热网补水、定压系统的设计要求及特点.pdf

目h蛐 l： 八 _ J 盂 踟 嘞 嘟 - 嚼咖 发电设计 热网 补 水、 定 压 系 统 的 设 计 要 求 及 特 点 热网补水、定压系统 的设计要求及特点 樊守峰 ( 西北 电力设计院，陕西西安7 1 0 0 7 5 ) 摘要：针对热电厂供热循环 水管网补水 系统、定压 系统设计的基本要 求，经过对这两个 系统设计及运行特点 的分析和研究，提 出了将这两个 系统合并为一个 系统的方法。 关键词：一级管网；二级管网；水压图；动态压力线；静 态压 力线。 中图分类号：T M6 2 1 文献标志码 ：B文章编号： 1 6 7 1 9 9 1 3 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 4 4 - 0 4 De s ig n Re q u ir e me n t s a n d Ope r a t io n a l Ch a r a ct e r is t ics o f M a k e - -u p W a t e r a n d P r e s s u r iz a t io n S ys t e m f o r He a t - s u p p ly Cir cu la t in g Wa t e r Ne t wo r k in Th e r ma l Po we r Pla n t F AN S h o u 。 f e n g ( No r t h we s t E le ct r ic P o we r De s ig n I n s t it u t e ， Xi a n 7 1 0 0 7 5 ， C h i n a ) Ab s t r a ct ： I n a cco r d a n ce wit h t h e b a s ic d e s ig n r e q u i r e me n t s o f ma k e u p wa t e r s y s t e m a n d p r e s s u r iz a t i o n s y s t e m f o r h e a t - s u p p ly ci r cu la t i n g wa t e r n e t wo r k in t h e r ma l p o we r p la n t ， t h is p a p e r is t o g iv e a n r e co mme n d a t io n t o co n s o lid a t e t h e t wo s y s t e ms me n t i o n e d a b o v e i n t o o n e s y s t e m b y s t u d y in g a n d a n a l y z in g t h e d e s i g n an d o p e r a t io n a l c h a r a ct e r is t ics o f t h e s e tw o s y s t e ms K e y wo r d s ： p r ima r y ci r cu i t ；s e co n d a ry ci r cu i t ；p r e s s u r e d i a g r a m；o p e r a t i o n p r e s s u r e li n e ；s t a t i c p r e s s u r e li n e 由于热网循环水系统一方面在正常运行 时 存在跑 冒滴漏现象、事故时还可能会有大量的热 网循环水外漏，热网补水系统可 以根据需求对热 网循环水系统进行适时、适量地补水；另一方面 供热热水系统内热媒压力也必须满足一定的技术 条件方可正常运行 ，这就要求热 网设计时应配套 设计热网循环水的定压系统。本文以热电厂一级 热网循环水系统为例，介绍热网补水及定压系统 的基本设计要求及特点，探讨是否可将热网补水 系统和定压系统合并为一个系统。 l 热网循环水补水系统 1 1热网循环水补水系统的功能及设计原理 热网循环水补水( 以下简称热网补水) 系统的 功能：由于热网循环水系统不严密或事故导致热 网循环水管道破裂，将会引起供热系统热媒损失 进而引起内压的波动，本系统的功能是根据需要 及时地向热网循环水系统补水，使系统的运行压 力得到稳定。 热 网补水系统 的设计原理：通过实时监测 热网循环水泵入口母管的压力，判断是否需要对 热网进行补水。当此处测得的压力低于补水设定 值时，则表明热 网循环水系统存在对外泄漏现 象，此时通过补水系统及时地向热网循环水系统 补水，使热网循环水泵入口母管的压力恢复到补 水设 定值 。 1 2热网补水量的计算 一 级 热 网循环 水系 统一般 为 闭式 循环 系 收稿 日期：2 0 1 1 - l1 一 O l 作者简介：樊守峰( 1 9 6 2 一 ) ，男，陕西户县人，高级工程师，从事火力发电厂设计工作。 4 4 2 0 1 1 g 1 2 N第 6 期 - ： - h 蚰- =九= L 发电设计 热网 补 水、 定 压 系 统 的 设 计 要 求 及 特点 咄 帆 雎踟 唧 哑 蚕 统 ，依据 城市热力网设计规范C J J 3 4 2 0 0 2 J 2 1 6 - 2 0 0 2 ，闭式热力网补水装置 的流量，不应 小于供热系统循环水流量的2 ；事故补水量不 应小于供热系统循环水流量的4 。 1 3热网补水系统的构成 热网首站常见的补水系统一般包括：一台 大气式热力除氧器，2 1 0 0 的热网补水泵( 运行 方式为一运一备 ，系统的基本构成见图1 。 图1供热首站补水系统示意图 2热网循环水定压系统 2 1热网循环 水定压 系统 的功 能 由于热网循环水系统无论是在正常运行或 停运状态 ，热 网系统内的热水压力必须满足下 列基本要求： ( 1 ) 热网循环水系统的最高运行压力及设计 压力不应超过各热用户相关设备及管道系统所 能够承受的极限压力。 ( 2 ) 热网循环水回水管内压力折算 的静水柱 高度不得小于整个系统包括用户端的最 高充水 高度，防止系统倒空，破坏系统的正常运行。 ( 3 ) 当外供热 水 的温度 高于当地大气 压所 对应 的饱和温 度 时，热水 管网任何 一点 的 内 压都不 能低 于管 网沿 线对应 点实 际运行温 度 所对应 的汽化 压力 ， 以便 防止热水 汽化 ，产 生水击现象。 ( 4 ) 热 网循 环 水 系 统 任 何 一 点 的 内压 都 不 应 低 于 当 地 大 气 压 ，防 止 吸 入 空 气 导 致 管 道腐蚀 。 ( 5 ) 热网循环水系统供 、回水母管之间要有 足够的压差 ，以保证克服市区管网、市区各二 级供热站 内管道及设备的流动阻力以及 由于布 置高度的不同所产生的静压 。 上述第( 1 ) ( 4 ) 条是靠热网定压系统来实现 的，这也就是热网定压系统的基本功能。 在热 网循环水系统 的设计阶段，为 了实现 上述基本要求 ，必须根据热 网首站、市区各二 级供热站 的实际布置位置及海拔高度 ，计算 出 由供热首站至各二级供热站之间的管 网沿程 阻 力 、外供热水最高温度对应饱和压力、各二级 站与热网首站之间的海拔高差等，然后绘制热 网循环水系统的水压图。 2 2 热 网循环 水系统 水压 图 热网循环水系统水压图f 见图2 ) 的横坐标轴 表示供热首站与二级站之 间的管道长度，纵坐 标轴表示管道沿程各处的运行压力 ，水压图一 般包括静态压力线和动态压力线。 ( 1 1 静态压 力线 ：当所 有热 网循环 水泵停 止运 行 时，热 网循 环水 系统 内的热水处 于静 止状态 ，供 、回水母 管 与各二级供 热站 内的 管道 及换热 器相连通 ，供 水管 的静态压 力线 和 回水 管 的静 态压力 线合 并为一条 直线 ，所 以热 网循环水 系统 的静态 压力线 是一条水 平 直线 ，该静态 压力线 对应 的压力数 值 即为定 压设定值 。在确 定静 态压力 线 的高度 位置 时 必须满足 以下条件 ： 静态压力线的高度不应超过供热管网所 连接 的各用户系统最低层用热设备和管道所能 承受的极限压力。 静态压力线的高度不应低于热网循环水 系统的最高充水高度 。 当外 供热水 的温 度高 于当地大 气压 所 对应 的饱和温度 时 ，则静态 压力线 的高度 还 必须大 于其温度 所对 应 的汽 化压力折 算 的水 柱高度。 ( 2 ) 动态压力线：当热 网循环水泵运行时， 热 网循环水系统处于动态运行状态，在热网循 环水泵的作用下 ，热 网循环水 的供水管线和回 水管线 内的热水运行压力不同，因此，供水管 2 o l1 年 1 2 月第 6 期 45 线 的动态压力线和回水管线的动态压力线是不 同的两条线 ，通过二级供热站 内的管道及换热 器将上述两条水压线连接为一条完整 的供回水 管线动态压力折线( 见 图2 ) 。 蠼 晤 静压线2 f 静压线I ， ， 、f j l I 内热例解环水泵f i殴箭厦僻 降线 t固 级例供水镑道汾群 降线 ( = 1 级站内i 殳箭及舒道j 、 降线 级嗍 l 】 水 道沿 年 线 阿站内热恻循环水泵入1 】 滤嘲及僻道 t 降线 图2一级网水压图 2 3热 网定压 的原理 热 网循环 水系 统压力恒 定 的点称为 定压 点，从原理上讲定压点可以选择在热网循环水系 统的任何一点，但为了管理上的方便，故热网循 环水系统的定压点一般设在供热首站循环水泵入 口母管上，其原理为通过实时监测热网循环水泵 入口母管的压力，保证热网循环水泵入 口母管压 力恒定在所确定的定压设定值上。当循环水泵入 口母管的压力高于定压设定值时，可通过装在泵 出 口母管上的安全阀( 或 电磁泄压阀) 向系统外排 水，防止引起热网循环水系统超压运行 ；当循环 水泵入 口母管的压力低于定压设定值时，通过定 压系统向热网系统内充水，使泵入 口母管的压力 恢复到定压设定值上。 2 4 常见 的几种热 网定压 系统 常见的热 网定压系统有 ：高位水箱定压 系 统、补给水泵加压定压系统及氮气加压定压系 统，由于氮气加压定压系统复杂、且增加 了一 套氮气系统，故 目前较少使用 ，以下仅介绍高 位水箱定压系统和补给水泵加压定压系统 ( 1 ) 高位水箱定压系统： 高位水箱定压是利用安装在高位处 的水箱 46 2 0 1 1 年 l2 月第 6 期 产 生的静压头来将热 网循环水泵入 口母管压力 维持在定压设定值，见图3 。但这种方式受厂房 条件、周 围环境等的制约 ，在大型热 电厂供热 首站 内很少使用。 滤阿 热 网循环水泵 图3高位水箱定压系统示意图 ( 2 ) 世面补给水泵加压定压系统 ：这种定压 方式与图1 的示意图相似，只不过补水泵的扬程 按定压所需压力值确定。 3热网补水系统及定压系统合并的可行性 由于供热首站一级网的补水点和定压点一 般均选择在热 网循环水泵的入 口母管上，这就 为两个系统的合并提供 了便利条件 ，二者的区 别为补水设定值和定压设定值在有些情况下可 能会 不同。因此如果补水设定值和定压设定值 相 同，或在热网补水泵选型 时，将补水泵扬程 按二者设定值中的较高者来确定，通过一定的 控制逻辑完全能够使两个系统合二为一。 3 1补水设定值和 定压设 定值 的确定 补水设定值 的确定：当热 网系统处于正常 运行状态 时，因供热管网及各二级站 内的管道 及设备的安装标高及管道长度等均已确定，在 一 定的热 网水流量下 ，供热首站的回水压力是 基本确定的，可将此 回水压力作为补水设定压 力、即补水设定值。 定压 设定值 的确定 ：定压 设定 值即为水 压 图上 的静态压 力线对应 的压 力数值 ，它与 甘m 蜩 ： 几 _ _J - 外供 热水最 高温度 、供热 首站与 市区各 二级 供热站 之 间的海拔 高度 、首站及 二级站 的设 备及 管道系统 所能承 受 的极 限压力 等有 关 ， 确定定压设定值 时可 按第2 1 节 的有关条 款综 合考虑后确定。 3 2补水设定值和定压设定值相 同 当热 网补水设定值和定压设定值相同时， 此时静态压力线位于水压 图中热 网首站回水点 的压力点上，即图2 中所示的 “ 静压线 1 ”的位 置 ，因此 ，两 个系 统完全 可 以合 并为一个 系 统，合并后的系统既可满足补水要求，也可满 足定 压要求 。 3 _ 3补水设定值与定压设定值不同 当热网补水设定值和定压设定值不同时 ， 如果定压设定值r 即图2 的 “ 静压线2 ”) 高于补 水设定值 ，若将定压设定值作为补水设定值 ， 则意味着将热 网的动态压力线抬高至 图2 中所 示 的虚线位 置运行 ，此 时的热 网回水压 力即 为定压 设定压 力 ，这 时可按 以下两种 情况 分 别考虑 ： ( 1 ) O N 果将定压设定值作为补水设定值后， 不会 引起热网循环水系统的设计压力提高一个 压力等级f 如不会将系统设计压力 由P N1 6 升至 P N2 5 ) ，且在市区各二级供热站常用设备及管 道系统 的极限压力范围内，则可将补水设定值 按定压设定值来选取，两个系统可以合并为一 个系统。 ( 2 ) 如果将定压设定值作为补水设定值后 ， 使热网循环水系统的设计压力提 高了一个压力 等级，且超过了市区各二级供热站常用设备及 管道系统 的极限压力范围，在这种情况下可通 过如下的设备选择及连锁控制方法实现两个系 统的合并： 设备选择要求：将热网补水泵的扬程按 定压设定值来选择 ，同时为热网补水泵配置变 频调速装置 ，则运行时可通过变频调速装置使 热 网补水泵 的出口压力既满足正常补水时的设 定压力要求 ，也可满足热网定压所需的设定压 力要求 。 电源配置要求 ：由于合并后的系统既要 能够满足热 网正常运行时的补水要求，也要能 够满足热网定压的要求 ，为了防止一旦失去厂 用 电而导致全部热网循环水泵停运这种情况， 故必须为热网补水泵配置保安电源 。 连锁控制工况一