《供熱工程》第十一課熱水供熱系統(tǒng)的集中運行調節(jié)ppt課件

1、第十一章 熱水供熱系統(tǒng)的 集中運行調節(jié),能源與安全工程學院 成劍林,第一節(jié) 概述,運行調節(jié)是指當熱負荷發(fā)生變化時,為實現(xiàn)按需供熱,而對供熱系統(tǒng)的流量、供水溫度等進行的調節(jié)。熱水供熱系統(tǒng)的熱用戶，主要有供暖、通風、熱水供應和生產工藝用熱系統(tǒng)等。這些用熱系統(tǒng)的熱負荷不是恒定的，如果供暖通風熱負荷隨室外氣象條件：(主要是室外氣溫)變化，熱水供應和生產工藝隨使用條件等因素而不斷變化。為保證供熱質量，滿足使用要求，并使熱能制備和輸送經濟合理，就要對熱水供熱系統(tǒng)進行供熱調節(jié),11,一,運行調節(jié)的目的及特征,1)供暖熱系統(tǒng)的運行調節(jié)。 在城市集中熱水供熱系統(tǒng)中，供暖熱負荷是最主要的熱負荷，甚至是唯一的熱負荷

2、。熱水供暖系統(tǒng)、供暖設備等，是根據供暖設計熱負荷而確定。 在實際運行過程中，建筑物供暖熱負荷的大小及室內溫度的高低隨著室外溫度、日照、風速等氣象參數(shù)的改變而變化。 如仍按設計熱負荷向供暖建筑供熱，多數(shù)時間會使室溫過高而造成能源浪費。因此，在熱水供熱系統(tǒng)中，通常按照供暖熱負荷隨室外溫度的變化規(guī)律，作為供熱調節(jié)的依據,一,11,運行調節(jié)的目的及特征,2)運行調節(jié)的概念。 運行調節(jié)指供暖系統(tǒng)熱負荷根據室外溫度的變化，按照熱負荷隨室外溫度的變化規(guī)律，使散熱設備的散熱量與熱負荷的變化規(guī)律相適應而進行的調節(jié)，由此進行的調節(jié)為運行調節(jié)。 供熱調節(jié)是在系統(tǒng)運行期間進行,一,11,運行調節(jié)的目的及特征,3)供熱

3、系統(tǒng)供暖調節(jié)的目的。 供熱系統(tǒng)供暖調節(jié)的目的在于供暖用戶散熱器的散熱量與用戶熱負荷的變化規(guī)律相適應。從而達到熱量供需平衡，即按需供熱，以保證室內溫度滿足用戶要求,一,11,集中供熱調節(jié)方式,運行調節(jié)根據調節(jié)地點不同分為集中調節(jié)、局部調節(jié)和個體調節(jié)。 集中調節(jié)在熱源處進行； 局部調節(jié)在熱力站及建筑引入口進行，如分戶計量用戶根據室溫自行調節(jié)； 個體調節(jié)在散熱設備處單獨進行，如散熱器手動或溫控閥調節(jié),一,11,集中供熱調節(jié)方式,單一調節(jié)對只有單一供暖熱負荷的供熱系統(tǒng)，往往需要對個別熱力站或用戶進行局部調節(jié)，調整用戶的用熱量，通常稱為單一調節(jié)。 供熱綜合調節(jié)對有多種熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)，通常根據供暖熱

4、負荷進行集中供熱調節(jié)，而對于其他熱負荷（如熱水供應、通風等熱負荷），由于其變化規(guī)律不同于供暖熱負荷，則需要在熱力站或用戶處配以局部調節(jié)，以滿足其要求。對多種熱用戶的供熱調節(jié)，通常稱為供熱綜合調節(jié),一,11,集中供熱調節(jié)方法,1）質調節(jié) （2）量調節(jié) （3）分階段改變流量的質調節(jié) （4）間歇調節(jié) （5）質量-流量調節(jié)-同時改變網路供水溫度和流量 熱水供熱系統(tǒng)的調節(jié)方式分為初調節(jié)和運行調節(jié)。熱水供熱系統(tǒng)中網路的水力工況對供熱調節(jié)有著重要的影響，因此實現(xiàn)供熱調節(jié)的前提必須進行流量調節(jié)，使熱水網路在穩(wěn)定工況下運行,一,11,第一節(jié) 概述,熱水供熱系統(tǒng)供熱調節(jié)的目的就是根據供暖熱負荷隨室外溫度的改變而對

5、熱源的供熱量進行調節(jié)控制，以便維持供暖建筑物室內所要求的溫度。 熱平衡原理：當熱水供暖系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下運行時，若不計管網沿途熱損失時，存在下列平衡關系：熱水供熱系統(tǒng)的供熱量應等于用戶散熱設備的散熱量，同時也應等于供暖用戶圍護結構的耗熱量。基于熱平衡原理，推導供暖熱負荷供熱調節(jié)的計算公式,一,11,第二節(jié) 供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式,在供暖室溫計算溫度為tw散熱設備為散熱器時（設計工況,一,11,第二節(jié) 供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式,在保證室內計算溫度tn條件下（運行工況,一,11,第二節(jié) 供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式,在運行調節(jié)時，相應tw下的供暖熱負荷與供暖設計熱負荷之比稱為相對供暖熱負荷

6、比，其流量之比為相對流量比,二,11,第二節(jié) 供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式,假設供暖熱負荷與室內外溫差的變化成正比,即相對供暖熱負荷比等于相對的室內外溫差比 可得,二,11,第二節(jié) 供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式,有三個聯(lián)立方程式、四個未知數(shù)，需引進補充條件，才能求出四個未知數(shù)，則應補充某種調節(jié)方式。供熱調節(jié)方法有質調節(jié)、流量調節(jié)、分階段改變流量的質調節(jié),二,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),一.質調節(jié) 在進行質調節(jié)時，只改變供暖系統(tǒng)的供水溫度而用戶的循環(huán)水量保持不變,集中質調節(jié)只需在熱源處改變網路的供水溫度，運行管理簡便。網路循環(huán)水量不變，網路的水力工況穩(wěn)定。 在整個供暖期間，

7、網路循環(huán)水量總保存不變，消耗電能較多,三,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),對無混合裝置的直接連接的熱水供暖系統(tǒng)，由于系統(tǒng)流量不變，將 代入供熱調節(jié)的基本公式，可求出質調節(jié)的供、回水溫度的計算公式,三,在任一室外溫度時，根據室外溫度可求出相對負荷比值，代入上式即可確定供、回水溫度值,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),對有混合裝置的直接連接的熱水供暖系統(tǒng)，如用戶或熱力站處設置水噴射器、混合水泵，所求的tg值是混水后進入供暖用戶的供水溫度，則 ， 。 網路的供水溫度 ，還應根據混合比再進一步求出,三,11,帶混水裝置的直接連接供暖系統(tǒng)與熱水網路連接示意圖,11,第三

8、節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),三,總阻力數(shù)不變的情況下,熱網的供回水溫度是相對供暖熱負荷比的單質函數(shù),11,質調節(jié)特性,根據上述質調節(jié)基本公式 ,水溫曲線以及例題分析,網路的供、回水溫度隨室外溫度的變化有如下規(guī)律,三,1)隨著室外溫度tw的升高,網路和供暖系統(tǒng)的供、回水溫度隨之降低,供、回水的溫差比等于該室外溫度下的相對熱負荷比，即,11,質調節(jié)特性,2)由于散熱器傳熱系數(shù)k值的變化規(guī)律為 供回、水溫度調節(jié)曲線呈一條向上凸的曲線，而不是直線,三,11,質調節(jié)特性,隨室外溫度tw的升高，散熱器的平均計算溫差亦隨之降低。在某一室外溫度tw下,散熱器的相對平均計算溫差比與相對熱負荷比具有如

9、下關系 可見，在給定散熱器面積的條件下，散熱器的平均計算溫度差是散熱器散熱量的單值函數(shù)。因此，進行熱水供暖系統(tǒng)的供熱調節(jié)，實質上是調節(jié)散熱器的平均計算溫差，即調節(jié)供回水平均溫度，來滿足不同工況時散熱器的散熱量,三,11,質調節(jié)特點,1)集中質調節(jié)只需在熱源處改變網路供回水溫度，運行管理方便。網路的循環(huán)水量保持不變，網路的水力工況穩(wěn)定。但由于在整個供暖季，網路循環(huán)流量保持不變，消耗電能較多,三,11,質調節(jié)特點,2)對于有多種熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)，而各熱用戶要求的供熱參數(shù)(供水溫度)不同時，采用集中質調節(jié)則較難同時滿足各種熱用戶的要求。 如連接有生活熱水熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)。進行質調節(jié)時，閉式熱

10、水供熱系統(tǒng)任何時候供水溫度應保證不低于70，開式熱水供熱系統(tǒng)任何時候供水溫度應保證不低于60。當生活熱水溫度可以低于60時，供水溫度可相應降低。對連接有通風用戶的熱水供熱系統(tǒng)，如網路溫度過低，通風系統(tǒng)的送風溫度過低會產生吹冷風的不舒適感,三,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),二.分階段改變流量的質調節(jié) 在供暖期中按室外溫度高低分為幾個階段，在室外溫度較低的階段中保持設計最大流量；而在室外溫度較高的階段中保持較小的流量。在每一階段內，網路的循環(huán)水量始終保持不變，按改變網路供水溫度的質調節(jié)進行供熱調節(jié)。 在區(qū)域鍋爐房熱水供熱系統(tǒng)中得到了較多的應用,三,可選用兩臺或三臺循環(huán)水泵，節(jié)約

11、能源,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),三.間歇調節(jié) 當室外溫度升高時，不改變網路的循環(huán)水量和供水溫度而只改變每天供暖小時數(shù)。 間歇調節(jié)可以在室外溫度較高的供暖初期和末期進行。熱水供熱系統(tǒng)通常采用集中質調節(jié)方式進行供熱調節(jié)，在室外溫度較高時，為滿足加熱生活用熱水的需要，熱水供熱系統(tǒng)的供水溫度保持70 而不能再降低。在這種情況下為防止供暖房間過熱，往往采用間歇調節(jié)作為一種輔助的調節(jié)措施,三,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),4.集中流量調節(jié) 隨著室外溫度的變化，在熱源處不斷改變網路循環(huán)水流量，而網路的供水溫度保持不變的調節(jié)方法，稱為流量調節(jié),三,11,第三節(jié) 直接

12、連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),4.集中流量調節(jié) 采用流量調節(jié)時，隨著室外溫度升高，網路水流量迅速地減小，常常會使供暖系統(tǒng)產生嚴重的豎向熱力失調。集中流量調節(jié)的優(yōu)勢在于節(jié)省電耗。 在實際運行中，隨著室外溫度的不斷變化而改變網路流量難以運行管理，所以，目前在國內很少采用單一集中流量調節(jié)的方式進行供熱調節(jié)，流量調節(jié)往往作為集中質調節(jié)的一種輔助方式，對局部供暖系統(tǒng)作輔助性的調節(jié),三,11,第三節(jié) 直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),5.最佳調節(jié) 質和量的綜合調節(jié)。 近年來，在熱水供熱系統(tǒng)中，由于供暖熱用戶與網路采用間接連接，以及采用變速水泵技術來改變網路水循環(huán)水量，故也采用了質量流量調節(jié)即同時改變網

13、路供水溫度和流量，進行集中供熱調節(jié),三,11,第四節(jié) 間接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),1)調節(jié)特點：供暖用戶系統(tǒng)與熱水網路采用間接連接時隨室外溫度的變化，需同時對熱水網路和供暖用戶進行供熱調節(jié)。 (2)二級網的調節(jié)方式：對供暖用戶按質調節(jié)方式進行供熱調節(jié)，以保持供暖用戶系統(tǒng)的水力工況穩(wěn)定。供暖用戶系統(tǒng)質調節(jié)時的供、回水溫度可以按式(11-16)、式(11-17)確定。 (3)一級網的調節(jié)方式：熱水網路的供、回水溫度，取決于一級網路采取的調節(jié)方式和水-水換熱器的熱力特性。通?？刹捎眉匈|調節(jié)或質量-流量調節(jié)方法,四,11,第四節(jié) 間接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調節(jié),1、熱水網路采用質調節(jié) 2

14、、熱水網路采用質量-流量調節(jié) 自學內容,四,采用質量-流量調節(jié)方法，網路流量隨供暖熱負荷的減少而減小，可以大大節(jié)省網路循環(huán)水泵的電能消耗。但在系統(tǒng)中需設置變速循環(huán)水泵和配置相應的自控設施（如控制網路供、回水溫差為恒定值，控制變速水泵轉速等），才能達到滿意的運行效果,11,第五節(jié) 供熱綜合調節(jié),自學,11,五,第五節(jié) 供熱綜合調節(jié),供熱綜合調節(jié)：對具有多種熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)，通常是根據供暖熱負荷進行集中供熱調節(jié)，而對其它熱負荷則在熱力站或用戶處進行局部調節(jié)。這種調節(jié)稱作供熱綜合調節(jié)。 本節(jié)主要闡述目前常用的閉式并聯(lián)熱水供熱系統(tǒng)（見圖11-5），當按供暖熱負荷進行集中質調節(jié)時，對熱水供應和通風熱

15、負荷進行局部調節(jié)的方法。 熱網集中質調節(jié)， （指采暖部分），此時網路供、回水溫度曲線見圖11-6,11,五,圖11-5 閉式并聯(lián)熱水系統(tǒng)示意圖,圖11-5閉式并聯(lián)熱水供熱系統(tǒng)示意圖,11,五,圖11-6,a)并聯(lián)閉式熱水供熱系統(tǒng)供熱綜合調節(jié)水溫曲線示意圖； (b)各熱用戶和網路總水流量圖,11,五,熱水用戶系統(tǒng)的調節(jié)（最不利工況是采暖初期,11-51,對于采暖期,，在某一,下熱平衡得,11-52,11-53,11-54,11,五,整理方程如下,11-55,11-56,在上兩式中,和,為未知數(shù)，通過試算和迭代可以確定,11,五,1.對通風用戶系統(tǒng),同理可聯(lián)立,（11-61,11-62,在整個采暖

16、期流出空氣加熱器的網路回水溫度見圖 11-6（b），可知熱網的總流量最大值發(fā)生在初期,11,五,分析得出： 1）多種熱用戶共存時，網路的設計流量是由調節(jié)方案 來確定。 2）當 時， 很低情況下，就需采用間歇調節(jié)。 補充內容： 間接連接供熱系統(tǒng)的集中調節(jié)與局部自動調節(jié)（即集、散式）的方法。 1）集中調節(jié)：保證熱量，供水溫度大于70； 保證每個用戶入口足夠的壓差與熱網關鍵點的壓力值。 2）局部采用自動控制系統(tǒng)進行調節(jié),11,五,第六節(jié) 多熱源并網運行的供熱調節(jié),自學,11,六,多熱源并網運行的供熱調節(jié),多熱源并網技術是國外供熱先進國家為節(jié)約能源、降低系統(tǒng)運行成本、提高經濟效益，在綜合運用水泵調速技

17、術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的一項先進的熱水管網運行技術。它與單熱源供熱調節(jié)有著很大的差異。多熱源并網技術的核心內容是在保證用戶供熱質量的前提下，實現(xiàn)各熱源的供熱量能按需要進行自由調度。本節(jié)介紹一種簡單易行的多熱源枝狀管網的運行調節(jié)方程及其調節(jié)曲線,11,六,一 并網運行的技術調節(jié),多熱源并網供熱系統(tǒng)實現(xiàn)經濟運行時，各熱源的供熱量需根據其經濟性和熱負荷的變化進行合理的調度安排，因此各熱源的供熱范圍和管網中的流量會隨時隨地發(fā)生變化，是一個變流量的供熱系統(tǒng),11,六,圖11-7,以圖11-7所示的供熱系統(tǒng)為例，若圖中熱源A為燃煤熱電廠，供熱能力較大約占總供熱能力的60%；熱源B為燃煤鍋爐房，熱源C

18、為燃油鍋爐房。在整個供熱季內對用戶的供熱量是一定的。要做到經濟運行，各熱源的供熱量顯然應按以下原則進行調度,11,六,1）熱源A應作為基本熱源，盡量滿負荷運行，負荷未滿前其他兩個熱源不應投入運行； （2）熱源A滿負荷后，首先投入調峰熱源B。熱源A保持滿負荷工作，熱源B根據用戶負荷的變化調整供熱量，補足熱源A供熱不足的部分； （3）當熱源B也達到滿負荷時，最后投入熱源C，此時熱源A和熱源B保持滿載同時作為基本熱源，而熱源C則成為調峰熱源,11,六,為了實現(xiàn)上述調度,并網運行應具備以下技術條件,1）各熱源應執(zhí)行統(tǒng)一的水溫調節(jié)曲線，供熱調節(jié)的方式應便于各熱源間的負荷調配； （2）建立全網統(tǒng)一協(xié)調的水力工況，各熱源協(xié)調的定壓補水系統(tǒng)，統(tǒng)一的靜壓力線，與水力工況相適應的管網和設備選型（包括管網、設備的承壓能力，循環(huán)水泵的揚程等）； （3）具有簡便的負荷調配手段，例如熱源全部采用調速循環(huán)水泵等； （4）具有較高的自動化水平，如可靠的全網計算機監(jiān)控系統(tǒng)、循