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遠離熱源廠設置熱網補水定壓點技術方案
發布時2015-05-24 18:4725

 1前言

    隨著城市規模的不斷擴大,城市集中供熱的規模在飛速發展,人們對環境的要求也越來越高,熱源廠逐漸遠離城市,遠距離輸送熱源已成為必然。

    邯鄲市集中供熱始建于1985年,依托位于主城區北部的邯鄲熱電廠作為熱源向城市供熱。隨著城市發展,邯鄲熱電廠的供熱能力在2004年就逐步趨于飽和。為滿足城市供熱需求,位于邯鄲市城區西南12公里的馬頭發電廠新建2×300MW供熱機組向城區供熱,最大抽汽量450t/h,最大供熱量576.225MW,輸送管徑為DN1200,敷設方式為直埋。由于馬頭電廠廠區內缺乏足夠的一次網補水優質水源,同時考慮補水成本等因素,一次網補水由熱力公司承擔。但在《城市熱力網設計規范》中并未對遠離熱源廠設置補水定壓點做任何規定,本文就工程實例進行闡述,說明遠離熱源廠設置補水定壓點是可行的。

    2遠離熱源熱網補水定壓點位置的選擇

    根據《城市熱力網設計規范》,定壓點應設在便于管理并有利于管網壓力穩定的位置,宜設在熱源處。由于馬頭熱源廠距離城區較遠,遠距離輸送沿途均為耕地,無法建設制水車間。經綜合考慮,最終補水定壓點設置在城區邊緣處,有優質充足的自來水作為補水水源,距離城區也較近,方便工作人員上下班。

    3遠離熱源補水定壓點設備選型

    設置補水定壓點就是建設一座制水車間,兼負補水定壓功能。車間的主要設備有制水設備和定壓補水設備軟化水罐、鹽液泵等電氣設備和儀表;補水設備主要是補水泵、變頻器及其他電氣、儀表設備。
中藍天定壓補水設備

    制水、補水設備的參數主要為制水能力和水泵流量和揚程。制水能力和補水泵流量的確定主要取決于一次網循環流量,而循環流量的確定來源于供熱負荷;水泵的揚程取決于熱網的沿程壓力損失,需要進行水力計算方可得出。遠離熱源設置補水定壓點與熱源廠內設置補水定壓點在水泵揚程上有很大區別,設計規范并未給出明確的規定。下面對設備的制水能力、流量和揚程參數分別進行論述。

    3.1制水能力、水泵流量參數的確定

    3.1.1供熱負荷

    根據國家《城市熱力網設計規范》CJJ34-2002中的規定和《民用建筑節能設計標注》(采暖居住建筑部分)JGJ26-95,結合邯鄲市的建筑物的實際結構具體情況綜合考慮,建筑面積耗熱指標,選定為:居住50W/m2,公建70W/m2。

    各類建筑物的綜合采暖熱指標按55W/m2進行計算。

    邯鄲市南部馬頭電廠供熱區域現管網已基本建成,根據已建成管網敷設路線及實際運行情況,南部區界限劃定為北至和平路,其它界限不變。根據此原則統計:邯鄲市南部區公共建筑、民用住宅現當年供暖面積約374萬平方米,根據熱源最大供熱量計算出最終供熱面積為1047.7萬平方米。

    3.1.2制水能力和補水定壓水泵流量參數的確定

    制水設備的選型主要考慮一次熱網補水量,根據《城市熱力網設計規范》CJJ34-2002規定:閉式熱力網補水裝置的流量,不應小于供熱系統循環流量的2%;事故補水量不應小于供熱系統循環流量的4%。因此制水設備流量的選擇均應按照總循環流量的4%進行選型。

    總循環水量是根據熱負荷計算的。

    一級網設計供回水溫度為:130℃/70℃;

    供回水流量:

    G=3.6[Q/c(t1-t2)]

    式中G——熱力網設計流量(t/h);

    Q——設計熱負荷(kW);

    c——水的比熱容[kJ/(kg·℃)];

    t1——熱力網供水溫度(℃);

    t2——熱力網回水溫度(℃)。

    計算結果見表-1

    系統循環水量為8265.7t/h,根據《城市熱力網設計規范》閉式熱力網補水裝置的流量不應小于供熱系統循環流量的2%,事故補水量的4%,因此系統補水量為165.3t/h,事故補水量為330t/h。補水點設總回水母管上,熱網補水采用軟化水,自來水經過軟化進入軟化水池,再由變頻補水泵加壓進入系統。

    3.1.3制水設備選擇

    3.1.3.1水源及水質

    水源:市政自來水,壓力0.22-0.26MPa

    水質:

    懸浮物:無

    總硬度:365mg/L

    PH(25℃)?8.04

    3.1.3.2水處理系統

    補水水質標準,根據《城市熱力網設計規范》:

    懸浮物?小于或等于5mg/L

    總硬度?小于或等于30mg/L

    含油量?小于或等于2mg/L

    PH(25℃)?7-12

    3.1.3.3系統選擇

    根據www.pannyc.com水源水質及《城市熱力網設計規范》中對補水水質的要求,水處理系統選擇:原水→鈉離子交換器→軟化水池→補水系統。

    3.1.3.4設備選擇

    水處理給水管道需克服的壓力為:0.1MPa(鈉離子交換器)+0.02MPa(管道)+0.03(高差)=0.15MPa,因自來水壓力0.22~0.26MPa>0.15MPa,因此不設原水加壓泵。

根據水處理量和原水水質,選擇Ф2500鈉離子交換器3臺,2用1備,單臺設備處理量114.3t/h,工作周期20小時。

    3.2補水定壓泵揚程參數的確定

    130℃熱水的汽化壓力為176kPa,因此循環水泵運行時,循環水泵入口處的壓力不低于200kPa(相對于首站地面標高)。而實際補水定壓點設置在遠離熱源廠的位置,該點的壓力隨流量的變化隨時處于變化之中,因此水泵揚程選擇是這項工程的重點,也是難點。

    3.2.1水力計算

    由于補水定壓點遠離熱源廠,我們需要根據循環流量的變化進行水力計算,計算出自補水定壓點至熱源廠的壓力損失,然后倒推出補水定壓點的壓力。水泵揚程的選擇既要考慮當前的需要也好考慮最終供熱負荷時的需求。

    水力計算公式:

    △P=(1+α)R·L

    式中:R——管道比摩阻,Pa/m;主干管比摩阻根據循環流量在規范中查得;

    L——管道平面長度,m;

    α——局部阻力與沿程阻力的比值,干線取0.2。

    根據以上條件進行輸送干線的阻力損失計算。結果見表-2:

    3.2.2補水泵揚程確定和選型

    熱網的加壓方式有中繼泵站、分布式末端加壓等方式,遠離熱源廠區的補水定壓點水泵揚程不用考慮其他因素,只計算循環水泵吸入口要求壓力加上補水點至循環水泵的沿程阻力損失,同時考慮馬頭電廠地勢比補水定壓點高10米,三者相加即可。因此定壓點管道內最大壓力應為:

    P=h+△P+Ps

    式中P——補水定壓點壓力MPa;

    h——補水定壓點與熱網循環水泵之間的高差,m;

    △P——回水管沿程阻力損失MPa;

    Ps——水泵吸入口壓力

    最終選補水泵:Q=400m3/h,H=75m。為了更加合理布置,保障安全補水,節約電耗,補水定壓泵設置為4臺,階梯配置:

    Q=200m3/h,H=75m一臺;

    Q=100m3/h,H=75m兩臺;

    Q=25m3/h,0H=75m一臺。

    3.3遠離熱源補水定壓點控制方案

    熱網運行的穩定性主要依賴補水泵定壓的穩定性,設備選型確定之后最關鍵的就是控制方案的制定。對于熱源廠壓力的取值我們采取現場設置壓力傳感器,采用GPRS通訊方式遠傳至補水定壓點。

    補水定壓水泵采用控制器加變頻進行控制,在現場設置工控機采用DCS系統進行綜合數據采集和控制。根據測點回水壓力的變化控制變頻器頻率實現水泵自動控制,實現管道壓力突變、軟水池液位等各種信號的報警和連鎖處理。但考慮遠距離傳輸信號的連續傳輸安全性,我們并沒有直接遠程信號進行控制,只是對遠程信號進行了顯示,人工輸入目標壓力值自動控制變頻器頻率,再根據遠傳信號進行矯正。

    本項目運行初期由于循環流量沒有到達最終負荷,因此補水定壓點的壓力也不需要太高,采取自動變頻的方式降低揚程運行,可滿足運行要求。如果還想節約電耗,初期時可以更換低揚程水泵運行即可滿足需求。

    4、結論

    邯鄲市熱力公司南部熱網遠離熱源設置的補水定壓點已運行三個采暖期,運行平穩。這證明遠離熱源點設置補水定壓點是可行的。遠離熱源點設置補水定壓點的關鍵是補水定壓水泵揚程的確定和運行調節。


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