挖掘供热热源节电潜力

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(1.黑龙江省龙聚科技发展有限责任公司，哈尔滨 150001；2.哈尔滨国安特种设备技术服务有限公司，哈尔滨 150000)

挖掘供热热源节电潜力

刘凤玲，赵新宇

(1.黑龙江省龙聚科技发展有限责任公司，哈尔滨 150001；2.哈尔滨国安特种设备技术服务有限公司，哈尔滨 150000)

供热企业是电耗大户，若热源动力设备选型不当，很容易造成电能的大量浪费。必需严格按有关规程、标准、规范进行设计、施工，强化施工监管，确保设计、施工质量。供热行业中热源节电节能的潜力无处不在，新技术、新工艺层出不穷，企业开源节流、挖潜增效迫在眉睫。

供热系统；电耗；循环泵；节能

0 前 言

对于供热企业来说，要生存、发展必须充分重视供热质量、经营管理、热费收缴和经济运行等方面的问题，这些问题是互相关联、缺一不可的，否则会给企业的经济效益和社会效益带来不良影响。电耗在供热成本中所占比例很大，目前供热热源系统的电耗过大、电能浪费是一个严重问题。

供热企业的各种水泵、风机、上煤及粉碎、出渣、气力输送、照明等都消耗电能。如果动力设备选型不当，系统设计不合理，极易造成电能的大量浪费。一些先进的供热企业热网循环水泵每平方米面积的电耗只有0.5～0.75 W。但许多企业却超过了3～4倍，电能浪费非常严重。

经多方调查、研究，供热热源目前存在多种节能节电潜力可以挖掘，具体分析如下。

1 锅炉主辅机设备选型

供热锅炉主机设备选型必须与燃料相适应，满足各项要求，确保锅炉热工性能、环保性能、水动力性能最佳。主辅机设备布置应合理，相关辅机选型配置要科学，特别是除尘设备选择既要满足环保要求，又要尽量减少系统阻力损失。烟风道、管道长度、截面积及弯头数量、入口导向等等力求合理，以减少水动力及烟风阻力,满足设计计算要求，降低水泵、鼓引风机类配套功率，降低动力设备运行电耗。

锅炉配套风机应选择高效节能和低噪声的风机，对于大功率风机尽量选择高压风机。风量、风压应根据锅炉的额定出力、燃料品种、燃烧方式和烟风系统的阻力计算数据确定。

2 热网循环泵选择

供热锅炉房的循环水泵是供热系统的心脏，它担负着驱动热媒传递热能的功能，其选用的动力设备匹配是否合理，直接影响着输送效果和能耗的高低。由泵的并联工况可知，单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。但目前许多设计者都习惯选择二用一备、三用一备，甚至多用一备的方式，有时不但达不到所需要流量，而且造成了电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下尽量单台泵运行。因此可根据运行的工况，在同一个热源或热力站中同时选择两种不同型号的水泵。

(1)正确认识水泵并联运行工况

单台泵运行效率要高于多台泵并联运行，但目前较普遍存在多台循环泵同时运行的方式。

如某热电厂首站经过多次技术改造，陆续配备了13台热网循环泵，实际参与运行的循环泵有五六台之多，此现象与节电节能国策背道而驰。目前大功率双吸泵参数完全可以满足选型要求，应力求选择单台泵运行(一备一用)其效率最高。

循环水泵的选择应依据系统热负荷和循环阻力的计算确定，循环水泵的匹配可以选用参数不同的产品，其中一台为设计额定负荷参数，另一台按设计参数的60%选择，使循环水量在50%～100%设计负荷间调节，当循环水量在50%～70%设计负荷运行时，系统阻力会大幅度地缩小，电机配套功率成几何级数降低，节约运营成本，同时为供热系统分阶段进行质调节、量调节和间歇调节创造条件，以满足采暖期不同室外温度下的运行节能要求。

(2)热源循环水泵选择问题

热源的循环水泵必须同时满足热网和热源锅炉安全运行的共同要求，在热水锅炉集中供热系统不应采取一台炉配一台泵，多台炉配多台泵的形式。这样几台泵并联运行后实际上既不能满足锅炉的要求，也不能满足热网的要求，许多工程技术人员认为多台水泵并联运行其流量是各泵铭牌流量之和，实际上绝不是简单的代数和关系。

锅炉的节电节能措施还有很多，如：提高锅炉燃烧效率的各种措施，锅炉增加分层分行分段给煤的措施，防止锅炉水垢烟垢，锅炉鼓引风系统加装变频调速器等。对于热水锅炉采暖重要的是如何实现锅炉在额定循环水量工况下安全运行，节约电能，又不影响热网系统对总循环水量要求。

(3)锅炉与热网循环水量关系

每台热水锅炉在设计中都给定了额定循环水量和供回水温度。锅炉循环水的总阻力损失就是在这个循环水量的情况下计算出来的，一般都不超过0.1 MPa。而整个供热系统的总循环水量是根据系统的供热负荷、管网投资、管网技术状况、运营成本需求来合理确定供回水温差。热网总循环水量往往与几台锅炉额定循环水量之和不同。

热水锅炉的额定循环水量是根据锅炉供回水温差等参数设计得出，且经过水动力计算，是确保热水锅炉安全稳定运行的重要技术条件。若循环水量过大，则锅炉阻力增加，使锅炉水阻力损失大大增加。当锅炉的实际循环水量达到了额定循环水量2倍时，锅炉本体的水循环阻力就是额定阻力损失的4倍，而此时用于克服锅炉水循环阻力的电耗就会是额定电耗的8倍，此时循环泵工作点偏移，电耗增加；循环水量过小，锅炉阻力降低，水动力性能恶化，锅炉会出现过冷沸腾现象，易造成爆管等事故，危及锅炉安全运行，同时循环泵工作点也偏移，流量过大，电机电流增加，易烧毁电机。

如何处理好锅炉与外网循环水量之间的关系相当重要，通常的解决办法是在循环水泵与锅炉的供回水干管之间加设一个旁通管。

例如某锅炉房设置三台58 MW热水锅炉，锅炉供回水温度为130/70 ℃，锅炉理论循环水量约为Gg=800 m3/h，三台锅炉合计流量为2 400 m3/h。若外网的循环水量Gz=4 800 m3/h，调节旁通管调节阀的开度，使流经旁通管的循环水量为2 400 m3/h。而此时锅炉本体的供回水温差为60 ℃，而热网的供水温度实际为锅炉供水温度与系统回水温度的混合，热网运行温度参数为100/70 ℃，此时热网供回水温差为30 ℃，这样锅炉本体的水循环阻力为设计值。

旁通管管径的大小应根据流经旁通管水量的大小来确定，旁通管比摩阻宜选择200～250 Pa，以便同锅炉阻力匹配，降低造价。

提高供回水温差是节电的重要途径，根据热量计算公式：Q=G×C×(Tg-Th)可知，当供热系统向热用户提供相同的热量时，供回水温差△T与循环水量G成反比例关系，即系统的供回水温差越大，则循环水量就越小，水泵的电耗就会相应降低。为了进一步减小供热循环系统的总阻力损失，做到节电节能，供回水温差易选择较大值，可降低一次投资和运行费用。

3 采用变频调速技术

(1)合理采用变频调速技术

采暖期随室外温度变化各阶段需要热负荷不同，严寒季节锅炉热负荷大，鼓引风机、热网循环泵等运行接近额定参数，而在采暖期的初期和末期供热系统热负荷低，锅炉动力设备需要调整运行参数，以往是通过调节风机风门挡板的开度或调整泵出口阀门的开度来实现，这样人为地加大阻力，使动力设备在不同负荷状态下运行，电机功率也基本保持不变，这种“低负荷、高消耗”造成电能的很大浪费。采用变频调速技术可以通过变频调速改变电机的输入频率，进而调整鼓、引风机循环泵的转速实现负荷调节。在实际运行中，可以根据环境温度通过变频器来自动设定鼓、引风机、循环泵最大技术参数，同时调节给煤量，从而达到“低负荷、低消耗”运行的目的，随室外温度变化调节锅炉热负荷，达到节能目的。

供热热源热水锅炉鼓引风机、循环泵等主要耗电设备由工频改为变频调速可实现节能。设备采用变频节电的同时，大大减小了对机械和电网电流的冲击，提高了设备启、停的安全性。采用设备变频技术以后，供热热源节电明显,比单纯工频设备节能30%左右。

(2)不可盲目采用变频技术

变频并不是万能的，加装变频器是在原动力设备特性曲线的范围内实现节电的。变频器的选择，如采用通用型的，其功率应与动力设备电机功率相一致。例如对于流量和扬程同时偏大的泵，也可以采用增加变频器或车削叶轮的方法解决。但对于只是扬程偏高，而流量合适或偏小的泵，只能更换动力设备，不能用加装变频器来实现。因为当电的频率降低时，动力设备的扬程和流量会同时降低，使本来偏小的参数偏差更大。

变频调节必须在原动力设备特性曲线的范围内实现节电。对于那些动力设备型号同实际需要相差甚大，必须重新选型才能达到根本的节电，盲目加装变频器的做法不可取。

4 循环水泵出口不宜加装设止回阀

在给排水系统中，给水泵或排水泵出口设止回阀是必要的。因为这些系统都是开式系统，都是把水由低处往高处送，或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀，则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统，循环水泵的作用是克服网路的循环阻力，使水在网路中循环。当水泵停止工作时，水泵两侧的压强相等，不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力，无谓的消耗电能。热源和换热站的循环水泵出口都可不设止回阀。但直供混水系统的混水泵和回水加压泵，同补水系统与给水系统一样，泵的出口应设止回阀。

对于多台水泵并联安装的情况，按离心水泵操作规程，不工作的水泵应关闭水泵进出口阀门，不需要由止回阀起隔离作用。

5 降低动力设备进出口阻力

动力设备进出口阻力的大小取决于动力设备进出口各种元器件的阻力和进出口管道的阻力。正常情况下，从动力设备入口管与母管连接处到动力设备出口与系统母管的连接处，之间的阻力损失在30～60KPa之间，而实际在供热系统动力设备中，这个阻力多达到50～100 kPa之间。

一般情况下动力设备的出口比进口截面积要小，例如锅炉引风机进口烟气流速在15～20 m/s，出口烟气流速在25～45 m/s；循环泵进口的介质流速在2．5～3 m/s，出口的水流速度一般3～4 m/s， 上述出口介质流速均远远超过了设计值，因此须作扩径处理，降低介质出口流速，在条件许可的情况下，动力设备进出口的管径应尽量加大，减少损耗节约电能。

6 动力设备并联运行问题

动力设备并联运行工况普遍存在，如多台锅炉引风机共用一个烟桥，多台水泵共用一个汇水集箱。下面以多台水泵共用一个汇水集箱为例分析：

循环水泵并联运行时进出口都装设汇水集箱，当总出水管设置在汇水集箱端部时，靠近汇水集箱总出口位置的循环泵(1#)出口与汇水集箱连接处要装设水流导向装置，最好几台并联循环泵出口处三通均装设导向装置，如图1所示。

图1 循环水泵并联三通连接导流装置

若循环水泵并联，靠近汇水集箱总出口位置的循环泵出口与汇水集箱连接处不装设导流装置，如图2所示，当只有1#循环泵运行时，由于泵出口压头相当高，一般都在几十米，此时不设导流装置，进入汇水集箱内的高扬程水柱，直接冲击正前方汇水集箱管壁，然后左右分流，实际上分流到左侧动能是靠左侧封头产生的反作用力，然后向右侧总出口方向流动，此过程也损耗电机功率增加能耗，实际上这台循环泵在此时所消耗的功率并不包括在水泵选型时水泵所需功率范畴之内，因此严重造成了水泵有效性能不足，不能满足供热系统对循环泵参数的需求。

下面分析1#循环泵运行时，再启动2#、3#循环泵的工况：

1#循环泵运行时其进入汇水集箱主流水束形成高强度的水墙，2#、3#循环泵水流欲穿透此水墙势必需要额外多消耗循环泵功率，同样会造成泵有效性能参数降低，也不可能达到泵并联运行时应该满足的参数要求。即使总出口设置在汇水集箱中部也存在着电机功率无谓增加消耗的问题。

通过上述分析还可以扩展到其它动力设备进出口连接不当情况，同样也会无谓地增加系统阻力，必然增加电耗或影响设备性能。几台锅炉共用烟桥时，将会危及到锅炉能否正常运行，因此烟气导流尤为重要。

施工时更有甚者，在动力设备共用一个三通时不仅不安装导流装置，甚至于支管不切割相贯线，将平头管直接插入汇集装置内，个别不负责任者将平头管直抵汇集装置对面管壁，此种施工方式将埋下难以查找的致命隐患。

可见精心设计，严格按有关规程、规定、标准施工，强化施工监管，确保设计、施工质量为重中之重。

7 结 论

在供热行业中热源节电节能的潜力无处不在，需要关注节电节能新技术，逐步做到采用新工艺、开源节流、 挖潜增效、 降低单耗 、科学管理、量化管理，凭借现场科学数据与行业先进节能指标相比较，找出差距与不足，不断升级改造，实施节能改造技术创新。

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MiningHeatingEnergy-savingPotential

LIU Feng-ling, ZHAO Xin-yu

(1.HeilongjianglongpolyTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.Harbin150001,China;2.HarbinGuoanconstructionequipmentTechnologyServicesLtd.Harbin150000,China)

Power consumption of heating enterprises is large, if the selection of heat power equipment properly, it is easy to cause a waste of electrical energy. Must strictly in accordance with relevant rules, standards, specifications for the design and construction, strengthen the construction supervision, to ensure that the design, construction quality.The heating industry in heat energy saving potential is everywhere, emerge in an endless stream of new technology and new process, enterprises, broaden sources of income and reduce expenditure, tapping the potential synergies imminent.

The heating system; Power consumption; Check valve; Circulating pump

10.3969/j.issn.1009-3230.2014.003.010

2013-11-10

：2014-02-10

刘凤玲，女，主要从事供热系统运行管理等工作。

TM621.4

：B

：1009-3230(2014)03-0039-05