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创新优势

分布式区域供热技术简介

1.  综述

    常规大型供热管网系统,经常存在二次网末端管网水力不平衡、局部供回水流量不足、压差较小的现象,因供热效果差而无法满足用户采暖室温需求,致使区域用户私接乱改、加装管道泵现象严重,并出现热费收费率低、二级网失水量大等问题。

因此,大型供热管网的设计,推荐采用分布式分级循环技术,即主循环泵承担主管网扬程,在各支路总管位置设置平衡站,承担各平衡站用户侧的循环动力。平衡站主要设备包括循环泵、分流平衡机组及变频柜等,其中分流平衡机组可在调节小区供回水资用压头的同时,不影响其他小区供热效果,实现系统的分级循环和分级调解。

    良好的输配系统,应达到各分配站之间的水力平衡,其表现,是实现各分配站回水温度差值越低越好,一般应控制在0.5~2度之间。

2.  技术简介

    “分布式变流量多级水力平衡技术”(以下简称“本技术”)是一种供热(供冷)输配管网的设计形式,较目前普遍应用的一次泵支状管网输配系统(以下简称“常规系统”)具有明显的节能优势和技术优势。

    常规系统当既有管网水力失衡或末端用户供水压差不足时,会发生末端用户供暖温度无法达标的事故,通过本技术,可以对相关情况进行改造,实现满足用户供暖需求,节约系统输配能耗等作用。

    常规系统为了消除冷热不均,往往采用大流量的运行方式,实际运行时,在调节手段不足的情况下,会出现靠近热源近端和中端的热用户有过多的富余资用压头,而系统未端用户供回水没有压差,造成水力工况失调,影响供暖质量。增大循环水泵的设计方案,人为的加大了系统的热媒输送电量,又人为的用各种调节手段把多余的电能损耗掉了,这是传统供暖系统设计方式的主要弊端。

21传统集中供热系统示意图


    如22所示,除支路8外,外网提供的压头都大于该支路所需要的压头,越靠近热源,富裕压头所占比例越大。该示例中调节阀能耗占29%,为无效能耗。据研究,在供暖系统中安装平衡阀等减压装置,会耗费水泵能耗的30%以上,所以应全面评估安装平衡阀对整个供暖系统能耗的影响。解决水力工况失调问题,关键在于如何改变供暖管网的压力梯度,而大循环水泵的设计方案不仅增加水泵电耗,而且加剧了管网的水力工况失调。

    分布式循环系统布置可以使各分配站独立运行和控制,真正实现变流量运行调节(0%100%流量变化),,管网的自动平衡功能。本技术有时也被称为基于环路拓展的集中供热技术。其系统示意图如下:

22 “分布式变流量多级水力平衡技术”原理图


    分布式分级循环技术是一种供热(供冷)输配系统的理念,分流平衡机组是分布式分级循环技术的核心设备,基于平衡管原理,采用分级分布式循环,将管网分环解耦,实现不同用户和支路的独立循环与调节,大幅提高管网的输配效率,减小无谓的能源消耗。

23 分布式分户水力循环技术的系统水压示意图


 

3.  分布式分级循环技术的优点

1)  提高供热质量及热能利用效率

    根本性解决供热管网水力失衡问题,有效提高供热质量及热能利用效率,用户满意度高。

    通过分流平衡装置,实现用户侧与主供水管网的压差隔离,进而实现用户侧水泵变频运行的情况下,对主管网水力工况影响很小,明显减小了主管网用户间水力工况的互相影响,方便水泵的节能运行。

由于整个供热管网水力失衡的减弱,减少了近端用户不必要的温度过高问题,减少了近端用户大量开窗散热等浪费的情况,实现客观的耗热量的减低。

2)  节能效果明显

    通过分布式水泵布置,减小一次管网水泵杨程,减少了管网近端用户调节阀上的能量消耗;采用分布式变流量调节,有效减少了水泵装机功率,有效减少输配系统能耗,同时改善了热力工况,消除了冷热不均状况,节热也更加明显。

3)  控制程序更趋合理

    对于平均温度调节法,常常是将总网的供、回水平均温度作为设定值,指导各热力站的调节,是“中央集权式”的控制方式,各热力站只起“执行器”的作用;在分布式循环系统中,采用“分布式”控制方式,即“中央与地方”采用分权控制方式。各热力站控制权交热力站“承包”,中央控制室只负责事故控制指导。

4)  系统灵活

    由于分布式循环基于水力系统的互不影响,不管连接方式如何复杂,都可以保证系统水力工况和热力工况的稳定。这种优越性更能适应不同供暖方式的要求。

例如在传统的设计方案中,热力站的连接方式是基本一致的;对于分布式循环供热系统,完全可以采用混合式连接方式,即一部分采用间接连接方式, 一部分采用混水连接方式。

5)  系统安全性大幅提升

    分布式供热是将管网的动力分开分布,除了在热力站设置循环输泵外在用户侧也设有水泵,这样可以有效降低首站泵的扬程、降低系统整体压力,为项目的安全运行提供的良好的条件;

    例如电厂停电时,可有效减缓水锤对凝汽器的冲击;

    管网系统亦然,由于管网整体压力的降低,有效减低了爆管的风险。

4.  经济性分析

    本技术投资省,节能性好,经济效益明显。

    例如以供热面积10万平米的平衡站为例,初投资不超过100万元。

    输配系统本身的节电率约为20~30%

    减少用户私自放水的频率,综合节水率可达50%

    基于热平衡和热量的有效利用,潜在可增加供热面积达20~30%

    静态投资回收期只需3~5年。