分布式多级变流量技术在集中热网中的应用

1 分布式多级变流量技术在集中热网节能改造中的应用分布式多级变流量技术在集中热网节能改造中的应用 节能减排的实质是提高能源利用率 我国集中供暖热网普遍存在 着系统效率 热源利用率和管网输配效率 不高的问题 其主要原因是 管网的水力不平衡水力不平衡和不能有效地进行负荷调节负荷调节 参考发达国家的成功 经验 结合国内实际情况 我们研制了 分流平衡装置 与分布式 管网设计原理相结合 形成了分布式多级变流量的设计理念 并在山东 招远金城热力公司集中热网节能改造工程中 进行了实际应用 实践 证明 分布式多级变流量系统能够提供稳定的水力工况 有效的负荷 调节和灵活的变流量控制 在改善供暖质量的同时 提高了热源利用 率和输配管网效率 节能效果非常显著 1 1 分布式多级变流量技术的系统效率 分布式多级变流量技术的系统效率 1 11 1 管网布置方式管网布置方式 2 1 1 分级布置分级布置 利用分流平衡技术将供暖热网分为相对独立的循环系统 即热 源 输配管网 热力分配站和热用户的多级循环方式 从而简化水力 平衡 负荷调节 实现输配管网的变流量运行 在各级循环管路的联 接处 安装分流平衡装置 隔离并消除热网中流量和水压的相互影响 根据负荷变化调节流量 同时 将热网各系统的运行参数随时反馈到 热源 以便根据热网负荷调节总供热量 2 2 分布式循环分布式循环 热源与各热力分配站采用分布式循环 分布式循环方式最显著的 特点是各热力分配站可以根据本站所需要的流量 压力选择水泵 从 而保证水泵的高效运行 解决了集中供暖热网中由于压差不同所引起 的水力工况失调问题 同时 避免了调节阀的能耗 降低了管网输配总 电耗 分布式循环系统布置可以使各分配站独立运行和控制 真正实现了 变流量运行调节 从 0 至 100 流量变化 即 管网的自动平衡功能 1 21 2 热源循环系统的热效率热源循环系统的热效率 1 1 热源与输配管网之间为相互独立的循环系统 避免了输配管网流量 水压波动时的影响 保证了热源循环系统的水力平衡 2 2 热源为多台锅炉布置时 每台锅炉安装循环水泵 提供其额定流量 保证锅炉的换热效率 3 3 每台锅炉水系统为各自独立的环路 流量的变化均不会影响其它 3 锅炉环路流量的波动 保证锅炉之间的水力平衡 从而可根据热网负 荷变化调节锅炉的运行台数及供热参数 4 4 对于不运行的锅炉 将没有水流通过 避免热量损失 1 3 1 3 管网的输配效率管网的输配效率 输配管网的功能是将热源产生的热能传送并分配到各热用户 在输 配过程中 尽量降低循环水泵的电耗和管网热损失 提高电能利用率 采用变流量的运行方式 能够有效地提高了输配效率 美国暖通节能设计标准 90 1 1989 ASHRAE IES Standard 900 1 1989 Energy Effiicient Design 指出 对于水泵总功率大于 10hp 7 5KW 循环系统的设计 必须保证系统在 50 或更少 的设计 流量状态时的正常运行 同时 该标准的使用手册建议 对于大型 供热 冷 系统 例如机场 校园 应采用变流量循环方式 其节电率 可达 30 以上 1 1 采用多级变流量循环方式 输配管网与热源 用户系统之间为相互 独立的循环系统 管网流量 水压的变化不会造成热网的波动 从而 实现变流量运行 2 2 在全负荷与部分负荷时 均保持最大供回水温差 减少管网实际 流量 降低循环水泵在供暖期间的总耗电量 3 3 各分配站循环水泵根据本站的需要 分别提供热源至各站点的水力 循环 不承担热源 用户系统的资用压头 将进一步降低输配管网的 总能耗 并改变管网的压力梯度分布 易于调节管网的水力平衡 解 4 决水力工况失调问题 1 4 1 4 负荷调节负荷调节 1 1 在热用户入口安装分流平衡装置及水泵 能够保证本装置所连接 环路的独立循环 从而实现了各环路可根据实际需要进行变流量负荷 调节 2 2 根据热用户的需要 提供不同的流量和扬程 提高了各热用户系统 的水泵效率 解决了热用户之间的水力工况失调问题 避免了热用户 调节阀节流所造成的电能浪费 2 2 典型应用实例 典型应用实例 2 12 1 美国丹佛国际机场 Denver International Airport 位于美国科罗拉多州丹佛市 是美国占地面积最大及全世界占地 面积第三大机场 仅次于德国法赫王国国际机场和加拿大蒙特利尔一 米拉贝勒国际机场 该机场集中供热 冷 管网系统采用分布式设计 方式 仅水泵电耗就节省 25 8 从 2700KW h 减少到 2002KW h 见 2000 年美国暖通空调 S11 5 集中供热 冷 章 ASHRAE 2000HAVC Systems and Equipment S11 5 2 22 2 山东招远金城热力有限公司 位于山东烟台招远市 供热面积 230 万平方米 2010 2011 年度 采用电厂凝汽机组 电厂凝汽机组 24MW24MW 的冷却水循环供热方式 的冷却水循环供热方式 利用分布式多级 变流量设计方式进行管网改造后 基本改变了冷热不均现象 保证了 供暖质量 同时 综合节能率 电能 热能 达到 30 对比 2009 5 2010 年度 投资回收期为 2 个供暖季 3 3 应用效果应用效果 分布式多级变流量技术改变了传统的管网设计理念 通过实例证 明以下效果 1 1 解决了集中热网中的水力不平衡 即冷热不均 问题 保证全部 热用户的供暖服务 2 2 全部水泵均保持高效运行 3 3 全部热力分配站以泵代阀进行调节 即保证了流量分配合理 又 取消了平衡阀等耗能设置 4 4 采用分级控制 提高了热源的热效率 5 5 分级调节实现管网随负荷调节 变流量运行 各级之间互不影响 运行工况稳定 6 6 为用户热计量提供了变流量运行系统 7 7 为实现远程监控 自动化运行管理提供了热网基础保证 4 4 系统节能率系统节能率 1 1 采用分布式多级变流量循环方式 可以减少供暖热网 热源 输配 管网和热用户 的水泵设置电功率水泵设置电功率 30 30 以上 在此基础上 根据负荷变 化 实现变流量运行 可进一步节省电耗 20 以上 总节电率可达 50 2 2 采用分布式多级变流量循环方式 可以降低热能消耗 节能率 燃 料 可达 20 其中水力平衡节能率 5 15 6 3 3