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集中供热系统的供热调节

太原市热力公司  段和国

  要:系统论述了在热水集中供热系统中供热调节的重要性、依据、目的和方式,并对集中质调节、分阶段改变流量的质调节、间歇调节、质量流量调节的定义和计算进行了论述,并进行了比较。最后针对目前大部分采用的间接连接供热系统水温-水量调节计算、水温-水量调节曲线进行了举例计算和绘制,说明了质量-流量混合调节的优点。

关键词:热水供热系统;供热调节;水温调节曲线;节能降耗

目前,我国北方各城市已相继实施了集中供热,集中供热比分散供热,社会效益、环境效益和节能效益是显著的,且供暖热用户与热网之间大部分采用了间接连接,即供热系统由热源、热网、热交换站和热用户四部分组成。为了更好的保证供热质量,满足使用要求,并使热能设备和输送经济合理,就要对集中供热系统进行供热调节。

供热调节的依据

在城市集中热水供热系统中,供暖热负荷是系统的最主要的热负荷,甚至是唯一的热负荷。因此在供热系统中,通常按照供暖热负荷随室外温度的变化规律,作为供热调节的依据。

供热调节的目的

供热调节的目的,在于使供热用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化规律相适应,维持供暖房屋的室内计算温度,以防止供热热用户出现室温过高或过低。

供热调节的方式

根据供热调节地点不同,供热调节可分为集中调节、局部调节和个体调节三种调节方式。集中调节在热源处进行调节,局部调节在热力站或用户入口处调节,个体调节直接在散热设备处进行调节。

集中供热调节的基本公式

集中供热调节的基本公式是:

        Q=tn-tw/tn-tw=Gtg-th/tg’-th=tg + th -2tn1+b/tg’+ th’-2tn1+b

式中  tn——供暖室内计算温度, 

         tw——供暖室外某一温度,

         tw’——供暖室外计算温度,

         tg——供暖热用户的供水温度,

         th——供暖热用户的回水温度,

         tg’——供暖热用户的设计供水温度,

         th’——供暖热用户的设计回水温度,

         Q——相对热负荷比;

         G——相对流量比;

         b——散热设备的特性参数。

在供暖室外某一温度tw的运行工况下,如要保持室内温度tn值不变,则应保证有相应的tgthQG的四个未知值,但只有三个联立方程式,因此需要引进补充条件,才能求出四个未知值的解。所谓引进补充条件,就是要选定某种调节方法。

集中供热调节的方法

集中供热调节的方法,主要有以下4种:

5.1 集中质调节

集中质调节是只改变供暖系统的供水温度,而用户的循环水量保持不变,即G=1。对于二次网主要采用该调节方法。集中质调节的供、回水温度计算公式如下:

tg = tn +0.5tg’+ th’-2tnQ1/1+b+0.5tg’-th

th = tn +0.5tg’+ th’-2tnQ1/1+b-0.5tg’-th

       从基本公式和质调节公式中可以看出,随着室外温度的升高,相对热负荷比在减小,供热系统的供、回水温度随之降低,供、回水温差也随之减小;相对供、回水温差比等于该室外温度下的相对热负荷比。

       采用集中质调节,对于集中供热系统,由于网路供水温度随着室外温度升高而降低,有利于提高热源的经济性,节约燃料,而且操作简单,只调节水温,不必调节流量,热力工况较稳定。但由于在整个供暖期中,网路循环水量保破持不变,消耗电能较多。

        5.2 分阶段改变流量的质调节

    分阶段改变流量的质调节是在供暖期中按室外温度高低分出几个阶段,在室外温度较低的阶段中,保持设计最大流量;在室外温度较高的阶段中,保持较小的流量。在每一阶段内,网路的循环水量是保持不变的,按改变网路的供水温度的质调节进行供热调节。 即令φ=G=const  该调节的供、回水温度计算公式如下:

tg = tn +0.5tg’+ th’-2tnQ1/1+b+0.5tg’-thQ /φ 

th = tn +0.5tg’+ th’-2tnQ1/1+b-0.5tg’-thQ/φ 

从公式中可以看出,采用分阶段改变流量的质调节,与纯质调节相对比,由于流量减少,网路的供水温度升高,回水温度降低,供、回水温差增大。但从散热器的放热量的热平衡来看,散热器的平均温度是保持相等的,因而供暖系统供水温度的升高和回水温度的降低的数值,是相等的。这种调节方法,综合了质调节、量调节的优点,既能省电,又能避免热力工况失调。

        5.3 间歇调节

        间歇调节是当室外温度升高时,不改变网路的循环水量和供水温度,而只减少每天供暖小时数的调节方法。

        间歇调节可以在室外温度较高的供暖初期和末期,作为一中辅助的调节措施。当采用间歇调节时,网络的流量和供水温度保持不变,网路每天工作总时数随室外温度的升高而减少。

        当采用间歇调节时,为使网路远端和近端的热用户通过热媒的小时数接近,网路循环水泵要继续运转一段时间,该时间相当于热媒从离热源最近的热用户流到最远热用户的时间。

        5.4 质量流量调节

       质量流量调节是同时改变供水温度和流量的供热调节方式。该调节方法主要用于间接连接系统,网路和用户的水力工况互不影响。

 随着室外温度的变化,如何选定流量变化的规律是一个优化调节方法的问题。目前采用的一种方法是调节流量使之随供热热负荷的变化而变化,使热水网路的相对流量比等于供暖的相对热负荷比,增加了一个补充条件,进行供热调节。即Gyi=Q

       根据网路和换热器的热平衡方程式,得出Q=Gyiτ1-τ2/τ1’-τ2),即τ1-τ2=τ1’-τ2

      质量流量调节的供、回水温度计算公式如下:

       τ1=[τ1’-τ2’+ theC- tg]/eC -1

       τ2=τ1-τ1’-τ2 

       这种调节方式与质调节相比,网路流量随供暖热负荷的减小而减少,可以大大节省循环水泵的电能消耗,节约了能源。但在系统中需设置变速循环水泵和配置相应的自控设施,才能达到满意的运行效果。

       6 间接连接供热系统水温-水量调节曲线

       例如:某热源供热面积为700m2,供热负荷为454MW,一次网设计供、回水温度为130/70,二次网设计供、回水温度为85/60。有关参数为:tw’= -11tn =18。管网采用质量流量调节的调节方式。

       根据以上条件及供热调节基本公式、质调节公式、质量流量调节公式,水温、水量调节计算成果见下表:    

1

tw(℃)

+5

+2

-1

-4

-7

-11

2

Q(MW)

203.53

250.47

297.46

344.40

391.39

454

3

G(t/h)

2917

3590

4263

4936

5610

6507

4

tg(℃)

52.99

59.37

65.55

71.54

77.39

85

5

th(℃)

41.78

45.58

49.17

52.57

55.84

60

6

Q

0.4483

0.5517

0.6552

0.7586

0.8621

1

7

G

0.4483

0.5517

0.6552

0.7586

0.8621

1

8

τ1(℃)

104.01

109.01

113.95

118.81

123.64

130

9

τ2(℃)

44.01

49.01

53.95

58.81

63.64

70

水温、水量调节曲线见下图:

 

       以上图中: G---一次网供水温度调节曲线;H---一次网回水温度调节曲线;g---二次网供水温度调节曲线; h---二次网回水温度调节曲线。

       7 结论

        集中供热系统的供热调节的意义是非常重大的,对于节约能源、经济运行的效益是可观的。对于供暖热用户与热网之间采用了间接连接的系统,网路与用户的水力工况互不影响。管网采用质量流量调节,网路流量随供暖热负荷的减小而减少,可以大大节省循环水泵的电能消耗,节约了能源。同时系统中需设置变速循环水泵和配置相应的自控设施,才能达到满意的运行效果,保证供热质量。

       参考文献:

     (1)贺平、孙刚编著《供热工程》,中国建筑工业出版社,1993年。

     (2)李善化、康慧等编著《实用集中供热手册》,中国电力出版社,2006年。

     (3)石兆玉编著《供热系统运行调节与控制》,清华大学出版社,1994年。

作者简介:

段和国,男,(1978—),工程师,主要从事集中供热技术工作

电话:0351-7821933

Email:dhg5156@126.com

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