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智能循环水泵指引节能高效经济供热采暖方式

时间:2021-11-5 8:51:54   作者:李承国   来源:注册   评论:0
内容摘要:供热采暖的“初心”就是高效经济采暖。所有采暖系统均由热源、循环水泵外网及采暖用户组成。采暖系统采暖任务是固定的。保证全部用户规定采暖温度前提下,采暖系统运行管理水平不同,循环水泵耗...

供热采暖的“初心”就是高效经济采暖。

所有采暖系统均由热源、循环水泵外网及采暖用户组成。

采暖锅炉生产热能消耗燃料,循环水泵把热能输送到用户消耗电能,电费和锅炉燃料是采暖成本两大要素

每个采暖系统采暖任务是固定的。保证全部用户规定采暖温度前提下,采暖系统运行管理水平不同,循环水泵耗电量,锅炉产热燃料耗量是不一样的。

《锅炉换热站智能化管理》软件智能管理独家优势是:附加计量设备零投资,优化循环水泵智能管理,使锅炉智能高效生产热能,外网精准平衡热能分配,循环水泵高效输送热能,在“热能产用全过程中”实现采暖能源消耗降到最低。

节能高效经济供热采暖方式

全国主要城市采暖设计热负荷指标:

是国家采暖设计运行管理权威部门展示的最新科研成果。

伊春市采暖建筑量化热指标

面积(热负荷)一定系统要高效经济采暖,基础是要准确掌握每栋采暖建筑面积及保温等级(量化热指标)。之后确定系统设计供回水温度,准确量化一、二次系统循环流量热量,热源就能精准生产供应需要热能

伊春市与众多采暖城市一样,采暖热负荷计算时,需要“节能建筑和现有建筑量化热指标”在上表中查不到,但可依靠上表中位置与其接近城市,通过采暖期天数比较求得。

哈尔滨采暖期176天:

节能建筑设计热负荷:33.69w/㎡  现有建筑设计热负荷:52.93w/

伊春采暖期194天:

节能建筑设计热负荷指标:QJ=194/176×33.69=37.14 w/㎡

现有建筑设计热负荷指标:QJ=194/176×52.93=58.34 w/㎡

伊春乌伊岭一次系统,采暖面积616306㎡,其中节能采暖建筑占比25.5%,设计热指标37.14w/㎡,非节能采暖建筑占比74.5 %,设计热指标58.34w/㎡。

  伊春乌伊岭一次网系统加权平均设计热负荷指标:

QBJ=37.14×25.5%+58.34×74.5%=52.93     W/

伊春乌伊岭一次网系统实际工况

伊春乌伊岭一次网系统,按供回水115/70℃温差45℃设计设计循环流量为621m3/h。

该一次采暖系统采用981#循环水泵该泵在工频31.04mH2O扬程,以33.47HZ

变频工作时,水泵《实际流量921.56m3/h》。

这个流量是设计流量621m3/h1.48倍。

一次网按921.56m3/h这个流量运行的结果,系统供回水温度不是设计115/70℃温差45而变成《供回水81/46温差35》。

详细工况参数如001所示。

供热锅炉换热站智能化管理系统软件 

001----35℃温差运行实况

981# 循环水泵                       662#循环水泵智能循环水泵指引节能高效经济供热采暖方式   智能循环水泵指引节能高效经济供热采暖方式

循环水泵量化参数揭示的科学结论

第一:一次热网系统阻力很小》

系统以供回水81/46温差35运行时,981#循环水泵流量921.56m3/h

对应扬程为13.9mH2O。这个扬程就是系统运行921.56m3/h流量时的阻力。

当该系统运行《设计循环流量621m3/h》时,系统设计阻力为:

HJ=12.39/921.562×621.232=6.32   mH2O

   循环阻力与系统内循环流量平方成正比。按此水力计算基本公式,981#循环水泵量化参数,软件程序精准计算出系统《设计阻力6.32mH2O》。

可以说该系统设计阻力是由981#循环水泵测量出来的。

结论是:《一次热网系统阻力很小》!

第二:《配套循环水泵扬程误差过大》 

循环水泵工作原理是:循环水泵流量等于系统设计循环流量,循环水泵

扬程等于系统设计阻力。如此选定的循环水泵与系统需要完全吻合,这样的循环水泵与系统的配套是零误差的标准配套。

系统阻力只有6.32mH2O,而原981#循环水泵扬程为34mH2O说明34mH2O扬程是设计阻力的5.38倍。

就是说:《配套循环水泵扬程误差过大》!

第三:小30HZ变频水泵省电预期

在阻力很小系统上,一次循环水泵以N频率变频运行时:水泵流量与(N/50)成正比;水泵扬程与(N/50)2成正比;水泵功率与(N/50)3正比

当水泵以N>30HZ变频运行时,水泵功率以(N/50)3规律降低省电预期巨大当水泵以N<30HZ变频运行时,水泵功率不再以(N/50)3规律降低,省电预

变小,这是因为这时水泵电机功率因数和效率降低很多所致 

    也就是说在阻力很小系统上,以N<30HZ变频运行实现省电意义不大。  

锅炉供回水温差与锅炉效率的关系

一次网低温回水进锅炉加热炉堂内高温区水冷壁管回水得热多,水比重变轻上升炉堂内低温烟气管内低温水得热少,水的比重大下降进入炉内回水形成上下流动的自然循环。

锅炉加热流量与锅炉供回水温差成反比。流量越大供回水温差就越小,流量越小供回水温差就越大。

锅炉加热流量炉内自然循环流动强度成反比锅炉加热流量越小锅炉供回水温度差越大炉内自然循环流动强度就越大,锅炉运行效率越高。

锅炉加热流量是锅炉额定流量时锅炉水冷壁管内壁,形成一薄水膜,管中形成一气柱或气泡串的“膜态流动”。这时炉内自然循环流动强度达到最佳,热水锅炉热效率达到最高值。

130/70供回也就是60热水锅炉额定热效率为85%。是指锅炉以60温差工作时,水冷壁管流体是“膜态流动”。炉外看不见“膜态流动”,但看得见“膜态流动”供回温度为130/7060

也就是说,燃煤燃油燃气热水锅炉,炉外部仪表所示锅炉工作参数是额定供回130/7060时,热水锅炉就以额定的高效率85%在工作。

再次明确,热水锅炉的额定供回温及温差指示锅炉在高效率工作。

在此之前,锅炉效率关注及措施集中在炉膛内燃烧是否充分、受热面管子内外烟垢水垢热阻,均是受热面外影响传热不利因素。

但对流体流态(锅炉供回水温差),对锅炉效率影响无认识,也无管理措施。因此,锅炉加热流量(锅炉供回水温差)是自由放任的。结果是锅炉加热流量(锅炉供回水温差)远离锅炉额定流量(锅炉额定供回水温差)致使锅炉低效工作成为常态。

锅炉供热一次网供回水温差

《一次网锅炉加热锅炉额定流量时,锅炉就以额定最高效率工作》,坚定支持该理念,一次网供回水温差设计及管控,必须与锅炉额定供回水温差相同。

乌伊岭锅炉工作参数为《供回水115/70℃温差45℃》时,

系统运行循环流量为621m3/h,阻力6.32mH2O,锅炉效率80%。

乌伊岭锅炉工作参数为《供回水130/70℃温差60℃》时,

系统运行循环流量为466 m3/h阻力3.56mH2O,锅炉效率85%

乌伊岭锅炉实际工作参数为《供回水81/46温差35℃》时,

系统运行循环流量为921.56m3/h阻力13.9mH2O锅炉效率70%

一次网按锅炉额定供回水温度及温差设计管控好处:

一是:一次系统设计循环流量及对应阻力降到最低,循环水泵耗电最小。

二是:一次系统设计气温热负荷最大时,锅炉按额定流量额定高效运行采暖,实现节省燃料最大化。

为什么必需优化循环水泵?

乌伊岭等众多一次网运行实践表明,“阻力很小系统上扬程过大循环水泵”变频调节系统运行流量很难精准达到要求,因而使大多锅炉还在低效工作。

因此,对“扬程过大循环水泵”必须优化。优化核心目标:

就是在保证水泵必需能力同时,使水泵电机最小。也就是在优化水泵时防止水泵投资浪费,防止循环水泵有过多能力储备。

循环水泵储备能力过多,使用时必然产生流量偏移程度过大,电能浪费加大;

循环水泵储备能力过多,在快速精准工况调节带来种种不便和“麻烦”。

智能循环水泵指引节能高效经济供热采暖方式 

002----60温差运行工况(662#水泵)

一次系统优化循环水泵

“6.32mH2O设计阻力”很小系统,说明实际供回水管径很大。这是该系统建设时期管网投资很大的结果。说明该系统本身有省电节能运行资源。

这种本身就有节省电能的资源,是“前人栽树后人乘凉”的资源,恰当选用低扬程循环水泵实现省电,该效益系统“独享”的“红利”。

面对系统的这种资源,听之任之不作为,坚持使用扬程过大循环水泵”运行,“红利”将是“灾难”,巨大电能燃料浪费年复一年长期发生。

优化循环水泵方法:

已知:乌伊岭一次网锅炉工作参数《供回水130/70℃温差60℃》,一次

系统按此参数设计时:

设计循环流量466m3/h    系统设计阻力3.56mH2O

按此参数选择循环水泵型号,优化循环水泵编号为662#

662#水泵额定流量672m3/h  额定扬程9 mH20效率78%  电机30KW

虽然662#水泵电机很小只有30kw该水泵额定流量和扬程均大于设计参数,水泵能力有保证。

优化循环水泵的最佳工况

662#循环水泵工况不调节运行,就相当于在《设计循环流量466m3/h 设计阻力3.56mH2O系统662#循环水泵额定扬程9 mH20运行,同样形成高扬程循环水泵在低阻力系统上运行。后果是流量远大于设计流量运行。

662#循环水泵工况调节,水泵以工频9mH20扬程40HZ变频运行时,水泵《流量537m3/h扬程5.76 mH20》工况工作。这时:

优化循环水泵按系统需要流量高效工作,系统供回水温度100/40温差60系统锅炉加热流量537m3/h供回水温差60℃锅炉高效工作。

这就是优化循环水泵最佳工况。如002--60℃温差所示。

优化循环水泵最佳工况实现的效益

把200KW981# 循环水泵 优化为30KW662#循环水泵工况调节:

就是:981#循环水泵《运行流量921.56m3/h扬程13.9 mH20》工况:

变为:662#循环水泵《运行流量537.6m3/h 扬程5.76 mH20》工况:

优化循环水泵最佳工况省电效益:

662#水泵节电:⊿N=(0.57-0.105)×616306=286582   KWH

662#水泵节电%:⊿N%=(0.57-0.105)/0.57=81.58   %

国家电力部门生产一度电,平均标煤消量为0.35kg。乌伊一次系统一个采暖期节省286582度电,相当于减少100303.7kg标煤耗量,也就是减少对应温室气体排放。

水泵节电宏观效益:一个采暖期电费支出两个采暖期还用不完。采暖系统循环水泵节电,使系统的平米节省标煤达到0.163kg/㎡

优化循环水泵锅炉高效率运行效益:

 就是:981#循环水泵《运行流量921.56m3/h扬程13.9 mH20,锅炉供回水81/46温差35℃》工况时,锅炉的实际效率为70%。

变为:662#循环水泵《运行流量537.6m3/h 扬程5.76 mH20,锅炉供回水100/40温差60工况,锅炉的工作效率为85%。

优化循环水泵锅炉效率有5%~15%的提升空间。

锅炉效率70%时:采暖期标煤耗量30649.7 t

锅炉效率75%时:采暖期标煤耗量28606.4 t

锅炉效率80%时:采暖期标煤耗量26818.5 t

锅炉效率85%时:采暖期标煤耗量25240.9 t

优化循环水泵提高锅炉效率,每提高5%也就是节省燃煤5%,这对采暖锅

炉来说就是一个很大台阶。采暖期标煤耗量从30649.7 t降低到28606.4 t,浄降低2043.3t,系统平米节省标煤达到3.315kg/㎡。

采暖热水锅炉低热效率运行很普遍

伊春乌伊岭一网锅炉实际供回水81/46温差35说明该系统锅炉工作热效率远低于锅炉额定效率。

整个北方采暖区域一次系统中,29MW以上工作参数130/7060燃煤燃气燃油热水锅炉额定效率均在85%及以上。但锅炉实际供回水参数乌伊岭锅炉供回水参数类似说明普遍锅炉均以“小温差”低效率费煤状态工作。

一次锅炉普遍“小温差”低热效率运行

说明近二十多年来普遍的设计师、采暖理论专家及供热企业的专业高管,在采暖专业的管理平台上,接受、默认、认可、习惯、止步于:“一次热网就按115/7045设计,或者以更低的供回水温差运行管理,根本无视一次网锅炉额定工作参数高效工作要求。

于是,普遍采暖锅炉低热效率浪费燃料工作,正是现实采暖的国情。

本例是实现采暖智能化管理高效经济模板:循环水泵省电81.58%,锅炉热效率有望提高5%~15%以上。

对供热公司,所有节省燃煤和电费是供热公司淨利润。

我国承诺2030年前碳达峰2060年前“碳中和”所有节省燃煤和电费措施,碳达峰碳中和”承诺面前,供热采暖行业主体责任和标准答卷


齐齐哈尔铁路工程学校 退休高级讲师   李承国

手机13069992505   QQ:616882362   水泵专家 


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