分布式混水變頻泵管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)能分析

一、引言隨著社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)能源的消耗急劇增加。電能應(yīng)用在人類生產(chǎn)生活的各行各業(yè)中,是目前最廣泛最便利的一種能源。雖然我國(guó)發(fā)電設(shè)備的投入在不斷增加,但是由于發(fā)電燃料的供應(yīng)日趨緊張,近年來還是經(jīng)常出現(xiàn)電力供不應(yīng)求的情況。如果一味地加大發(fā)電設(shè)備投資而不從節(jié)電方面下功夫,我國(guó)的能源儲(chǔ)備將很快制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此,開源節(jié)流,從兩方面著手才是解決我

分布式變頻泵系統(tǒng)作為一種新型的循環(huán)泵多點(diǎn)布置形式,與傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)循環(huán)泵單點(diǎn)布置相比,具有節(jié)約電能、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并針對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問題提出解決辦法,以期拋磚引玉,共同完善。

本文以實(shí)際工程為例,通過對(duì)傳統(tǒng)的、分布變頻循環(huán)泵、分布式變頻混水循環(huán)泵三種供熱方式進(jìn)行比較,在初投資和節(jié)能方面直觀體現(xiàn)了選擇分布變頻混水循環(huán)泵的節(jié)能優(yōu)勢(shì),為供熱企業(yè)開展節(jié)能降耗提供借鑒。

分布式變頻泵系統(tǒng)作為一種新型的循環(huán)泵多點(diǎn)布置形式,與傳統(tǒng)的供熱管網(wǎng)循環(huán)泵單點(diǎn)布置相比,具有節(jié)約電能、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)介紹,并針對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中應(yīng)注意的若干問題提出解決辦法,以期拋磚引玉,共同完善。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)是指在熱力站換熱器一次側(cè)回水管上設(shè)置回水加壓泵,代替閥門完成流量調(diào)節(jié)的供熱系統(tǒng)。分布式變頻泵供熱系統(tǒng)中存在零壓差點(diǎn),該點(diǎn)供回水壓力相等。采用變流量調(diào)節(jié)時(shí),存在定零壓差點(diǎn)和變零壓差點(diǎn)兩種運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。采用定零壓差點(diǎn)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式時(shí),供熱系統(tǒng)在整個(gè)供暖期的各種工況均屬于相似工況,運(yùn)行調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單,輸送能耗也較小。

某集中供熱系統(tǒng)由于地處采礦區(qū),各熱力站和熱源相互間相對(duì)高差較大,其管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行難度相對(duì)較大。本文對(duì)兩種方案進(jìn)行分析比較,一為采用一般的閥門調(diào)節(jié)的方法,一為在熱力站站內(nèi)采用回水加壓泵調(diào)節(jié)的方法,即為分布式變頻泵系統(tǒng)的方法。如采用一般的閥門調(diào)節(jié)的方法,則使得熱網(wǎng)中大部分管道設(shè)計(jì)壓力高于1.6mpa,管道投資大,而且管網(wǎng)輸送能耗大,如采用分布式變頻泵系統(tǒng)則有效解決了如上問題。

對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了探討。分析了壓差控制點(diǎn)、系統(tǒng)背壓對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)能耗的影響。

分布式變頻泵供熱系統(tǒng)節(jié)能影響因素——對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了探討。分析了壓差控制點(diǎn)、系統(tǒng)背壓對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)能耗的影響。

隨著集中供熱負(fù)荷的不斷增長(zhǎng),某市集中供熱網(wǎng)已規(guī)劃接入新的熱源。該新熱源與原有兩個(gè)熱電廠的熱源均位于該市城西7km外的1km地域范圍內(nèi),為供熱管網(wǎng)的調(diào)整帶來了較大困難。由于再敷設(shè)新的管道條件苛刻,只能利用原有兩條主管道的輸送余力,同時(shí)在管道壓差不滿足要求的地方設(shè)置加壓措施。文中對(duì)兩種方案進(jìn)行了分析比較,一為在管網(wǎng)支干線增加管網(wǎng)回水加壓泵房的方法,一為在不能滿足管網(wǎng)壓差要求的各熱力站內(nèi)增加回水加壓泵的方法,即為采用分布式變頻泵系統(tǒng)的方法。采用分布式變頻泵系統(tǒng)的解決方案,較之采用管網(wǎng)回水加壓泵房的解決方案,既節(jié)省了初投資和運(yùn)行費(fèi),同時(shí)適應(yīng)熱負(fù)荷變化能力也較強(qiáng)。

論述了變頻泵的組合運(yùn)行方式和節(jié)電效果。結(jié)合上元門水廠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)比分析了1臺(tái)泵工頻運(yùn)行與2臺(tái)變頻泵組合運(yùn)行的耗電情況,以及1臺(tái)泵變頻運(yùn)行與2臺(tái)變頻泵組合運(yùn)行的耗電情況。結(jié)果表明,當(dāng)變頻幅度較小時(shí),1臺(tái)泵變頻運(yùn)行,不如變頻幅度較大的2臺(tái)變頻泵組合運(yùn)行節(jié)電;隨著變頻幅度逐漸加大,1臺(tái)泵變頻運(yùn)行節(jié)電率逐步接近2臺(tái)變頻泵組合運(yùn)行。2臺(tái)變頻泵組合運(yùn)行拓展了變頻泵的適用范圍,更加充分地發(fā)揮了變頻泵的調(diào)節(jié)功能和節(jié)能效果。

簡(jiǎn)述分布式變頻水泵的節(jié)能原理,以熱水系統(tǒng)為例,對(duì)動(dòng)力集中式供熱系統(tǒng)和分布式變頻供熱系統(tǒng)進(jìn)行定量分析,計(jì)算結(jié)果表明:設(shè)計(jì)工況下傳統(tǒng)供熱方式閥門能耗占總能耗近30%,分布式變頻系統(tǒng)閥門能耗幾乎為0,同時(shí)水泵的能耗也大大降低,而兩種供熱方式的初投資相差無幾。分布式變頻系統(tǒng)代替電動(dòng)調(diào)節(jié)閥具有很大的節(jié)能潛力。

分布式變頻泵系統(tǒng)作為一種較新的熱網(wǎng)型式,有減少管網(wǎng)輸送費(fèi)用、降低管網(wǎng)運(yùn)行壓力、增強(qiáng)管網(wǎng)水力穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)正得以不斷的推廣應(yīng)用。本文以某大型分布式變頻泵管網(wǎng)系統(tǒng)為例,討論了在多熱源聯(lián)合供熱的條件下,不同的熱源運(yùn)行方式和熱網(wǎng)運(yùn)行方式對(duì)分布式變頻泵管網(wǎng)系統(tǒng)的影響。

結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)于新增負(fù)荷導(dǎo)致末端熱用戶資用壓頭不足情況,提出采用增設(shè)回水加壓泵站或分布式變頻泵的解決方案,后者是提高供熱能力和降低能耗的有效方法。

通過對(duì)水泵變頻運(yùn)行效率分析和已建變頻系統(tǒng)的典型調(diào)查,發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)中的流量大小影響變頻泵的運(yùn)行效率,要降低單方水耗能,變頻泵轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在一定區(qū)間內(nèi)。說明了傳統(tǒng)水塔供水系統(tǒng)較變頻供水系統(tǒng)更節(jié)能。

介紹分布式變頻泵的優(yōu)缺點(diǎn),和熱網(wǎng)集中監(jiān)控、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成,對(duì)兩者配合使用的方式和特點(diǎn)進(jìn)行說明。

一、前言節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策,是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的根本要求。解決我國(guó)能源問題,根本出路是堅(jiān)持開發(fā)與節(jié)約并舉,節(jié)約優(yōu)先的方針,大力推進(jìn)節(jié)能降耗,提高能源利用率。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃規(guī)定:2010年

為了實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行,其系統(tǒng)必須具備穩(wěn)定可靠的調(diào)節(jié)能力。根據(jù)管網(wǎng)能耗最小原則和管網(wǎng)流動(dòng)規(guī)律,給出了流量?jī)?yōu)化調(diào)節(jié)的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的約束條件。結(jié)合算例介紹了管網(wǎng)流量?jī)?yōu)化調(diào)節(jié)方法。通過計(jì)算,畫出了管網(wǎng)阻力特性曲線和在不同工況下變頻泵的特性曲線,并分析了兩曲線的匹配性,介紹了變頻泵的控制方式,為工程應(yīng)用提供依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)于新增熱負(fù)荷導(dǎo)致的末端熱用戶自用壓頭不足情況。提出采用增設(shè)集中回水加壓泵站或末端分布式變頻泵的解決方案,后者是提高供熱能力和降低能耗的有效方法。

由于供熱面積的擴(kuò)大和負(fù)荷逐年變化,外網(wǎng)運(yùn)行平衡調(diào)節(jié)困難,冷熱不均問題難以解決,嚴(yán)重影響了整體供熱質(zhì)量。同時(shí),熱網(wǎng)運(yùn)行管理模式相對(duì)落后,運(yùn)行只是運(yùn)行人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為調(diào)節(jié),多頭管理,各自為政,歷年都處于維持狀態(tài),能耗高、供熱效果差。熱力站內(nèi)現(xiàn)有儀表設(shè)備老化嚴(yán)重,較陳舊,功能單一簡(jiǎn)單,擴(kuò)展性差。2015年開灤東方發(fā)電有限責(zé)任公司采用"集中循環(huán)泵+分布變頻泵"組合技術(shù)進(jìn)行供熱,在自控系統(tǒng)的集中調(diào)節(jié)下,均衡了熱量分配,改善了供熱質(zhì)量,提高了供熱服務(wù)水平。

近些年，伴隨著工業(yè)化城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市集中供熱系統(tǒng)也得到了較大的發(fā)展。作為耗能較大的城市，其集中供熱系統(tǒng)發(fā)展也逐漸需要更大的能源，與此同時(shí)也給城市的環(huán)境造成了越來越顯著的影響。本文包括集中供熱系統(tǒng)的簡(jiǎn)介、供熱系統(tǒng)的水利狀況及運(yùn)行調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。

本文結(jié)合長(zhǎng)春市的實(shí)際工程案例,通過對(duì)傳統(tǒng)的供暖方式、分布變頻循環(huán)泵以及分布式變頻混合循環(huán)泵三種供熱方式進(jìn)行比較,直觀地展示采取分布式變頻混水循環(huán)泵的優(yōu)勢(shì),以便能夠?yàn)楣崞髽I(yè)開展節(jié)能降耗提供一定的借鑒。

針對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，提出按照熱量控制的方法。該控制方法的特點(diǎn)是：直接采用熱量控制，改變了傳統(tǒng)用供回水溫度來間接控制的方法。針對(duì)分布式變頻泵供熱系統(tǒng)，熱源處按照熱量總量控制，主循環(huán)泵按照壓差控制，分布泵按照熱量-溫差控制的方法。通過該方法可以保證供熱質(zhì)量，并最大限度地保證了供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。