎng)循環(huán)泵的吸入側(cè)，也可以在集水器上。熱網(wǎng)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(tǒng)中使用較為普遍的為采用補水泵定壓。補水泵的流量應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)補水量和事故補水量等因素確定，宜取熱網(wǎng)系統(tǒng)正常補水量的4倍～5倍;一般設(shè)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(jù)熱網(wǎng)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(xiàn)無人值守。當采用一補二系統(tǒng)時便可以在熱力站中取消軟化水裝置，實現(xiàn)無人值守。

2 一補二的三種方式

根據(jù)CJJ 34－2010城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范中7.4壓力工況要求，熱水管網(wǎng)供水管道任何一點的壓力不應(yīng)低于供熱介質(zhì)的氣化壓力，并應(yīng)留有30 kPa～50 kPa的富裕壓力。熱水熱力網(wǎng)的回水壓力應(yīng)不超直接連接用戶的允許壓力、任何一點的壓力不應(yīng)低于50 kPa。熱水熱力循環(huán)泵停止運行時，應(yīng)保持必要的靜態(tài)壓力，靜態(tài)壓力應(yīng)符合不應(yīng)使熱力網(wǎng)任何一點的水汽化，并應(yīng)有30 kPa～50 kPa的富裕壓力;與熱力網(wǎng)直接連接的用戶系統(tǒng)應(yīng)充滿水;不應(yīng)超過系統(tǒng)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(guī)范要求。下面是一補二系統(tǒng)的幾種方式。

2.1 方式1:一次網(wǎng)回水直接補至二次網(wǎng)

從一次網(wǎng)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(diào)節(jié)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(wǎng)直接補至二次網(wǎng)

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

2.2 方式2:一次網(wǎng)回水先補至軟水箱

從一次網(wǎng)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(tǒng)同補水泵定壓系統(tǒng)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(wǎng)回水補至軟水箱

采用一次網(wǎng)直接補至軟水箱的補水方式適用于當一次網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)回水補至軟水箱，替代軟化制水設(shè)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(shè)浮球閥。此時軟水箱由于水溫較高，設(shè)計溫度為70℃，所以應(yīng)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(jié)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(yīng)設(shè)保溫。管徑要經(jīng)過計算確定，補水量按二次網(wǎng)循環(huán)量的百分比選取，以流速作為判定依據(jù)。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(tǒng)，系統(tǒng)安全性較高，二次網(wǎng)系統(tǒng)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(wǎng)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(wěn)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(qū)別在于緩沖水箱為閉式水箱，可以充分利用一次網(wǎng)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(yīng)至少為5 min～10 min的補水量，補水泵揚程選取應(yīng)根據(jù)補水揚程及一次網(wǎng)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(tǒng)中尚未進行實際推廣，應(yīng)該實際選取供熱規(guī)模較小的系統(tǒng)積累經(jīng)驗并進一步完善推廣。

3 一補二系統(tǒng)運行中存在的問題及相應(yīng)的控制要求

由于采用一補二的補水方式，熱力站內(nèi)無人值守，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時需調(diào)度室迅速發(fā)出指令進行處理，派巡視人員到現(xiàn)場解決問題。因此在普通自動控制的基礎(chǔ)上應(yīng)該額外增加報警系統(tǒng)，以便提高系統(tǒng)安全性。系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障主要有:a.二次網(wǎng)爆管，此時補水量會大大增加，導致一次網(wǎng)失水量隨之增大，影響一次網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，此時應(yīng)迅速關(guān)斷一補二閥門，保證一次網(wǎng)安全并迅速排除二次網(wǎng)故障。b.一補二系統(tǒng)閥門故障，當電動調(diào)節(jié)閥、減壓閥發(fā)生故障，一次網(wǎng)回水壓力較高，會導致二次網(wǎng)系統(tǒng)超壓，此時雖然二次網(wǎng)系統(tǒng)上設(shè)有安全閥保證系統(tǒng)不會超壓，但系統(tǒng)會隨安全閥大量失水，影響二次網(wǎng)不能正常工作從而影響一次網(wǎng)的安全及壓力穩(wěn)定，結(jié)合以上集中情況應(yīng)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(guān)斷(電動調(diào)節(jié)閥故障、減壓閥故障)。2)失壓報警:電動調(diào)節(jié)閥全開20 min仍不能維持壓力恒定時報警，提示手動緊急關(guān)斷(電動調(diào)節(jié)閥故障、減壓閥故障、一次網(wǎng)泄露、二次網(wǎng)泄露)。

3.2 方式2控制要求

1)當正常軟化水系統(tǒng)時，與一補二系統(tǒng)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(guān)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(nèi)超過循環(huán)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(jié)語

一補二系統(tǒng)隨著集中供熱規(guī)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(shù)量上均需要逐漸推廣。但一補二系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用需要增加一次網(wǎng)的制水能力和補水能力以滿足二次網(wǎng)的失水量，并控制二次網(wǎng)的失水量，此時換熱站既是換熱過程，也是補水直接傳質(zhì)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(yīng)用逐漸推廣使用，必然會日趨完善。

[1] 石兆玉.供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)與控制[M].北京:清華大學出版社，2005.

[2] CJJ 34－2010，城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范[S].