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      集中供熱換熱站節(jié)能運行研究

      2016-03-22 03:30:02
      環(huán)球市場 2016年34期
      關(guān)鍵詞:換熱站循環(huán)泵供熱

      鄭 海

      大連供暖集團有限責任公司

      集中供熱換熱站節(jié)能運行研究

      鄭 海

      大連供暖集團有限責任公司

      經(jīng)濟的飛速發(fā)展致使我國能源消費總量持續(xù)増長,且能源需求呈剛性增長,能源短缺已成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在能源供應(yīng)緊張和氣候變化日趨嚴峻的情況下,建筑節(jié)能工作所擔負的責任越發(fā)重要,在建筑節(jié)能中,供熱采暖節(jié)能是非常重要的部分,基于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),對換熱站節(jié)能運行進行分析,在將來的集中供熱系統(tǒng)中此技術(shù)將會起到較大的作用,對換熱站的節(jié)能運行有著重要意義,因此進一步加強對其研究非常有必要。基于此,本文分析了集中供熱換熱站節(jié)能運行。

      集中供熱;換熱站;節(jié)能運行

      1 、換熱站工作原理

      換熱站是集中供熱系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié),其運行的好壞,直接影響換熱品質(zhì)。換熱站將熱源通過一次網(wǎng)輸送的熱媒加以調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換,再通過二次網(wǎng)輸送給熱用戶。換熱站主要設(shè)備有換熱器、循環(huán)水泵、控制柜、補水箱、補水泵、電動調(diào)節(jié)閥、水箱和各種檢測儀表等。

      換熱站在供熱系統(tǒng)中扮演承上啟下的角色,完成熱能從熱源經(jīng)熱網(wǎng)輸配到熱用戶的功能。換熱站的任務(wù)是通過改變一次供水溫度,使之隨著室外溫度的變化而變化,從而保證室溫在允許的范圍內(nèi)。

      換熱站的工作原理為:熱源通過一次供熱管網(wǎng)將高溫熱水輸送到換熱站,高溫熱水在換熱站內(nèi)通過換熱器進行熱交換,將熱能傳遞給二次供熱管網(wǎng)內(nèi)的循環(huán)水,再由二次網(wǎng)循環(huán)泵把二次網(wǎng)內(nèi)的熱水輸送到用戶。

      2 、集中供熱系統(tǒng)能耗過大的因素

      2.1 循環(huán)泵缺少必要的調(diào)節(jié)控制手段

      供熱系統(tǒng)設(shè)計時,換熱站內(nèi)的循環(huán)泵選型依據(jù)管網(wǎng)的最大流量進行選擇。因此在供暖初期,需要熱量較小時,需要水量也較少。此時,循環(huán)泵仍按設(shè)計最大工況運行,造成很大能源浪費。變頻技術(shù)和自動控制技術(shù)在供熱行業(yè)得到廣泛的運用。從熱源廠到各個熱力站內(nèi)的循環(huán)泵都進行了變頻器節(jié)能改造,可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的赫茲數(shù)降低電能消耗。在初末寒期,通過調(diào)低循環(huán)泵運行的赫茲數(shù),即可滿足生產(chǎn)運行,特別是對于設(shè)計較大而所供負荷較小的場所效果特別明顯。

      2.2 末端換熱站的水力工況達不到設(shè)計標準

      (1)在冬季最冷季節(jié)的時候,由于管網(wǎng)流量大,導(dǎo)致鍋爐出水溫度過低,管網(wǎng)處于大流量小溫差狀態(tài)運行,末端換熱站溫度過低。(2)各換熱站及熱用戶入口沒有流量調(diào)節(jié)設(shè)備,造成管網(wǎng)近遠端由于壓差不同,導(dǎo)致流量分配不均。為了保證末端用戶的需求,只能采用大流量、小溫差的運行方式。(3)管網(wǎng)和熱用戶缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃,在管網(wǎng)的布置和用戶的連接上存在很多不合理的地方,如管徑選擇不合理,管網(wǎng)中私自增加的加壓泵過多,在管網(wǎng)設(shè)計時,沒有考慮未來用戶的預(yù)留問題,增加新用戶以后,使水力工況更加紊亂。

      2.3 氣候補償裝置的應(yīng)用

      氣候補償器是一種內(nèi)部設(shè)有供熱調(diào)節(jié)曲線的自動控制儀表。當室外氣候變化時,布置在建筑室外的溫度傳感器將室外溫度信息傳給氣候補償器,氣候補償器根據(jù)室外空氣溫度的變化和其內(nèi)部設(shè)有的不同條件下的調(diào)節(jié)曲線求出二級網(wǎng)恰當?shù)墓┧疁囟?,通過輸出調(diào)節(jié)信號控制一級網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥開度,從而調(diào)節(jié)熱源出力,使二級網(wǎng)輸出供水溫度符合調(diào)節(jié)曲線水溫,以滿足因室外溫度變化而引起的末端負荷的需求。氣候補償器由氣候補償節(jié)能控制器、溫度傳感器、室外溫度補償傳感器、電動溫控閥等幾部分組成。其一般用于供熱系統(tǒng)的換熱站中,根據(jù)室外溫度引起末端負荷的變化調(diào)節(jié)二級網(wǎng)的溫度。或者采用鍋爐直接供暖的供暖系統(tǒng)中,通過檢測室外溫度的變化引起采暖負荷的變化,調(diào)節(jié)熱媒的溫度。

      3 、集中供熱調(diào)節(jié)方式

      換熱站調(diào)節(jié)的方式,換熱站運行調(diào)節(jié)的方式有三種:質(zhì)調(diào)節(jié);量調(diào)節(jié);分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。

      3.1 質(zhì)調(diào)節(jié)

      在供熱初期一般是通過質(zhì)調(diào)節(jié)改變供暖系統(tǒng)的供水溫度,而循環(huán)水量保持不變,這樣的調(diào)節(jié)方式稱為質(zhì)調(diào)節(jié)。在供熱初期這樣的運行方式雖然消耗電能,但是能節(jié)約很多的熱消耗,從而達到經(jīng)濟運行的目的。

      3.2 量調(diào)節(jié)

      在供熱平穩(wěn)期,通過改變循環(huán)泵的頻率,提高供熱壓力,調(diào)節(jié)二次網(wǎng)平衡,做到在換熱站敷設(shè)范圍內(nèi)的所有樓的供水溫度一致,這樣的調(diào)節(jié)方式稱為量調(diào)節(jié)。這樣能減少阻力損失減少熱能的浪費。

      3.3 分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)

      在平穩(wěn)期以后,按照每天的室外溫度的高低來改變流量和調(diào)節(jié)供水溫度來節(jié)約熱消耗,這樣能大大減少了熱能的消耗,而且不同時期不同溫度,可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量進行調(diào)節(jié)。這樣的調(diào)節(jié)方法既能盡量的避免了水力平衡的失調(diào),又明顯的節(jié)約了電能和熱能的消耗。

      4 、節(jié)能運行

      4.1 統(tǒng)一操作規(guī)程、制定嚴格的設(shè)備操作及換熱站管理制度

      換熱站內(nèi)循環(huán)水泵、補水泵等用電設(shè)備是主要的耗電設(shè)施,對其加裝變頻器以調(diào)節(jié)控制熱交換站電耗。根據(jù)所在地區(qū)的氣候特征并結(jié)合實際情況,制定一套切實可行的運行計劃。這樣,通過合理的調(diào)配,在確保安個生產(chǎn)的前提下可節(jié)電約百分之十。

      4.2 變頻技術(shù)用于換熱站

      變頻調(diào)速就必須同時改變電源的電壓和頻率?,F(xiàn)有的交流供電電源都是恒壓恒頻的,所以,必須通過變頻器獲得變壓變頻的電源,如圖1所示。

      圖1 變頻裝置原理圖

      變頻器在換熱站中起著改變負載電機轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)系統(tǒng)水量來響應(yīng)換熱站負荷變化的作用,和傳統(tǒng)的非線性閥門等執(zhí)行裝置比較更加準確便捷。變頻器的控制方式大致可以分為面板控制、端子控制和現(xiàn)場總線控制三種方式,總線控制方式因為具有穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護方便、提高系統(tǒng)自動化等優(yōu)點,這種控制方式已經(jīng)成為換熱站變頻技術(shù)的主流趨勢。換熱站從一次網(wǎng)取熱多少由調(diào)節(jié)閥的開度決定,造成熱網(wǎng)近端壓頭損失嚴重、水力失衡、可擴展性差和換熱站能效低等缺點。采用變頻器后,可以給換熱站帶來以下優(yōu)點:降低設(shè)備啟動時對電網(wǎng)的沖擊;減少機械磨損造成的定期維護費用、實現(xiàn)無級變速;大幅節(jié)約電能;可進行總線控制電機轉(zhuǎn)速,更加穩(wěn)定可靠。

      總之,隨著節(jié)約能源、保護環(huán)境發(fā)展理念的提出,換熱站管理工作深受業(yè)界的重視,進一步加強對其的研究非常有必要。

      [1]任江偉.集中供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)的水力動態(tài)平衡分析[D].長安大學,2015.

      [2]解英杰.集中供熱管網(wǎng)運行調(diào)節(jié)方法優(yōu)化研究[D].長春工業(yè)大學,2015.

      [3]楊先亮.集中供熱系統(tǒng)運行方式及管網(wǎng)泄漏檢測研究[D].華北電力大學,2015.

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