熱水供熱系統(tǒng)的定壓方式

1、山西科技 s h a n x i s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y 2 0 0 4 年第 6 期1 1 月 5日出版 應用技術(shù) 熱水供熱 系統(tǒng) 的定壓方式 孟 萍 ( 太原市熱力公司) 摘要： 文章簡述了熱水供熱系統(tǒng)定壓必須滿足的要求， 分析了幾種定壓方式的優(yōu)缺點。 關鍵詞： 定壓； 補水； 熱水供熱系統(tǒng) 中圖分類號 ： t k 2 8 4 1 文獻標識碼 ： a 文章編號： 1 0 0 46 4 2 9 ( 2 0 0 4 ) 0 6 9 30 3 隨著集中供熱 的日益普 及， 系統(tǒng)管 網(wǎng)的定壓 ， 對確保供熱 系統(tǒng)的安全可靠運行起著十分重要的作

2、用。 1 概述 為了保證熱水供熱系統(tǒng)的安全可靠運行， 在制訂系統(tǒng)水壓 圖時， 無論系統(tǒng)運行或停運時必須滿足以下幾個要求： a ) 與熱網(wǎng)直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)( 包括熱力站后與熱 網(wǎng)間 接連接的供暖系統(tǒng)， 下同) ， 底層散熱器所承受的靜水壓力應不 超過散熱器的承壓能力。我 國一些 舊型鑄鐵 散熱器 的承壓能 力約為 0 4 m p a 。 b ) 在熱網(wǎng)及與它連接 的用戶系統(tǒng)內(nèi) ， 不會發(fā)生汽化情況。 即任一點的壓力應不低于該水溫下 的汽化壓力。此時 系統(tǒng)靜 壓要大于或等于系統(tǒng)最高點與熱力站( 或熱源) 的標高差加上 高溫水的汽化壓力。表 1 是各種水溫的汽化壓力， 為安全起 見， 一般加上

3、3 0 p a 5 0 p a 的富余值。 表 i 汽化壓力 水溫 l o 0 l l o 1 2 0 l 3 o l 4 0 l 5 o 汽化壓力 l 0 4 p a o 4 6 1 0 3 l 7 6 2 6 9 3 8 6 c ) 供暖系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)或停運時 ， 其 回水管的壓力水頭都必須 高于用戶系統(tǒng)的充水高度， 以防系統(tǒng)倒空吸入空氣， 破壞正常 運行和腐蝕管道 ， 因此熱水供熱系統(tǒng)在設計時就應設定系統(tǒng)的 靜壓， 保持定壓點壓力恒定。 2 定壓方式 2 ， 1 用開式高位膨脹水箱以保持 系統(tǒng)的靜壓( 見 圖 1 ) 這種方式一般用于低溫水 系統(tǒng) ( 送水溫度小于 1 0 0 c) ， 其

4、優(yōu)點是裝置簡單， 壓力穩(wěn)定， 省電， 能同時滿足系統(tǒng)溢水及補水 的要求。但開式膨脹水箱的最低水位， 應高于熱水系統(tǒng)最高點 l m以上， 并需在循環(huán)水泵停止運行時系統(tǒng)不汽化， 必須高位布 置， 應安裝于系統(tǒng)最高建筑的屋頂上， 并在熱力站( 鍋爐房) 設 有補水和溢水的聲光訊號裝置 ， 這樣就限制了它的使用場合。 2， 2補給 水 泵補 水 定 壓 1 ) 利用壓力調(diào)節(jié) 閥維持定壓 ( 圖 2 ) 。當系統(tǒng) 正常運 行 時 ， 通過閥后壓力調(diào)節(jié) 閥的作用 ， 使補給 水泵連續(xù)補給的水量 與系統(tǒng)的泄漏水量相適應 ， 從而維持系統(tǒng)動水壓曲線 的位置。 當系統(tǒng)泄漏水量大時， 定壓點的壓力下降， 調(diào)節(jié)閥開

5、大， 讓補給 水泵送出較多的水量入系統(tǒng)， 維持壓力不變 ； 反之 ， 則調(diào)節(jié)閥關 小， 補給水泵送入系統(tǒng)的水量減小。如果系統(tǒng)的壓力過高， 則 孟萍， 女， 1 9 7 0 年 出生， 1 9 9 2年畢業(yè)于太原理工大學， 工 程師， 0 3 0 0 0 1 ， 太原市康 樂街 3 0號 收 稿 日期 ： 2 0 0 40 7 2 8 通過安全閥泄水降壓。系統(tǒng)循環(huán)水泵停運時， 同樣維持系統(tǒng)必 須的靜壓。可見此方案的補水箱不必高架且供回水管水壓線 的位置可以不受靜壓線高度的約束， 但一旦停電， 就不能保持 靜壓線的高度， 因而會產(chǎn)生用戶系統(tǒng)頂部汽化和倒空的問題， 故需采取緩 解系統(tǒng) 出現(xiàn)汽化的措施

6、。 圖 i 高位膨脹水箱定壓圖 l 一高位膨脹水箱2 一循環(huán)水泵 3 一換熱器4 一熱用戶 圖 2 壓力調(diào)節(jié)閥維持定壓補水泵連續(xù)補水定壓圖 1 一給水箱2 一補給水泵3 一閥后壓力調(diào)節(jié)閥 4 一循環(huán)水泵5 一換熱器6 一安全閥7 一熱用戶 2 ) 利用水泵變頻調(diào)速定壓 ( 圖 3 ) 。通過壓 力變送 器將 循環(huán)水泵入 口的壓力信號( 供暖系統(tǒng)定壓點的壓力信號 ) ， 反饋 給調(diào)速器， 與給定壓力比較后， 其差值經(jīng)調(diào)速器運算送出結(jié)果， 改變補給水泵電機輸入電路的頻率， 以調(diào)整水泵電機的轉(zhuǎn)速， 從而改變補水泵的流量。當循環(huán)水泵入 口壓力低于給定壓力 較大時， 供電頻率增加， 電機轉(zhuǎn)數(shù)提高， 補給

7、水泵流量增大， 因 而循環(huán)水泵入口壓力升高。其和給定壓力的差值減小， 供電頻 9 3 維普資訊 http:/ 山西科技 s he n si s c i e n c e a n d f e c hn o l o g y 2 0 0 4年第 6期1 1月 5日出版 率減小， 電機轉(zhuǎn)數(shù)降低， 補給水泵流量也隨之下降， 避免循環(huán)水 泵入 口壓力升高過大 ， 從而使補給水泵的流量與給定壓力之間 始終處于很好的協(xié)詞關 系， 確保系統(tǒng) 靜壓穩(wěn)定 。這樣 ， 通 過變 頻調(diào)速 ， 改變水泵的流量， 保證 了定壓點的設定壓力不變 ， 實現(xiàn) 了自動定壓補水 ， 采用微機控制 自動調(diào)速 ， 其 自動化程度高 ， 運

8、 行可靠 ， 無需專人管理。 圖 3變頻 調(diào)速 補水 泵定 壓 l 一換熱器2 一循環(huán)水泵3 一補給水泵 4 一壓力變送器5 一變頻調(diào)速器6 一熱用戶 7 補給水箱閥8 一安全閥9 一逆止悶 3 ) 補給水泵間歇 補水定壓( 圖 4 ) 補給水泵的啟動和 停止運行是由電接點式壓力表控 制的。當壓力表的指針到達 相當于設定壓力的上限時， 補給水泵停止運行 ， 而當循環(huán)水泵 入口壓力下降到設定壓力的下限時， 補給水泵就重新啟動補 水?？梢?， 此種定壓方式 的水壓 線是在上 限和下 限之問變化 的， 補給水泵則是間歇運行的。通常取上 、 下限的波動范圍 為 5 0 k p a 左右 ， 不宜過小 ，

9、 否則電接點壓力表觸點開關動作過 于頻 繁而易于損壞。 可見問歇補水定壓方式要比連續(xù)補水定壓方式設備簡單 ， 少耗電能， 但其動水壓曲線上、 下波動欠穩(wěn)定， 故一般間歇補水 定壓方式宜用在系統(tǒng)規(guī)模不大， 供水溫度不高、 系統(tǒng)漏水量較 小的供熱系統(tǒng)； 對于系統(tǒng)規(guī)模較大， 供水溫度較高的供熱系統(tǒng)， 應采用連續(xù)補水定壓方式 。 4 ) 定壓點設在旁通管處的補給水泵定壓方式( 圖 5 ) 。 以上三種補水方式 的定壓點均設在循環(huán)水管的入口端， 系統(tǒng)運 行時， 動水壓線均比靜水壓線高， 為適當降低系統(tǒng)的運行壓力 和便于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力工況， 可采用定壓點設在旁通管的連續(xù) 補水定壓方式。如 圖 5 ， 在

10、系統(tǒng) 的供 、 回水干 管之 間連接一根 旁通管， 利用補給水泵使旁通管 j 點保持符合靜水壓線要求的 壓力。在循環(huán)水 泵運行時 ， 當定 壓點 j 點 的壓力低 于控制值 時， 壓力調(diào)節(jié)問打開， 補水量增大， j 點壓力升高； 當j 點壓力高 于控制值時 ， 壓力調(diào)節(jié)闊關小 ， 補水量減少 ， j 點壓力下降 當 壓力偏高時 ， 泄水壓力調(diào)節(jié) 閥扣 開 ， 泄放系統(tǒng)中部分 水。當循 環(huán)水泵停運時， 整個 系統(tǒng)壓力先達到運行時的平均壓力然后下 降， 通過補給水泵補水， 使整個系統(tǒng)壓力維持在定壓點 j 的靜 壓力?？梢姡?此時適當?shù)亟档土诉\行時的動水壓線， 循環(huán)水泵 吸入端的壓力低于定壓點 j

11、的靜壓力。同時通過調(diào) 節(jié)旁通管 9 4 一f ： 的兩個閥門 m和 n的開度 ， 可控制系統(tǒng)的動水壓線 升高或 降低。如關小 n l ， 旁通管段 b j 的壓降增大， j 點壓力降低， 壓力 調(diào)節(jié)閥打開 ， 作用在 a點的壓 力升高 ， 整個系統(tǒng) 的動水壓線升 高。如閥門 n l 全關， 則 j 點壓 力和 a點壓力相等 ， 系統(tǒng)的整個 動水壓線都高于靜壓線。反之 ， 如關小閥門 n ， 則 系統(tǒng) 的動水 壓線可降低。因此， 此種定壓方式， 對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行壓力， 具 有較大的靈活性。但旁通管使得循環(huán)水泵的計算流量增加， 要 多消耗些 電能。 圖 4 補水水泵間歇補水定壓方式示意圖 一補給水

12、箱2 一補給水泵3 一安全閥4 一換熱器 5 一循環(huán)水泵6 一電接點壓力表7 一熱用戶 圖 5 旁通管定壓點補水定壓方式示意圖 1 一裝霞( 鍋爐或換熱器 ) 給水箱2 一 網(wǎng)絡循環(huán)水泵 3 一泄水凋節(jié)閥4 一壓力泄水調(diào)節(jié)閥5 一補給水泵 6 一補給水箱7 一熱用戶 采用補給水泵定壓時， 補給水泵的流量 ， 主要取決于整個 系統(tǒng)的泄漏水量。閉式熱水熱力網(wǎng)的補水率 ， 不宜大于總循環(huán) 水量的 l ， 但在選擇 補給水泵時， 其流量應根據(jù)供熱 系統(tǒng)的 正常補水量和事故補水量來確定 ， 一般取正常補水量的 4 倍計 算。對開式熱水供熱系統(tǒng)， 則應根據(jù)熱水供應最大設計流量和 系統(tǒng)正常補水量之和確定 。

13、補給水泵的揚程 ， 應根據(jù)保證水壓 圖靜壓線的壓力要求確定。補給水泵 的臺數(shù) ， 宜選用兩 臺， 正 常時一臺工作 ， 事故時兩臺全開 。 2， 3利 用 自動 穩(wěn) 壓補 水設 備 定壓 將其安裝在系統(tǒng)的回水干管上 ， 使補水管與軟水箱相接： 采用此套設備定壓不需設補水泵。當循環(huán)水泵運行時 ， 系統(tǒng) 由 于有滲漏失水， 則回水壓力降低， 此壓力信號經(jīng)壓力傳感器， 通 過 自動控制箱 ， 將該設備的補水控制閥關小， 因而此設 備與循 環(huán)水泵之間的 回水管段 的壓力下降 ， 低于軟化水箱水 面壓力 2 0 k p a 3 0 k p a ， 在此壓差的作用下 ， 軟水箱里 的水通過止 閥被 送入回

14、水管中， 隨著補水量的增加， 系統(tǒng)壓力上升， 當達到設定 值后， 補水控制閥開啟， 停止補水。當系統(tǒng)因水( 下轉(zhuǎn)第9 6頁) 維普資訊 http:/ 山西科技 s h a n x i s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y 2 0 0 4 年第 6 期l 1 月 5 13出版 設計和制造帶來一些困難。有些焦爐因為在選材和設計上存 在問題 ， 已出現(xiàn)了開裂的現(xiàn)象 ， 爐 門結(jié)構(gòu)的合理性 已引起 了很 多部門的注意， 因此 ， 要注意設置減應力孑 l 、 槽 ， 以緩解熱應力 對爐門壽命的影響。爐門的材質(zhì)建議選用 r u 3 3 4 0 鑄鐵。 上爐門由于不

15、經(jīng)常開啟 ， 目前還沒有一座焦爐設有專門的 啟門裝置。下爐門的開啟機構(gòu)通常設置在推焦車和熄焦車上， 這使得車輛的結(jié)構(gòu)比較龐大， 并且一車完成兩個動作， 影響了 作業(yè)時間。如果在有條件的情況下 ， 可以考慮在護爐鐵件上設 置簡易、 實用的開啟門設施。 由于爐門平面較大， 受熱后容易產(chǎn)生變形 ， 下爐 門在關閉 時與護爐鐵件間的密封就成為一個較難解決的 問題。以往在 常規(guī)機焦爐上普遍使用的搗打刀邊式密封， 在這里顯得不太實 用。 目前 ， 很多爐 門采用 了石棉條密封 ， 再輔助以泥漿勾縫 ， 效 果較為理想 ， 但還是顯得有些落后。爐門與護爐鐵件的靠 緊主 要依其 自重， 爐門托座與爐門掛軸間設

16、有滾輪 ， 由于這里的溫 度較高、 空間較小， 滾輪設計有局限性， 滑動不太順暢， 還需要 進一步的改進。 2 3 耐 火材料的選擇 最早的設計， 主要用材是高鋁磚， 由于硅磚具有荷重軟化 點高， 抗蠕變能力強等優(yōu)點， 現(xiàn)在大都選用了焦爐硅磚。根據(jù) 耐火材料的特性 和用途不同 ， 焦爐各部位的選材亦有所不 同。 一般碳化室主墻 、 底部 、 碳化室拱頂 、 爐底火道及 四聯(lián)拱采用硅 磚砌筑， 爐頭部位采用高鋁磚。焦爐基礎以上常用紅磚、 粘土 磚 、 輕質(zhì)粘土磚 、 高鋁磚等。此外 ， 焦爐爐 門和廢氣管道還使用 一些聚輕磚和硅鈣板等材料。焦爐耐火材料應 注重選擇那些 有規(guī)模的專業(yè)廠家。 2 4

17、自動化控制 焦爐煉焦過程的 自動化控制水平較低是這種焦爐 目前存 在的一個較大的問題?，F(xiàn)在仍停留在工藝參數(shù)的檢測人 工調(diào)節(jié)這樣一個 階段 ， 這 里主要有三個原因 ， 一個是 自控的執(zhí) 行機構(gòu)沒有配套。一個完整的自 控過程需要一套機構(gòu)來執(zhí)行， 如： 爐門風口的自動調(diào)整 、 爐底補風口的 自動調(diào)整 、 爐 內(nèi)壓力的 調(diào)整等， 這些調(diào)節(jié)機構(gòu)還需要設計開發(fā)。再者就是自動控制需 要 的工藝參數(shù)還不完善， 還需在生產(chǎn)實踐中進一步采集 ， 各個 科研、 設計單位在這一方面還有一些分歧 ， 完全實現(xiàn)自動化控 制的事機還未成熟， 這還需要一個研究、 實踐的過程。其三就 是建設投資和周期問題。許多項 目在起步時

18、， 看到目前焦爐的 生產(chǎn)狀況也能滿足要求， 為了縮短設計時間、 減少投資， 就不愿 意在這方面花時間、 冒風險 ， 這也制約了 自 控水平的提高。 總之 ， 熱 回收搗固式清潔型焦爐是一新型的煉焦 爐型， 雖 然它有著很多優(yōu)點 ， 但 由于它在我國應用 時間較短 ， 尚有許多 的問題需 要研究解決 ， 隨著這種焦爐的不斷實踐、 探索 、 改進 ， 將會進一步趨于成熟。 ( 校 對 ： 安平 ) th e pr e s e n t s i t u a t i o n a n d de v e l o p me n t o f t h e he a t re c o v e r y ta mp i

19、 n g a n d cl e a n i ng ty p e co k e ov e n c h a i d o n u n abs trac t ： t h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e p r e s e n t s i t u a t i o n ，e x i s t i n g p r o b l e m s a n d s o l v i n g i d e a s o f the e n v i ron me n t a l p r o t e c t i o n o f t h e h e a t r e c o v e r y

20、 t a mp i n g and c l e a n i n g t y p e c o k e o v e n ke y w ords： h e a t r e c o v e r y t a mp i n g and c l e a n i n g t y p e c o k e o v e n ；p r e s e n t s i t u a t i o n o f e n 、 i d r l m e n t a l p r o t e c t i o n ；a u t o c o n t r o l 零 零 零 零 霧 零 零 零 零 零 霧 黎 零 零 零 黎 零 零 ( 上接 第

21、 9 4頁) 溫升高壓力增加時， 此壓力信號又促使排泄控制閥開啟， 膨脹 的水量返回到軟化水箱， 壓力降到設定值后， 排泄閥關閉， 使系 統(tǒng)工作壓力穩(wěn)定維持在設定范圍內(nèi)。當系統(tǒng)停止運行時， 則依 靠循環(huán)水泵來維持靜水 壓線 系統(tǒng)壓力過高 、 過低 時， 該設備可 發(fā)出聲 、 光報警。此種定壓方式結(jié)構(gòu)簡單 、 緊湊 、 占地面積小 ； 節(jié)省兩臺補水泵， 基建投資低； 補水穩(wěn)定、 無噪聲。但其一般使 用在低溫水的小系統(tǒng)上， 循環(huán)水泵的揚程必須高于系統(tǒng)的靜水 壓， 并且要求該設備的補水控制閥和排泄控制閥靈活耐用、 為 減輕停電造成的水擊對這二個控制閥的破壞， 宜在自動穩(wěn)壓補 水設備的人口和循環(huán)水泵出口之間設置帶止回閥旁通管。 2 4 利用氣體加壓罐定壓 根據(jù)所用氣體的不同有氮氣定壓和空氣定壓。為避免空 氣溶于水增加水 中的溶氧量 ， 空氣定壓是通過彈性密封 的橡膠 隔膜加以定壓的。橡膠隔膜目前均采用囊式， 氮氣定壓可用于 高溫水供熱系統(tǒng)。從運行角度看， 由于氣體加壓缸的壓力隨系 統(tǒng)水溫的升高而增加， 罐內(nèi)氣體又起著緩沖壓力傳播的作用， 故氣體定壓方式比補給水定壓方式安全可靠，