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供熱系統(tǒng)節(jié)能示例及分析
長春市供熱經(jīng)營有限責(zé)任公司 王 冠 孫 峰 胡建平
據(jù)相關(guān)調(diào)查和資料顯示,現(xiàn)我國北方地區(qū)供熱能耗為現(xiàn)行國家民用建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的1.5倍左右,為相同氣候條件下發(fā)達(dá)國家的2~3倍。供熱能耗巨大,浪費巨大。同時也說明我國供熱節(jié)能潛力巨大。供熱節(jié)能需要做兩方面工作,一是建筑本身的節(jié)能;二是供熱系統(tǒng)節(jié)能。今通過本公司一供熱系統(tǒng)改造工程實例來展示一下供熱系統(tǒng)節(jié)能的潛力,同時也交流一下改造情況。
一、概括介紹
我公司西廣小區(qū)供熱面積30多萬平方米,多年來一直存在小區(qū)熱網(wǎng)末端用戶不熱;換熱站電耗高;熱量浪費的問題。供熱運(yùn)行時,需開啟混水閥以增加二次網(wǎng)流量來緩解末端用戶不熱的狀況。本站處于熱電廠一次熱網(wǎng)前端。多年運(yùn)行中,其二次網(wǎng)平均溫度比其它站略高。絕大多數(shù)用戶反映供熱質(zhì)量良好。
本站改造前電耗表:
改造前主要設(shè)備如下:
板式換熱器:BRB0.8 180m2/臺×4臺;
循環(huán)水泵:10SH—6A Q=468m3/h H=54m P=115kW,共3臺,二開一備,循環(huán)水泵沒有變頻;
二次網(wǎng)主干管徑:Φ529—Φ108半徑1200米。
2008—2009采暖期(改造前)實測二次網(wǎng)流量達(dá)1450 m3/h(開混水閥),此時循環(huán)泵揚(yáng)程為29米。流量為47.34m3/h·萬m2。關(guān)混水閥狀態(tài)下,二次網(wǎng)流量為1420 m3/h,循環(huán)泵揚(yáng)程為34米。折合每萬平方米流量為46.36 m3/h。開混水閥狀態(tài)下末端用戶沒有投訴,關(guān)上混水閥末端用戶就有投訴。
長春地區(qū)多數(shù)供熱企業(yè)多年來實際平均熱量消耗為31.7~35.8W/m2·采暖期,實際平均電耗1.6(kW·h)/m2·采暖期左右,而國家民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長春地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)熱耗為21.7W/m2·采暖期,標(biāo)準(zhǔn)電耗為0.328~0.425(kW·h)/m2·采暖期(二次熱網(wǎng)半徑按200~800米計算)。實際熱耗為標(biāo)準(zhǔn)的1.5倍左右,實際電耗為標(biāo)準(zhǔn)的4倍左右。
二、問題分析
從前面介紹情況看,本站處于一次熱網(wǎng)前端,其二次網(wǎng)平均溫度比其它站稍高,絕大多數(shù)用戶反映良好。應(yīng)該說本站總熱量供給是充足的,不存在熱量不足的問題。
從實測看,其二次網(wǎng)流量達(dá)每萬平方米46.36m3/h(關(guān)混水閥),末端仍有投訴。只有二次網(wǎng)流量達(dá)每萬平方米47.34m3/h(開混水閥)時,末端用戶才沒有投訴。而此流量已遠(yuǎn)超設(shè)計值。因此我們分析判斷如下:
(一)本站末端用戶不熱,不是總熱量不足造成的。
(二)不熱用戶存在是因二次網(wǎng)無有效的調(diào)節(jié)手段,二次網(wǎng)水力失衡造成的。
(三)供熱電耗高。首先是因為二次網(wǎng)失衡,循環(huán)水量加大(循環(huán)水泵電耗同循環(huán)水流量成立方關(guān)系)造成的;其次是因為二次網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計選型錯誤,泵額定揚(yáng)程過高,同現(xiàn)有供熱系統(tǒng)實際需要24m左右不相匹配,致使循環(huán)泵實際工作點偏離泵的高效工作區(qū),循環(huán)泵運(yùn)行效率低下,浪費電能;再則也存在循環(huán)泵無變頻,循環(huán)水流量不能隨氣溫變化供熱負(fù)荷變化而進(jìn)行調(diào)整這一因素(有變頻也降不下來流量,因二次網(wǎng)失衡,關(guān)上混水閥流量降低一點點末端用戶就有不熱投訴)。
(四)熱量浪費問題。從理論上講,各換熱站二次網(wǎng)設(shè)計供回水溫度一致,單位面積采暖熱指標(biāo)一致,室內(nèi)采暖系統(tǒng)型式一致,只要各站二次網(wǎng)運(yùn)行平均溫度一致,無論二次網(wǎng)水力均衡與否,單位面積運(yùn)行流量是否一致,各站單位面積平均熱量消耗也是相同的。也就是說二次網(wǎng)運(yùn)行平均溫度高的站,其單位面積平均熱量消耗肯定大于二次網(wǎng)運(yùn)行平均溫度低的站。而二次網(wǎng)水力失衡的站,其前端用戶流量過大,回水溫度高,其散熱器平均溫度也高,散熱大;末端用戶流量小,其回水溫度低,散熱器平均溫度也低,散熱也就小。因此說二次網(wǎng)水力失衡將導(dǎo)致其各用戶間熱量失衡,為了滿足末端不熱用戶,就必須加大總供熱量,從而使前端用戶過熱,造成總熱量浪費。其二次網(wǎng)運(yùn)行平均溫度也必然高于其它站。
從上面分析可見,二次網(wǎng)水力失衡是該站所有問題的根源。也就是說二次網(wǎng)水力均衡是該站目前條件下一切供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的前提條件。
三、改造方案及運(yùn)行效果
針對上述問題,2009年夏我公司對西廣小區(qū)供熱系統(tǒng)做如下改造:
1、小區(qū)二次網(wǎng)用戶樓閥井內(nèi)加裝雙功能自力式流量控制閥,進(jìn)行熱網(wǎng)平衡改造,解決二次網(wǎng)水力失衡問題。該小區(qū)共62個進(jìn)戶井,共安閥54個,原末端8個不熱進(jìn)戶井沒有安裝,投資13.6萬元。
2、本站二次網(wǎng)循環(huán)泵改為大流量低揚(yáng)程泵以使其適應(yīng)供熱系統(tǒng),解決循環(huán)泵運(yùn)行效率低的問題。新循環(huán)泵型號:300RL—30 Q=600m3/h H=30 P=75kW共3臺,兩開一備,三臺水泵投資10.35萬元。
3、新循環(huán)泵加裝變頻裝置,以滿足二次網(wǎng)變流量運(yùn)行之需要,更進(jìn)一步節(jié)約運(yùn)行電耗。變頻柜75kW,共2臺,總投資12.3萬元。循環(huán)泵變頻運(yùn)行前后,其效率相等,即變頻不能解決泵選型錯誤所致的效率低問題。
經(jīng)過上述改造后,2009—2010年采暖期運(yùn)行中供熱質(zhì)量得以顯著提高,消除了冷熱不均、水力失衡問題。熱網(wǎng)調(diào)節(jié)簡便、快捷、可靠。熱網(wǎng)調(diào)節(jié)時雙功能自力式流量控制閥按30m3/h·萬m2進(jìn)行設(shè)定,一次調(diào)節(jié)即告平衡。熱網(wǎng)平衡后其循環(huán)泵投入變頻運(yùn)行,實現(xiàn)了二次網(wǎng)變流量運(yùn)行。二次網(wǎng)進(jìn)行質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié),節(jié)能效果顯著。
2009—2010年采暖期西廣站供熱電耗如下:
平均每采暖期節(jié)電:(3.0751-1.7433)kW·h/m2·采暖期×30.7864萬m2=41萬kW·h/采暖期。
節(jié)約電費:41萬kW·h/采暖期×0.78元/ kW·h≈32萬元/采暖期。
2009—2010年采暖期為58年來最冷的一冬,若此采暖期氣溫同以往年份一樣,則估計可節(jié)約60萬kW·h/采暖期。系統(tǒng)改造總投資36.25萬元,一個采暖期用所節(jié)電費即可收回改造投資。
另外本采暖期運(yùn)行中首先消除了本小區(qū)二次網(wǎng)水力失衡,冷熱不均問題,故在熱量消耗上肯定有所降低。但因本站多年來一直沒裝熱表,故無從比較。
本公司在06年07年分別對高新、新城兩鍋爐房一次網(wǎng)供熱系統(tǒng)做過同類的改造,兩鍋爐房分別比改造前每采暖期節(jié)電50萬度和30萬度,在此就不一一詳述了。當(dāng)然供熱節(jié)能在供熱運(yùn)行管理上也應(yīng)有很多工作要做的,在此也不做討論了。
四、結(jié) 論
通過本站供熱系統(tǒng)改造比對分析可以看到:
1、供熱系統(tǒng)節(jié)能潛力是巨大的。
2、供熱系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)從全系統(tǒng)改造著手,即熱網(wǎng)平衡;輸送水泵選型同系統(tǒng)參數(shù)匹配(提高泵運(yùn)行效率);循環(huán)水泵加變頻在滿足系統(tǒng)變流量運(yùn)行需要的同時又能更進(jìn)一步節(jié)約電能,其中熱網(wǎng)平衡是供熱系統(tǒng)各種節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的前提基礎(chǔ)。
3、雙功能自力式流量控制閥可以簡便、快捷、有效地解決熱網(wǎng)平衡問題,同時又能適應(yīng)系統(tǒng)變流量運(yùn)行這一狀況,使得自力式流量控制閥(恒流量閥)這一熱網(wǎng)的平衡技術(shù)同循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運(yùn)行技術(shù)能有機(jī)地結(jié)合在一起,使供熱系統(tǒng)節(jié)能實現(xiàn)最大化。
參考文獻(xiàn)
[1]《供熱工程》哈爾濱建筑工程學(xué)院,中國建筑工業(yè)出版社,1985年12月第二版
[2]《泵與風(fēng)機(jī)》郭立君,水力電力出版社,1986年12月第一版