供热技术系列讲座之四：分布式输配系统1.pdf

46供热技术系列讲座之四供热技术系列讲座之四:分布式输配系统(1)主讲：清华大学教授 石兆玉4.4.分布式输配系统分布式输配系统4.14.1 传统循环水泵设置的存在问题传统循环水泵设置的存在问题传统循环水泵设置在供热（供冷）系统的热源（冷源）处，同时担负着热源（冷源）循环，外网输送循环和热用户（冷用户）的循环三项功能。该循环水泵的选择，其循环流量为系统总流量，扬程仍然为最不利环路的总压降。如图 4.1所示。47图 4.1 传统循环水泵设置系统图图 4.1 传统循环水泵设置系统图4.4.14.4.1 是造成水力失调冷热不均的根本原因是造成水力失调冷热不均的根本原因如图 4.1 所示，传统循环水泵的流量只与系统热源的总供回水母管的流量一致，都大于系统其它各支路流量；其扬程只与系最不利环路的压降相等，对于其它各循环回路都是偏大的。从设计水压图上观察，若设各热力站的资用压头均为 10m H2O，则只有最远端热力站的实际资用压头与设计资用压头一致，其余各热力站资用压头全部超量：离热源最近的第一热力站资用压头超量 50m,第二热力站超量 40m，第三热力站超量 30m，如果系统不采取任何调节措施，运行的结果，必然是热源近端的热力站循环流量超量过大，远端的热力站循环流量不足。因为循环水泵选型一定，总循环流量不可能有太大出入，运行结果必然是近端热力站抢走了远端热力站的循环流量。从水压图上看，实际运行的水压图（虚线表示）远远偏离设计水压图，实践导致系统末端资用压头几近为 0，系统热媒都不流动了，房间还能热吗？！通48过上述分析，可以很明显的说明：几十年来，供热系统一直存在的水力失调，导致热力失调进而冷热不均，最主要的原因是循环水泵设置不合理。4.1.24.1.2 是导致供热系统能效不高的重要原因是导致供热系统能效不高的重要原因造成无效电耗过大，导致系统输送效率低下。在近端热力站入口安装适当的调节阀是必要的。通过调节阀的节流作用，消耗掉近端过多的资用压头。但是，必须指出，调节阀节流消耗掉的资用压头，完全等于无效电耗，这是传统循环水泵输送效率过低的根本原因。综上所述，传统循环水泵在实现系统传送功能的同时，不但输送效率不高，而且导致工况失调，严重影响供热效果。为了提高供热系统的能效水平，这种落后的设计理念必须改变。4.24.2 分布式输配系统的技术特点分布式输配系统的技术特点49图 4.2典型的分布式输配供热系统注：热源泵（0），扬程 10 mH2O，流量 300t/h；1-10热用户（热网）泵，流量皆为 30t/h，扬程依次为 16m、22m、28m、34m、40m、46m、52m、58m、64m、70m。分布式输配系统，与传统的输配系统相比较，最大的区别是传统的输配系统的循环泵，设置在热源处；而分布式输配系统的循环泵则设计在系统末端。前者的热煤是被“推着走”；后者的热媒是被“抽着走”。前者的流量调节，主要靠调节阀通过节流的方式来实现；后者则主要靠循环泵的变50速进行有源式调节。具体内容，根据图 4.2、表 4.1 详述如下：1）对于热媒而言，传统循环水泵是“推着走”，而分布式输配系统则是“抽着走”。因为传统循环水泵设置在冷热源，地处循环的上游端，所以热媒被循环泵产生的动力推着走是容易理解的。而对分布式输配系统，为了避免多余资用压头的产生，常常将循环泵放在系统末端(热力站、楼栋入口、热用户)，由于地处循环的下游端，热媒被处于抽着走的状态。有人会担心，这样运行，系统可能出现被抽空的情形。在正常运行状态下，系统始终充满水，热媒被推着走还是被抽着走，都是一样的，绝对不会出现倒空现象。还有人担心，热煤会处于无序流动，这也是不会发生的。对于供水干管，在分布式输配系统中，热媒是在多个循环泵抽着走的状态下流动的。这种流动，其总循环流量是各个循环泵循环流量的总和，它们的流动是在共同作用下以平均流速的状态在进行。对于图 4.2 所示的供热系统，可以设想，在总供水母管中，共有 10 股（或 10 根细水管）热媒在有序流动。这样理解，是比较符合流体的基本规律的。2）对于分布式输配系统，在水压图上，给水管压力低于回水管压力。这和传统系统供水压力线大于回水压力线正好相反。这是因为热媒处于被抽着走的状态决定的。对于一个供热系统，热源循环泵按照传统方式运行，热媒被推着走，51供水压力线大于回水压力线；而分布式循环泵，则是抽着走，供水压力线低于回水压力线，此时必然在水压图上形成零压力汇交点。图 4.2 供热系统有一个零压力汇交点，位置在热源与外网的连接处。不同的分布式输配系统，零压力汇交点的位置和数目，也是不同的。3）分布式输配系统最小输配功率是由供热系统水力计算结果所决定的。根据特兰根定理，一个供热系统的总输送功率，应该等于该系统各管段输送功率之和，根据这一原理，表 4.1，给