以“分布变频泵技术”为特征的供热系统研究

组合使用“分布变频供热系统”和“二级泵供热系统”特别适用于大型集中锅炉房供热系统。利用二级泵系统把热源和一次网柔性的连接方式很好的解决了初、末寒期启动部分锅炉的小流量运行和一次网运行流量的不一致难题，热源和热网之间的连接仅呈现为能量的传递、其流量可以独立运行、互不影响；而利用分布变频供热系统又可以方便的面对供热对象的不断变化，甚至可以启动量调节供热运行，显然这正是大型集中锅炉房节能供热希望的特点。

对于热电联产供热网通常可以直接使用“分布变频供热系统方案”，在利用它原理性节电传输能量优点的同时可以方便的面对用户网的变化、快速的完成热网的粗平衡调节。但对一些特定的热电供热网情况，巧妙使用“分布变频供热系统”和“二级泵供热系统”的组合也会收到很好的效果。

分布变频泵供热系统技术的节电运行原理

分布变频供热系统不同于传统供热系统，它的基本系统特点是把传统供热系统中包含热源和一次网的集中大循环水泵分解为安装在各热力站一次网侧的多个配套了变频控制器的小水泵，如下图1“传统供热系统的一次网循环水泵配置和分布变频供热系统的循环水泵配置”所示。

(a) 传统供热系统；（b）分布变频泵系统

图1 传统供热系统的一次网循环水泵配置和分布变频供热系统的循环水泵配置

由图1可见，配置传统循环水泵供热系统需要在确定了供热系统的水压图基础上通过确定一次网最大循环水量Qmax和满足最不利环路压力要求的系统扬程Hmax后确定。

传统循环水泵的功率N1为式（1）

N1=Qmax ×Hmax   （1）

而对于由各热力站一次网循环水泵组成循环水系统的分布变频

供热系统，其循环水量 由各热力站流量求和确定，式（2）

Qmax=∑Qi=Q1+Q2+…+ Qn    （2）

由各个热力站小循环泵确定的供热水系统总功率N2可由式（3）确定

N2 ＝∑(Qi * Hi)= Q1×H1+Q2×H2+…+ Qn×Hmax   （3）

因此可以得到不等式（4）

N1 ＞N2     （4）

由不等式（4）给出了分布变频供热系统降低了把热能传输到各热力站的电能消耗的工作原理。显然，其节电的本质是解决了集中热源循环泵方案根据最不利环路压力要求的设计带给其余所有热力站过大的资用压力（这些过大的资用压力几乎全部需要安装在各热力站的阀门消耗）。进一步分析表明：比较一个优秀的集中热源循环泵传统设计和分布变频系统设计，仅就水泵装机功率比较集中热源循环泵系统也比分布变频系统多出20％以上，若考虑到实际运行产生的节能效果，实际节约的比例会更大。

二级泵供热系统技术的节电运行原理

热源和热网的运行流量通常是不一致的，并且经常以热网的运行流量为设计依据要求热源与其相适应，而这实际是办不到的。因此就有即造成了电能浪费、又影响了热源高效率运行的结果。

二级泵供热系统结构很好的解决了这个难题。其系统结构如图2所示：

图2   二级泵系统结构方案

分析一座由四台百吨锅炉热源、供热面积500万平米的供热系统的运行。

混合应用分布变频泵技术和二级泵系统技术的供热系统实例

图3是 张家口开发区热力公司的热电联产供热网设计的一个混合使用了分布变频泵供热系统和二级泵供热系统应用实例。实际运行情况表明了这个设计是可靠和实用的。

图3  张家口双热源 “分布变频泵－两级泵”热电联产供热系统方案

图4是朝阳开发区热力公司500万平米锅炉供暖系统和土哈油田140万热网的总体方案，这也是包含了分布变频泵和二级泵系统的柔性供热系统，图中热源是6台80吨往复炉排锅炉（土哈热网的热源是7台20吨链条炉）。

图4土哈油田和朝阳开发区热力公司500万平米锅炉供暖系统的总体方案

综合特点：

1 、分布变频泵技术方案通过在各热力站安装小循环泵的运行方式取代传统的统一大循环泵的运行方式有效的解决了各热力站富裕资用压力造成的大量电能浪费，降低了供热成本；

2 、二级泵技术方案以混水方式实现了热源向热网传递热量的同时解决了热源运行流量长期受困于热网运行流量的难题。从而很好的解决了在供热运行中热网流量超出锅炉额定流量引起的电能浪费。也解决了锅炉可以根据供热量需要的合理组合运行和高效运行问题。

3 、组合应用“分布变频泵技术方案”和“二级泵技术方案”的供热系统在上述优点的支持下实质性的改变成了一种柔性的供热系统。这个系统允许热网可以根据平衡需要，随意调节各热力站的运行流量（也可以在计算机管理系统的统一管理下方便的实现大温差的量调节供热），并且不会出现管道压力大幅度波动的安全问题。

4 、在“分布变频泵技术方案”的支持下，这种组合应用“分布变频泵技术方案”和“二级泵技术方案”的供热系统的热网大局粗平衡调节工作实际上可以随着各热力站循环泵的启动而告完成，大面积过热和过冷的问题将不再会发生！

5 、“分布变频泵技术方案”的使用也自动形成了热网计算机科学化管理体系的控制执行体系，从而有效的支持了热网科学化管理体系的建立和运行。

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