供热一次网集中量调节技术经济分析

1、. z.供热一次网集中量调节技术经济探讨市供热(集团) 胡建平随着城市的开展，供热负荷越来越集中；热源规模也越来越大，从几百万到上千万平方米；供热半径也越来越长，从几公里到十几、二十几公里。大的集中供热热网多为间接连接，即热源厂与热用户间用换热站隔开，热源厂与换热站之间通过一次网连接，换热站与热用户间利用二次网连接。二次网多采用质调节、分阶段改变流量的质调节、质和量的综合调节等几种运行调节方式，没有采用量调节这种运行调节方式的。现一次网多采用质调节和分阶段改变流量的质调节这两种运行调节方式，鲜见采用量调节这种运行调节方式。本文就是想同大家探讨一下，供热一次网集中量调节技术方面上的特点、参数要求

2、、可行性及其经济性。一 供热质调节与集中量调节特点供热质调节就是随热负荷的变化而改变供回水温度，同时保持流量不变。供热集中量调节就是随热负荷的变化而改变供水流量，同时保持供水温度不变。一次热网运行特点与其热负荷性质特点、收费方式，以及热网采用的运行调节方式、热网控制方式、控制目标都有关系。热负荷按其性质分为生产热负荷、采暖通风热负荷，以及生活热负荷(生活热水)。现集中供热热网根本上为采暖热负荷及少量通风热负荷，很少有生产热负荷及生活热负荷(生活热水)。采暖热负荷的特点：一是热负荷随室外温度成线性变化且变化比例一样，任一局部热负荷在全热网负荷中占比是不变的(不随室外温度变化而变化) ；二是同一热

3、网热负荷甚或同一城市热负荷变化是同时的。采暖热负荷收费方式多为按面积计费收取。现一次热网控制方式多为热网微机自控，或自力式流量控制阀、自力式差压控制阀平衡控制。控制目标就是达标均衡。本文是按热网完全是采暖热负荷这样的负荷性质来同大家探讨的。1供热质调节的优点：就是热网流量稳定，对于采用自力式流量控制阀或自力式差压控制阀平衡控制的热网，其水力工况很稳定；对于采用微机自控的热网，在热负荷变化幅度不很大、不很频繁的情况下，其水力工况也相对较稳定。其缺点：首先在一次热网供水温度发生改变时，其热网前后端供水温度发生改变的时间是不一致的，供热半径越大管线越长，时间差就越大，多则可达几小时。对于采用自力式流

4、量控制阀或自力式差压控制阀平衡控制的热网，这种时间不一致性是不符合热负荷变化的同时性要求的；对于采用微机自控的热网，其各站自动电控阀门将随着一次热网供水温度及热负荷改变而改变，且相互耦合，产生连锁反响，使热网自控系统产生振荡，不利于热网水力工况的稳定。这都将对供热质量和供热节能运行带来不良影响。其次是质调节运行时，热网流量保持不变，其输热耗电大。2供热集中量调节的优点：首先因运行中供水温度恒定不变，调节时只随室外温度变化而改变循环水流量，而管道中流量变化是通过压力波传递实现的，在水中压力波传播速度是1400m/s左右，供热半径为十到二十几公里的热网也就是几秒到十几秒就传播到，速度非常快，全热网

5、流量变化传递只是瞬间的事。因此全热网无论前后端，其热负荷变化无时间差。这一点完全满足用热负荷变化的同时性要求的。其次，由热网并联环路特性可知：在热网中各用户分支管路阻力状况(阀门开度)不变时，网路总流量在各分支用户中的分配比例不变，网路总流量增加或减少多少，各分支用户中的流量也都按同一百分比增加或减少多少。这一点同任一局部热负荷在全热网负荷中占比是不变的(不随室外温度变化而变化) ，热负荷变化为等比例的这一特性也是相一致的。可见，当热网平衡以后勿需随热负荷变化而随时调整各分支用户阀门开度，热网始终是处于平衡状态的，因此热网采用集中量调节将更有利于系统水力工况的稳定。当然，对于采用自力式流量控制

6、阀或自力式差压控制阀平衡控制的热网是不能应用集中量调节运行的，而只能采用质调节。再次，因热网循环泵均是按设计状态选定的，而供热期室外温度大多高于采暖室外计算温度，集中量调节运行流量大多低于设计流量，故将极大节省输热耗电。其缺点：一是因一次网流量变化是连续的，故只能适用于一次网热源为汽水换热的热网热水锅炉限于自身水循环其流量不能连续变化。二是因集中量调节对流量和热量的控制全部集中于热源，热网只做平衡处于被动地位，故对于热电联产热源和热网分属两家的状况，就需要很好地协调这上下游两家企业生产运行。二 供热一次网集中量调节的参数确定由间接连接热水供暖系统的集中供热调节公式： 1 式中：为任意室外温度与

7、室外采暖计算温度下的用户热负荷之比;,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的用户热负荷， W ;水水换热器中加热介质的相对流量比，即为任意室外温度与室外采暖计算温度下的供热一次网循环水流量之比;,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的供热一次网循环水流量， kg/s ;,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的一次网供水温度， ；,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的一次网回水温度， ；室温度，取18 ，；,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度，以下称为运行工况室外温度与设计工况室外温度， ； 由1式可见，按一次网集中量调节运行，现式中有和两个未知量无法对其确定，故还需要其它条件。 另

8、根据热网水水换热器放热的热平衡方程：2式中：水水换热器的相对传热系数比，即为任意室外温度与室外采暖计算温度下的换热器的传热系数之比;,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下水水换热器的对数平均温差，。345，分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的供热二次网循环水流量， kg/s ;水水换热器中被加热介质的相对流量比，即为任意室外温度与室外采暖计算温度下的供热二次网循环水流量比;,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的二次网供水温度， ；,分别为任意室外温度与室外采暖计算温度下的二次网回水温度， ；现二次热网多安装变频循环泵，采用质和量的综合调节。由双管采暖系统质和量的综合调节公式可知：(6

9、) 78式中：常数与散热器构造有关；现二次热网按双管采暖系统作为分析条件。将3、4、6式代入2可得：9将9式整理得：10 一二次热网的设计参数是由设计选取确定的，任意室外温度下的运行参数是随室外温度变化而变化的。在*一室外温度下、均为值，又等于一次网集中量调节保持不变； 值可从5式计算得出；、值可从7、8式得出；未知参数、可通过1、10两式联立求得，即可确定一次网集中量调节相应的流量及回水温度数值。 详见下表：一次网量调节参数表1设计工况参数平均设计tw()50-5-6.7-10-15-20230.3170.4390.5610.6020.6830.8050.92710.6820.760.825

10、0.8450.8810.930.9751Tg()46.3254.1361.4263.8268.3374.9381.2985Th()34.6939.6944.4245.9948.9453.3357.52600.20240.29980.41160.45350.54110.69310.87381tg()130130130130130130130130th()36.01342.1548.2350.354.2860.3266.36700.00830.0270.06970.09330.15850.3330.667210.99170.9730.93030.90670.84150.6670.33280一次网量

11、调节参数表2运行工况参数平均设计tw()50-5-6.7-10-15-20-230.3170.4390.5610.6020.6830.8050.92710.6820.760.8250.8450.8810.930.9751Tg()35.8840.7645.3146.849.6253.7357.6960Th()26.5829.2131.7132.5434.1136.4338.68400.2330.3390.4570.4990.5870.7310.8931tg()110110110110110110110110th()28.532.4136.337.6240.1643.9847.75500.0130

12、.0390.0950.1250.2020.3910.71310.8750一次网量调节参数表3运行工况参数平均设计tw()50-5-6.7-10-15-20-230.3170.4390.5610.6020.6830.8050.92710.6820.760.8250.8450.8810.930.9751Tg()32.8636.9340.7341.9744.3347.7651.0753Th()25.8928.2730.5331.2732.734.7836.81380.2350.3420.460.5030.5910.7350.8951tg()110110110110110110110110th()28

13、.9232.9436.8638.1540.6544.3347.89500.0130.040.0970.1270.2060.3970.71710.8730长哈一次网量调节经济比拟表4设计工况-19-4.585601307050.580.4590.0970.903-23-6.785601307050.30.4540.0930.907-26-8.585601307050.290.4530.0930.907三 一次网集中量调节的经济性 热量应实时按需供应，质调节与量调节一样。但量调节使一次网温差最大化，流量尽最大可能减少，将极降低输热耗电。1一次网质调节循环泵电耗计算W= N24hD/=SG3g24h

14、D/3600(11) 式中：W质调节状态下全采暖期循环泵总电耗kwh；N设计状态下循环泵有效功率kw；D采暖期天数;泵效率；S热网阻力系数； G热网设计计算流量m/h；水密度kg/m； g常数N/kg。2一次网量调节循环泵电耗计算 在全采暖期中，室外温度处于24小时连续不断地变化过程中，一次网流量也应是24小时连续不断地变化，其循环泵总电耗应是在各室外温度下的循环泵轴功率与该室外温度持续时间的积分，故应为下式：W=12它需要采暖期室外气温延续小时数等气象资料，且计算复杂。它可以简化计算，采用采暖期室外平均气温条件下的循环泵功率再乘以全采暖期时间，来作为一次网量调节后循环泵全采暖期总电耗。公式1

15、2简化为：W=W=13式中：W量调节状态下循环泵全采暖期总电耗kwh； N为任意室外温度下循环泵轴功率，kw；为任意室外温度与室外采暖计算温度下的循环泵轴功率之比;采暖期室外平均气温与室外采暖计算温度下的供热一次网循环水流量之比;采暖期各室外气温延续时间 h；3两运行调节方式的节电比拟将13式除以11式得：14两种运行方式节电率为：式中：为节电率。现大型一次热网设计供回水温度取130/70，二次网设计供回水温度取85/60。室外采暖计算温度-19，采暖期室外平均温度-4.5，采暖期150天。室外采暖计算温度-23，采暖期室外平均温度-6.7，采暖期165天。室外采暖计算温度-26，采暖期室外平均温度-8.5，采暖期167天。按上述设计参数计算，、三市一次网集中量调节比质调节分别节电达90.3、90.7、90.7，见表4。