高穩(wěn)防腐成套供熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及成套集中供熱技術(shù)，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]1.供熱行業(yè)現(xiàn)狀
[0003](I)能源浪費嚴重。
[0004]現(xiàn)有供熱系統(tǒng)的水力不平衡，是導(dǎo)致現(xiàn)有供熱系統(tǒng)冷熱不均的重要原因，也是至今仍然困擾供熱行業(yè)的老大難問題，其造成的熱能浪費一般為20?30%，有的高達40?50% ;其造成的電能浪費一般為20?40%，有的高達50?70%。
[0005](2)運行模式單一。
[0006]現(xiàn)有供熱系統(tǒng)，無論是間供一次系統(tǒng)、間供二次系統(tǒng)，還是直供系統(tǒng)，均是采用“大流量小溫差”運行模式?，F(xiàn)有間供一次系統(tǒng)，單位面積水流量一般約為0.8?1.5kgH20，一次供/回水溫度一般約為61?85°C /43?55°C ;—次供回水溫差一般約為18?30°C ;現(xiàn)有間供二次系統(tǒng)或直供系統(tǒng)，單位面積水流量一般約為2.4?4.5kgH20，二次或直供供/回水溫度一般約為46?60°C /40?50 °C ;二次或直供供回水溫差一般約為6?10°C。
[0007](3)鍋爐低溫腐蝕難以避免。
[0008]由于煤、石油、天然氣等燃料中均含有硫，燃燒時通常會產(chǎn)生硫氧化物，硫氧化物與水蒸氣結(jié)合后即形成硫酸蒸汽。當(dāng)鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于硫酸蒸汽的凝結(jié)點(稱為酸露點)，就會在其表面形成液態(tài)硫酸(稱為結(jié)露)。在應(yīng)用鍋爐的行業(yè)中，鍋爐尾部受熱面由于結(jié)露而引起的腐蝕一般一至兩年即會發(fā)生，這是一個世界性難題。在供熱行業(yè)中，現(xiàn)有間供一次回水溫度一般約為43?55°C，其鍋爐尾部受熱面金屬壁面溫度一般約為53?65°C ;現(xiàn)有直供回水溫度一般約為40?50°C，其鍋爐尾部受熱面金屬壁面溫度一般約為50?60°C。鍋爐煙氣酸露點溫度在62°C以上，故現(xiàn)有供熱系統(tǒng)鍋爐尾部受熱面結(jié)露及腐蝕難以避免。
[0009]2.現(xiàn)有供熱系統(tǒng)
[0010](I)水力穩(wěn)定性差、靜態(tài)水力平衡難以實現(xiàn)。
[0011]靜態(tài)是指供熱工況(如溫差、溫度、壓力、流量等)不變的狀態(tài)。系統(tǒng)試運行(未供熱)時，系統(tǒng)可能在“靜態(tài)”下運行。
[0012]熱水熱網(wǎng)的水力穩(wěn)定性是指熱網(wǎng)中各熱用戶在其他熱用戶流量改變時，保持本身流量不變的能力。通常用熱用戶的水力穩(wěn)定性系數(shù)y來衡量熱網(wǎng)的水力穩(wěn)定性，y =[Δ Py/ ( Δ Pw+ Λ Py) ] 1/2，其中Λ Py為熱用戶在正常工況的壓力損失；Λ Pw為熱網(wǎng)正常工況下的熱網(wǎng)干管的壓力損失，水力穩(wěn)定性系數(shù)y的極限值是I和0，數(shù)值越大穩(wěn)定性越好，數(shù)值越小穩(wěn)定性越差。
[0013]現(xiàn)有間供一次熱網(wǎng)，換熱站水力穩(wěn)定性系數(shù)y —般約為0.30?0.85 (遠端小近端大)；現(xiàn)有間供二次或直供熱網(wǎng)，熱用戶樓棟水力穩(wěn)定性系數(shù)I 一般約為0.35?0.90 (遠端小近端大)。
[0014]由此可知:現(xiàn)有供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)水力穩(wěn)定性差，遠近差別明顯；熱用戶之間相互耦合、相互干擾，調(diào)試難度大，故靜態(tài)水力平衡難以實現(xiàn)。
[0015](2)系統(tǒng)阻力不恒定、動態(tài)水力平衡無法實現(xiàn)。
[0016]動態(tài)是指供熱工況(如溫差、溫度、壓力、流量等)發(fā)生改變的狀態(tài)。正常供熱時，系統(tǒng)基本上都是在“動態(tài)”下運行。
[0017]在熱水供熱系統(tǒng)中，由于水在循環(huán)過程中散熱冷卻，故供水和回水存在溫度差，從而產(chǎn)生了密度差，這種由密度差產(chǎn)生的循環(huán)動力稱為自然循環(huán)動力，由水栗提供的強制循環(huán)動力稱為機械循環(huán)動力。在機械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)動力主要是由水栗提供，同時也存在自然循環(huán)動力。
[0018]由于供熱系統(tǒng)的供回水溫差是經(jīng)常變化的，故熱用戶樓內(nèi)自然循環(huán)動力也是經(jīng)常變化的，熱用戶樓內(nèi)自然循環(huán)動力的變化一般約為0.03?0.3mH20，樓棟越高，樓內(nèi)自然循環(huán)動力的變化越大。
[0019]由此可知:熱用戶樓內(nèi)系統(tǒng)阻力不恒定。由于熱用戶樓棟高度不一致，故樓與樓之間、戶與戶之間的阻力比例關(guān)系、系統(tǒng)供回水壓線、循環(huán)栗工作點均在不斷改變，而現(xiàn)有供熱系統(tǒng)無法適應(yīng)這種多層次、累計疊加的影響，故動態(tài)水力平衡無法實現(xiàn)。
[0020](3)供水溫度相同、無法滿足多樣化熱用戶的不同需求。
[0021]—方面，采暖方式已呈現(xiàn)多樣化，如暖氣片采暖、地板采暖、空調(diào)暖風(fēng)采暖等?’另一方面，圍護結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)多樣化，有未節(jié)能建筑、一步節(jié)能建筑、二步節(jié)能建筑、三步節(jié)能建筑、四步節(jié)能建筑等。在同一供熱系統(tǒng)中，多樣化的熱用戶同時存在，不同的熱用戶要求提供不同的供水溫度，而現(xiàn)有供熱系統(tǒng)只能為所有熱用戶提供同一的供水溫度，故現(xiàn)有供熱系統(tǒng)無法滿足多樣化熱用戶的不同需求。
[0022]3.現(xiàn)有水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)。
[0023](I)節(jié)流式:閥門調(diào)節(jié)。
[0024]節(jié)流式水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，是現(xiàn)有供熱系統(tǒng)普遍采用的水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，然各種閥門調(diào)節(jié)都有自身的缺陷，具體情況如下:
[0025]①靜態(tài)平衡閥。
[0026]靜態(tài)平衡閥其流量調(diào)節(jié)靠人工手動完成，“系統(tǒng)阻力不變”是其前提條件，對于間供二次系統(tǒng)或直供系統(tǒng)而言，靜態(tài)平衡閥一般安裝在過熱支路上，由于熱用戶樓內(nèi)的供回水溫差是經(jīng)常變化的，從而導(dǎo)致熱用戶樓內(nèi)自然循環(huán)動力發(fā)生改變，故事實上，系統(tǒng)阻力是經(jīng)常變化的，靜態(tài)平衡閥以“不變”對系統(tǒng)的“萬變”，故靜態(tài)平衡閥只能對管網(wǎng)進行粗調(diào)節(jié)。
[0027]熱用戶樓內(nèi)各干管及進戶支管往往因施工、操作、調(diào)試、經(jīng)濟等方面的原因而無法安裝靜態(tài)平衡閥，所以熱用戶樓內(nèi)的垂直失調(diào)和水平失調(diào)往往難以從根本上得以解決。
[0028]現(xiàn)有供熱系統(tǒng)，無論是間供一次系統(tǒng)、間供二次系統(tǒng)，還是直供系統(tǒng)，其水力穩(wěn)定性均很差，故調(diào)試難度大，供熱系統(tǒng)規(guī)模較大時，靜態(tài)平衡閥一般難以解決其水力不平衡問題。
[0029]②動態(tài)平衡閥(壓差控制閥或流量控制閥)。
[0030]壓差控制閥和流量控制閥的工作原理都是“由彈簧力來平衡壓差力”，不同之處是壓差的取點不同而已，壓差控制閥為熱用戶供回水的壓差，流量控制閥為閥門本身的進出口壓差。
[0031]由于供熱環(huán)境潮濕，彈簧易受潮生銹，同時如彈簧的材質(zhì)差或熱處理工藝有問題，彈簧往往易產(chǎn)生蠕變，使其應(yīng)力發(fā)生松弛，故時間稍長，彈簧力就會發(fā)生改變，原設(shè)定的壓差就會變化，其流量也會隨之發(fā)生變化；停供期間，壓差力變成零，在彈簧力的作用下閥門開度減少，而我國的供熱系統(tǒng)幾乎全部均未采用濕法保養(yǎng)，閥桿與閥桿孔之間易生銹卡死，待到下次供熱時，閥桿已無法動作，其原有的自動調(diào)節(jié)功能已不復(fù)存在，而閥門開度減少后，熱用戶就會出現(xiàn)不熱的現(xiàn)象。故動態(tài)平衡閥一個采暖期內(nèi)有一定效果，一個采暖期后就可能產(chǎn)生負面效果。
[0032]③電動調(diào)節(jié)閥。
[0033]電動調(diào)節(jié)閥通常安裝在換熱站的一次側(cè)，用于一次網(wǎng)的水力平衡調(diào)節(jié)，一般由二次供水溫度控制一次電動調(diào)節(jié)閥的開度(即流量)，由于現(xiàn)有供熱系統(tǒng)水力穩(wěn)定性差，各換熱站一次相互耦合、相互干擾，其參數(shù)的設(shè)定和整定難度很大，包括源參數(shù)(如二次網(wǎng)溫度)的設(shè)定、PID (比例、積分、微分的簡稱)控制器的參數(shù)整定，如設(shè)計不合理，整個一次網(wǎng)就會產(chǎn)生劇烈的振蕩。據(jù)調(diào)查:60?70%的電動調(diào)節(jié)閥均人為設(shè)定開度(相當(dāng)于靜態(tài)平衡閥)，而無自動調(diào)節(jié)功能，有的干脆將其廢棄不用。
[0034]總之，用上述閥門進行水力平衡調(diào)節(jié)時，在某種程度上能起一定作用，但在調(diào)節(jié)時，均是不同程度地關(guān)小閥門，形成阻力元件，增加了被調(diào)管路的阻力，造成現(xiàn)有管道資源的浪費，增加了循環(huán)栗的無效電耗。
[0035](2)有源式:水栗變頻。
[0036]①間供一次網(wǎng):兩級栗混水分布式水栗變頻技術(shù)。
[0037]原理:與閥門節(jié)流水力平衡調(diào)節(jié)技術(shù)相比，其特點是:以栗代閥，實行“自助餐”。一級栗(主循環(huán)栗)，負責(zé)鍋爐房總站內(nèi)部的水循環(huán)，其流量為鍋爐的額定流量，其揚程為鍋爐本體及與之對應(yīng)的管道及閥門阻力之和，一般安裝在鍋爐房總站內(nèi)。二級栗(分循環(huán)栗)，負責(zé)一次外網(wǎng)及換熱站內(nèi)一次側(cè)的水循環(huán)，其流量為各換熱站所需一次水流量，其揚程為換熱站內(nèi)一次側(cè)阻力和本站與鍋爐房(或熱源)之間一次外網(wǎng)阻力之和，一般安裝在各換熱站內(nèi)?；焖褪且患壚?、二級栗供回水由混水管(或混水缸)進行連接，混水管是該系統(tǒng)一次網(wǎng)的定壓點，一般可設(shè)在鍋爐房總站內(nèi)。分布式變頻，即一級栗、二級栗的運行均是由變頻器進行控制。
[0038]優(yōu)點:節(jié)電率一般為40%左右；能解決各換熱站之間的熱量分配問題；一級栗(主循環(huán)栗)與二級栗(分循環(huán)栗)之間的流量匹配問題，可通過加裝混水管(或混水缸)予以解決，確保鍋爐(熱源)在額定流量下運行，提高了系