全自動自清洗過濾器在供熱鍋爐房中二級循環泵的應用
全自動在供熱鍋爐房中二級循環泵的應用
1 前言
供熱鍋爐房的循環水泵是供熱系統的心臟，它擔負著驅動熱媒傳遞熱能的功能，其選用的設備匹配是否合理，直接影響著輸送效果和能耗的高低。為實現供熱系統節能運行，降低供熱成本，對循環水泵如何選型、如何配置進行分析、探討和改進是十分必要的。
2 傳統循環水泵的選配原則及存在問題
傳統循環水泵的選配通常是幾臺泵并聯成一組泵，同時滿足鍋爐房、熱網和熱用戶流量和揚程的需求，可稱之為單級循環泵系統。其流量的確定是按熱負荷計算的最大流量的1.05倍考慮；揚程是按在確定流量下熱源、熱網和最不利環路的壓力損失之和再加2—3mH2O的富裕壓頭選用；水泵臺數視供熱規模確定，一般選用3臺，運行2臺，備用1臺。按以上原則設計和配置的循環水泵存在以下問題：
2.1 由于按熱負荷（供熱面積）計算的最大循環水量與按鍋爐額定流量計算的總循環水量不一致，一般是按熱負荷計算的最大循環水量遠遠高于按鍋爐額定流量計算的總循環水量，如不采取措施，使按熱負荷計算的最大循環水量全部流經鍋爐，會使鍋爐超額定流量運行。由于鍋爐的水阻力與流量的平方成正比，將會大大提高鍋爐房的壓力損失；將高溫水鍋爐按低溫水鍋爐運行，壓力損失更大。有的鍋爐房壓力損失可達0.3MPa以上，不得不提高水泵的揚程，增加水泵功率，造成電能的嚴重浪費。有經驗的設計者或管理者一般采用安裝與鍋爐并聯的旁通管，使總循環水量分流，從而保證流經鍋爐的循環水為額定流量。采取這種措施雖然能降低一些水泵的能耗，但未根本解決問題。
2.2 間供系統從節能考慮，其供熱鍋爐提供的一次水應為可變流量，進行質量并調，按傳統原則設計的循環水泵系統，由于要保證流經鍋爐的循環水量不低于額定流量，很難實現變流量調節。建筑物采暖系統采用分戶熱計量方式，熱用戶有能力主動調節時，顯然循環水泵也應是變流量的，基于上述的同樣原因，傳統的循環水泵系統設計思想也是不能滿足用戶主動調節要求的。
2.3 一些鍋爐房的循環水泵系統，由于設計理念的原因，使鍋爐超額定流量運行，不僅大大增加了水阻力，造成電能浪費，還會由于鍋爐內部循環水流速過快，水冷壁溫度低，造成爐膛溫度也低，鍋爐燃燒狀況不佳，效率低。一次熱網水在低溫運行時也存在同樣的問題。
3 二級循環泵系統的設計理念
“供熱系統循環水泵傳統設計思想亟待更新”和“供熱系統分布式變頻循環水泵的設計”兩篇論文，文中提出的理念和推薦的設計方案是先進的、最節能的，但實施起來必須有相應的設備、自控技術和資金，有待進一步創造條件。受上述兩篇論文的啟發，根據現實條件，打破傳統的設計思想，將原來滿足于鍋爐房、熱網和熱用戶流量和揚程要求的單級循環泵系統改變為二級循環泵系統，即分別設置鍋爐房循環泵和熱網循環泵，作為實現分布式變頻循環水泵最佳設計方案的過渡方案。
3.1 鍋爐房循環泵的流量按鍋爐額定流量選擇，其揚程按鍋爐在額定流量下的水阻力加上鍋爐房的管線及附件的阻力確定，不必增加富裕壓頭，可一爐一泵，也可兩爐一泵或多爐一泵，視供熱負荷的發展情況和供熱運行的調節模式而定，采用工頻定流量運行。鍋爐房循環泵只負擔能滿足鍋爐運行時額定循環水量的輸送，其揚程僅克服額定流量下的鍋爐水阻力加上鍋爐房管道及附件的阻力，流量和揚程均不考慮富裕量。由于鍋爐房循環泵，始終保持在鍋爐的額定流量下運行，不但提高了鍋爐燃燒的穩定性，而且降低了電耗，效益十分明顯。
3.2 熱網循環泵的流量按系統供熱負荷計算的最大流量考慮，其揚程按熱網及用戶在最大流量下的阻力加2—3mH2O的富裕壓頭選定。為適應間供系統一次水需要變流量和直供系統實施分戶計量的熱用戶能主動調節的需求，采用變頻變流量運行。水泵臺數也是根據供熱負荷的發展情況及運行調節模式而定，容量可大小匹配，以單臺泵為宜。
3.3 鍋爐房循環泵與熱網循環泵的入口通過均壓管相連接，均壓管與相鄰管道同口徑。當熱網循環泵運行流量大于鍋爐房循環泵運行流量時，熱網回水經均壓管后，一部分流向鍋爐房循環泵入口，一部分流向熱網循環泵入口與鍋爐供水相混合;當熱網循環泵運行流量小于鍋爐房循環泵運行流量時，熱網回水在均壓管與鍋爐部分供水混合后，全部流向鍋爐房循環泵入口。不難看出，對于不同的運行工況，通過改變均壓管中的水流方向，就能自動實現二級循環泵不同循環流量的協調與均衡。
4 二級循環泵系統的調節與控制
供熱鍋爐房的循環水泵由單級循環泵改為二級循環泵，就是為適應熱網循環水量根據熱負荷不斷變化的需求進行調節而創造條件，從設備的設置和管路的連接以及控制方面，要既能適應質調節，也能適應量調節，還可實現質量并調，為節能運行打下基礎。
4.1 鍋爐房循環泵從選型原則可知，根據熱負荷的需求，調度要確定起爐臺數，隨之循環水量和循環水泵的臺數也就確定了。在鍋爐能力范圍內，鍋爐的出力根據熱負荷的需求進行質調節，隨著熱負荷變化，調度指令可確定所需的鍋爐出力和起爐臺數。
4.2 熱網循環泵通常按照質量并調進行自動控制。根據實測的室外溫度，控制器首先計算出熱網循環泵的給定循環流量，并指令熱網循環泵通過變頻器改變其轉速，使其循環流量達到預期值。熱網循環流量是否符合給定值，一般根據熱網供回水壓差的測試來判斷。控制器在計算熱網循環流量給定值的同時，還計算出了熱網供水溫度的給定值，借以指導鍋爐的運行操作。當熱網循環流量小于鍋爐循環流量時，則鍋爐的入口水溫高于熱網的回水溫度，以此判斷工況是否正常。
4．3 為了使均壓管的壓力穩定，小型供熱系統的管徑宜3倍于相鄰管道的口徑；對于較大的供熱系統，由于管道口徑較大，難以實施，我們在實際工程中，將均壓管的口徑與相鄰管道的口徑取為相等，通過旁通定壓的調整，將均壓管的壓力鎖定為系統恒壓點的壓力值，同樣達到了穩壓的目的。
4.4 對于間供系統一次網換熱站間的水力平衡，除了采用通用的在換熱站一次水的進（出）口安裝電動閥進行自控調節外，對于小型的間供系統，為降低投資，也可以在換熱站一次水的進（出）口安裝限流定阻閥進行換熱站間的水力平衡調節，其方法是根據每個換熱站的最大熱負荷和一次水的供熱參數對限流定阻閥設定最大流量，而后通過簡單調節對其動閥芯予以固定，以保證阻力特性系數不變。由于供熱系統各換熱站間的流量比取決于阻力特性系數比，各換熱站間的阻力特性系數一定，則流量比也一定。根據此原理，小型間供系統可以僅僅對熱網循環泵實施自控，各換熱站間的一次水循環量則根據上述原理按等比分配，以滿足二次網隨著大氣溫度變化對換熱量的需求。這樣可以免去二次網安裝電動閥和自控設備的投資，降低造價。
5 二級循環泵系統的供熱鍋爐房運行效果
5.1 由于鍋爐房循環泵選型得當，鍋爐實現了按額定循環水量運行，其揚程正好克服鍋爐房系統水阻力，沒有額外的壓力損失，避免了電能浪費。
5.2 熱網循環泵按著自控系統的控制隨著大氣溫度的變化實時變頻變流量，換熱站一次水實現了質量并調，減少了熱網循環泵的電耗，也能配合用戶的主動調節。
5.3 從運行統計看，采用二級循環泵的供熱系統比相近規模采用單級循環泵的供熱系統綜合節電15%，若僅以循環水泵統計，節電將更多。
5.4 由于穩定地保證了鍋爐出水溫度的高品質，改善了鍋爐的燃燒效果，提高了鍋爐效率。
5.5 循環水泵由單級循環泵時的大泵，分解成二級循環泵時的小泵，降低了水泵噪音，改善了工作環境。
6 結束語
供熱鍋爐房的循環水泵由單級循環泵改為二級循環泵僅僅是一個嘗試，雖然按此理念已建成兩座鍋爐房，并有兩個采暖期的運行實踐，獲得了明顯的節能效果并改善了工作環境。
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