關(guān)于城市熱水集中供熱系統(tǒng)中間加壓泵設(shè)置位置的講稿

關(guān)于城市熱水集中供熱系統(tǒng)中間加壓泵設(shè)置位置的研究目錄第一章概述

1.1城市集中供熱的發(fā)展概況

1.2課題的由來(lái)

1.3研究的內(nèi)容與意義第二章中間加壓泵設(shè)置實(shí)例分析

2.1工程實(shí)例

2.2工程實(shí)例分析、研究

2.3工程實(shí)例分析、研究結(jié)論第三章中間加壓泵位置優(yōu)化研究

3.1水力工況對(duì)中間加壓泵位置的要求

3.2降低能耗對(duì)中間加壓泵位置的要求第四章結(jié)論

4.1研究結(jié)論

4.2應(yīng)用說(shuō)明

4.3工程實(shí)例檢驗(yàn)退出第一章概述

1.1城市集中供熱的發(fā)展概況

集中供熱理論的提出可追溯到一百五十多年以前，早在1845年，偉大的導(dǎo)師恩格斯就預(yù)見(jiàn)到分散取暖形式必然被集中供熱取代。他說(shuō)：“就拿取暖來(lái)說(shuō)吧，不知浪費(fèi)了多少勞動(dòng)和物質(zhì)，每個(gè)房間必須有一個(gè)大火爐，每個(gè)火爐必須分別生火、添煤和照顧；必須把燃料送每一個(gè)房間，而爐灰還得加以清除，可是像目前的一些大的公共建筑物，如工廠、教堂等，裝置一個(gè)巨大的總的取暖設(shè)備，比如用一個(gè)發(fā)熱中心和一些蒸汽管子來(lái)代替這些單獨(dú)的火爐，那是多么簡(jiǎn)單和便宜?！倍覀儸F(xiàn)在就是采用這樣一種供暖形式，即通過(guò)管道把熱能輸送到每一個(gè)建筑物、每個(gè)用戶(hù)中，減少了室內(nèi)空氣的污染，降低了人力浪費(fèi)，提高了室內(nèi)的舒適程度，這是人類(lèi)的一個(gè)巨大進(jìn)步。集中供熱系統(tǒng)最早是在18世紀(jì)的美國(guó)費(fèi)城發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)由本杰明·富蘭克林（BenjaminFranklin）開(kāi)發(fā)成功，這個(gè)系統(tǒng)從一個(gè)中心熱源向附近的一些居民進(jìn)行供熱。1877年，世界上第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)行的集中供熱系統(tǒng)在紐約的洛克港（Lockport）成功建成，該系統(tǒng)由博德希爾·霍利(BirdsillHolly)設(shè)計(jì)，從一個(gè)中央鍋爐房向臨近的一些居民和其他用戶(hù)供應(yīng)蒸汽。這種供熱形式很快在西方發(fā)達(dá)國(guó)家得到普及，但由于當(dāng)時(shí)科技水平和制造技術(shù)的限制，鍋爐容量小、效率低、污染物排放量大、供熱范圍及為有限。自上個(gè)世紀(jì)三十年代以來(lái)，一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家（如比利時(shí)、美國(guó)、英國(guó)等）先后發(fā)生的煙霧事件，使大規(guī)模的城市集中供熱系統(tǒng)被逐步推廣和普及，特別是1952年12月5日—8日發(fā)生在英國(guó)倫敦的“煤煙型”煙霧事件造成4000多人死亡后，城市集中供熱發(fā)展很快，但由于受當(dāng)時(shí)設(shè)備、材料和技術(shù)條件的限制，供熱系統(tǒng)的規(guī)模較小、供熱距離較短、供熱參數(shù)較低，因此絕大多數(shù)熱源廠建在城市人口稠密區(qū)，盡管對(duì)緩解城市大氣環(huán)境污染起到了一定的作用，但仍未得到根本解決。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、新型設(shè)備材料的發(fā)明，這些發(fā)達(dá)國(guó)家以其雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力在較短的時(shí)間內(nèi)，將設(shè)在城市人口稠密區(qū)的小鍋爐房拆除，取而代之的是遠(yuǎn)離城市人口稠密區(qū)的大型、高效、環(huán)保的熱源廠，使城市集中供熱系統(tǒng)逐步向大規(guī)模、長(zhǎng)距離、高參數(shù)方向發(fā)展。我國(guó)的城市集中供熱事業(yè)起步較晚，且曾一度停滯發(fā)展，使我國(guó)北方的絕大多數(shù)城市居民在“煙霧繚繞”的空氣中度過(guò)漫長(zhǎng)的嚴(yán)冬。近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快及保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源觀念的增強(qiáng)，在借鑒國(guó)內(nèi)外城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，城市集中供熱在“三北”地區(qū)發(fā)展很快，尤其在國(guó)家實(shí)施西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略以來(lái)，西部的很多城市相繼新建、改建或擴(kuò)建了城市集中供熱系統(tǒng)，使我國(guó)的城市集中供熱系統(tǒng)逐步向大規(guī)模、長(zhǎng)距離、高參數(shù)方向發(fā)展。目前，我國(guó)集中供熱熱水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)溫度已達(dá)到150℃，設(shè)計(jì)壓力為2.5～1.6Mpa，最大供熱半徑達(dá)19.5km，最大管徑達(dá)到1400mm；蒸汽管網(wǎng)最高溫度已達(dá)300℃，壓力一般為1.0Mpa，最大供熱半徑為6～7km，最大管徑達(dá)到1000mm；截止到2001年底，全國(guó)663個(gè)城市中有294個(gè)城市建有集中供熱系統(tǒng)，供熱總面積已達(dá)到146328×104m2(其中：住宅為95799.33×104m2)；年供熱量為137847×104GJ（其中：蒸汽37655×104GJ，熱水100192×104GJ）；在年供熱量中，鍋爐房供熱量為74209×104GJ，約占74.2%，其余由熱電聯(lián)產(chǎn)工程承擔(dān)；供熱管道總長(zhǎng)度達(dá)到53109km（其中：蒸汽管道9183km，熱水管道43926km），從業(yè)人數(shù)達(dá)到22.094×104人；嚴(yán)寒地區(qū)的熱化率一般為60～90%，對(duì)緩解日趨嚴(yán)重的城市大氣污染、改善城市居民的生活質(zhì)量和提高能源的綜合利用率起到了重要的作用。此外，對(duì)于投入運(yùn)行多年的城市集中供熱系統(tǒng)，由于城市化進(jìn)程的加快使城市的人口迅速增加和城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，在原有集中供熱系統(tǒng)供熱范圍內(nèi)其熱負(fù)荷增加很快，為了滿(mǎn)足熱負(fù)荷增加的需要，就必須對(duì)原有的城市集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐跐摵透脑?。但由于?guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的相對(duì)落后及城市集中供熱工程涉及面廣、投資較大、建設(shè)周期較長(zhǎng)等因素不可能大量地?cái)U(kuò)建、更新原有管道。這樣，只能依靠提高供水溫度或者增加循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程加以解決，致使原有城市供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模和熱媒參數(shù)不斷提高，輸送距離不斷加長(zhǎng)。高效、環(huán)保的熱源廠，使城市集中供熱系統(tǒng)逐步向大規(guī)模、長(zhǎng)距離、高參數(shù)方向發(fā)展。我國(guó)的城市集中供熱事業(yè)起步較晚，且曾一度停滯發(fā)展，使我國(guó)北方的絕大多數(shù)城市居民在“煙霧繚繞”的空氣中度過(guò)漫長(zhǎng)的嚴(yán)冬。

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快及保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源觀念的增強(qiáng)，在借鑒國(guó)內(nèi)外城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，城市集中供熱在“三北”地區(qū)發(fā)展很快，尤其在國(guó)家實(shí)施西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略以來(lái)，西部的很多城市相繼新建、改建或擴(kuò)建了城市集中供熱系統(tǒng)，使我國(guó)的城市集中供熱系統(tǒng)逐步向大規(guī)模、長(zhǎng)距離、高參數(shù)方向發(fā)展。目前，我國(guó)集中供熱熱水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)溫度已達(dá)到150℃，設(shè)計(jì)壓力為2.5～1.6Mpa，最大供熱半徑達(dá)19.5km，最大管徑達(dá)到1400mm；蒸汽管網(wǎng)最高溫度已達(dá)300℃，壓力一般為1.0Mpa，最大供熱半徑為6～7km，最大管徑達(dá)到1000mm；截止到2001年底，全國(guó)663個(gè)城市中有294個(gè)城市建有集中供熱系統(tǒng)，供熱總面積已達(dá)到146328×104m2(其中：住宅為95799.33×104m2)；

在年供熱量中，鍋爐房供熱量為74209×104GJ，約占74.2%，其余由熱電聯(lián)產(chǎn)工程承擔(dān)；供熱管道總長(zhǎng)度達(dá)到53109km（其中：蒸汽管道9183km，熱水管道43926km），從業(yè)人數(shù)達(dá)到22.094×104人；嚴(yán)寒地區(qū)的熱化率一般為60～90%，對(duì)緩解日趨嚴(yán)重的城市大氣污染、改善城市居民的生活質(zhì)量和提高能源的綜合利用率起到了重要的作用。此外，對(duì)于投入運(yùn)行多年的城市集中供熱系統(tǒng)，由于城市化進(jìn)程的加快使城市的人口迅速增加和城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，在原有集中供熱系統(tǒng)供熱范圍內(nèi)其熱負(fù)荷增加很快，為了滿(mǎn)足熱負(fù)荷增加的需要，就必須對(duì)原有的城市集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐跐摵透脑臁５捎趪?guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的相對(duì)落后及城市集中供熱工程涉及面廣、投資較大、建設(shè)周期較長(zhǎng)等因素不可能大量地?cái)U(kuò)建、更新原有管道。這樣，只能依靠提高供水溫度或者增加循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程加以解決，致使原有城市供熱系統(tǒng)的供熱規(guī)模和熱媒參數(shù)不斷提高，輸送距離不斷加長(zhǎng)。年供熱量為137847×104GJ（其中：蒸汽37655×104GJ，熱水100192×104GJ）；1.2課題的由來(lái)

由于供熱規(guī)模的擴(kuò)大、熱媒參數(shù)的提高、輸送距離加長(zhǎng)，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵和管道及其附件的材質(zhì)提出了更高的要求，而熱網(wǎng)循環(huán)水泵的揚(yáng)程和管道及其附件的材質(zhì)直接關(guān)系到工程的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。如何在滿(mǎn)足供熱要求的前提下盡量降低熱網(wǎng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用就成為目前供熱行業(yè)科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)，有關(guān)這一問(wèn)題盡管有些論文進(jìn)行了定性的探討，但始終未對(duì)其進(jìn)行定量的分析、比較和論證。

1.3研究的內(nèi)容與意義

1.3.1研究?jī)?nèi)容通過(guò)工程實(shí)例的對(duì)比、分析，篩選出設(shè)置中間加壓泵站的主要影響因素，將這些影響因素間的內(nèi)在關(guān)系通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表達(dá)，求解這些數(shù)學(xué)表達(dá)式中間加壓泵站設(shè)置的最佳方案。1.3.2研究意義近年來(lái)，我國(guó)城市集中供熱事業(yè)發(fā)展十分迅猛，集中供熱的規(guī)模越來(lái)越大、熱媒參數(shù)越來(lái)越高、輸送距離越來(lái)越長(zhǎng)。為了降低新建、改擴(kuò)建熱網(wǎng)工程造價(jià)及減少熱網(wǎng)主循環(huán)水泵容量、降低運(yùn)行費(fèi)用，國(guó)內(nèi)外的通行做法是在熱網(wǎng)的適當(dāng)位置增設(shè)中間加壓泵站可得到較為圓滿(mǎn)的解決，而適當(dāng)位置究竟設(shè)在何處最為適當(dāng)，成為本課題所要解決的問(wèn)題，這一問(wèn)題的解決對(duì)于指導(dǎo)城市集中供熱工程新建、改擴(kuò)建的設(shè)計(jì)、運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。第二章中中間加加壓泵位位置實(shí)例例分析2.1工工程實(shí)例例我國(guó)北方方某城市市大型熱熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)集中供供熱系統(tǒng)統(tǒng)的管道道平面布布置圖及及管道水水力計(jì)算算圖詳見(jiàn)見(jiàn)附圖1和附圖圖2。該該供熱系系統(tǒng)的供供熱面積積為861×104m2，供熱面面積熱指指標(biāo)為65W/m2，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為2015GJ/h，年供熱時(shí)間為為4320小時(shí)，，年供熱量為4559940GJ，供回水溫度為為130/70℃℃，循環(huán)流量8021t/h；定定壓點(diǎn)設(shè)在熱電廠廠中央換熱站主循循環(huán)水泵入口處，，定壓值為370kPa；該工程程設(shè)置熱力站49座（其中：新建建熱力站17座，，利用舊鍋爐房進(jìn)進(jìn)行改造32座）），各熱力站的供供熱面積及一次網(wǎng)網(wǎng)流量見(jiàn)表2.1，一、二次管網(wǎng)全全部采用間接連接接。表2.1熱力力站匯總表(1)編號(hào)熱力站位置供熱面積（×104m2）熱負(fù)荷（GJ/h）一次網(wǎng)流量（t/h）所在位置供熱范圍近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期101J10J1012.2619.0028.6944.46114.24177.04102H12H1214.0817.9632.9542.03131.20167.35103G12G1218.3219.3242.8745.21170.70180.02104G11G1112.8313.9730.0232.69119.55130.17105H11H11、J813.7817.1332.2540.08128.40159.62106G10G1013.6114.0031.8532.76126.82130.45107G10G9、G1017.3717.9240.6541.93161.85166.98108H10H9、H11、J814.3119.7633.4946.24133.34184.12109G9G918.2119.0042.6144.46169.68177.04110H9H9、J717.5221.4041.0050.08163.25199.40111G9G917.7318.5041.4943.29165.21172.38112G8G7、G815.7519.3236.8645.21146.76180.02113H7H7、H8、J69.8918.5223.1443.3492.15172.57114G6G5、G67.4417.4717.4140.8869.33162.78115H5H5、H6、J4、J510.2819.9524.0646.6895.79185.89表2.1熱力力站匯總表(2)編號(hào)熱力站位置供熱面積（×104m2）熱負(fù)荷（GJ/h）一次網(wǎng)流量（t/h）16.5744.7265.97178.06所在位置供熱范圍近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期118D1D19.4719.5022.1645.6388.24181.70119C0C0、C19.2219.0021.5744.4685.91177.04120J10J9、J1013.6218.6831.8743.71126.91174.06121J9J916.9319.0039.6244.46157.75177.04122K8K810.5416.3124.6638.1798.21151.97123K8K810.5316.3024.6438.1498.12151.88124K7K6、K711.4719.2126.8444.95106.88179.00125D5D517.8018.8541.6544.11165.86175.64126D4D48.0512.5718.8429.4175.01117.13127E7E7、E814.3321.1133.5349.40133.53196.70128F6F5、F6、G75.6814.0813.2932.9552.93131.20129E6D3、E66.1811.7814.4627.5757.58109.76130E5D2、E57.4116.7717.3439.2469.05156.26131F3F3、F45.7717.1713.5040.1853.76159.99132G3G3、H36.7617.1315.8240.0862.99159.62133F2F23.0711.117.1826.0028.61103.52表2.1熱力力站匯總表(3)編號(hào)熱力站位置供熱面積（×104m2）熱負(fù)荷（GJ/h）一次網(wǎng)流量（t/h）15.0249.4759.82196.98所在位置供熱范圍近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期近期遠(yuǎn)期136E3E3、E45.3015.9412.4037.3049.38148.53137E2E26.5819.3815.4045.3561.31180.58138C8C83.8912.549.1029.3436.25116.85139C7C78.2918.4319.4043.1377.25171.73140A4A46.6918.0415.6542.2162.34168.09141C6C611.4217.6226.7241.23106.41164.18142C5C4、C517.2618.6040.3943.52160.83173.31143A3A35.8115.2213.6035.6154.14141.82144B4B4、C413.8019.9632.2946.71128.59185.98145A2A26.0818.6214.2343.5756.65173.50146B3B3、C312.2920.0128.7646.82114.52186.45147A1A13.6810.618.6124.8334.2998.86148C2B2、C26.9421.2616.2449.7564.67198.10149B1B1、B2、C18.7418.0020.4542.1281.44167.72合計(jì)511.99860.841198.052014.374770.678021.21該供熱系統(tǒng)的熱源源為距離市區(qū)中心心6.3km處的的東郊熱電廠，廠廠內(nèi)裝設(shè)2臺(tái)300MW抽汽凝汽汽機(jī)組，其機(jī)爐配配置情況見(jiàn)表2.2~表2.3。廠區(qū)的中央換熱熱站出口管管徑為為DN1200mm，主干線總長(zhǎng)長(zhǎng)度為13630m，其中：從熱熱電廠出口至A1節(jié)點(diǎn)段為架空敷設(shè)設(shè)，其余管道均采采用有補(bǔ)償直埋敷敷設(shè)。為降低熱電廠主循循環(huán)水泵的揚(yáng)程和和管道及其附件的的壓力等級(jí)，該工工程在節(jié)點(diǎn)A1前設(shè)置了回水加壓壓泵站。表2.2鍋爐爐技術(shù)條條件表項(xiàng)目鍋爐型號(hào)DG-1025/17.6-540/540-YM型式亞臨界、一次再熱、自然循環(huán)汽包鍋爐、固態(tài)排渣最大蒸發(fā)量1025t/h額定過(guò)熱蒸汽出口壓力17.5Mpa(g)（表壓）額定過(guò)熱蒸汽出口溫度540℃再熱蒸汽進(jìn)口流量840.256t/h再熱蒸汽進(jìn)出口壓力3.899/3.510Mpa再熱蒸汽進(jìn)出口溫度327.3/540℃給水溫度280.5℃排煙溫度131℃效率92.8%結(jié)構(gòu)全鋼結(jié)構(gòu)表2.3汽輪輪機(jī)技術(shù)術(shù)條件表項(xiàng)目汽輪機(jī)型號(hào)C300/220-16.67/537/537型式亞臨界、中間再熱、單抽汽、冷凝式轉(zhuǎn)速3000r/min主汽門(mén)前蒸汽壓力16.67Mpa主汽門(mén)前蒸汽溫度537℃再熱冷/熱段蒸汽壓力3.899/3.510Mpa再熱冷/熱段蒸汽溫度327.3/537℃進(jìn)汽量（純凝/額定抽汽/最大抽汽）944.5/894.8/1025t/h發(fā)電功率（純凝/抽汽）300/232.197MW低壓缸排汽壓力（純凝/抽汽）4.9/3.43Kpa采暖抽汽壓力0.35Mpa采暖抽汽量（額定/最大）430/620t/h抽汽焓（額定/最大）2959/2934.7KJ/Kg采暖供熱量（額定/最大）1019.53/1454.95GJ/h2.2工程實(shí)例例分析、研究為了全面分析、比比較循環(huán)水泵的設(shè)設(shè)置對(duì)熱網(wǎng)建設(shè)及及其運(yùn)行的影響，，本課題針對(duì)中間間加壓泵可能出現(xiàn)現(xiàn)的四種情況（即即：不設(shè)置中間加加壓泵、在供水管管上設(shè)置中間加壓壓泵、在回水管上上設(shè)置中間加壓泵泵、在供回水管上上均設(shè)置中間加壓壓泵）并按靠近（（在節(jié)點(diǎn)A1前距熱電廠4360米處——位置置一）和遠(yuǎn)離（在在節(jié)點(diǎn)A16~A17之間距熱電廠8990米處——位位置二）熱電廠分分別設(shè)置中間加壓壓泵共七個(gè)方案進(jìn)進(jìn)行分析、研究。。根據(jù)實(shí)例工程管網(wǎng)網(wǎng)各管段的設(shè)計(jì)流流量、管徑、長(zhǎng)度度按下式[1]對(duì)管道沿程阻力、、局部阻力和總阻阻力進(jìn)行計(jì)算。ΔP=ΔPy+ΔPj=ΔPy+αΔPy=ΔPy(1+α)=R··L×(1+α)×103(2-1)式中ΔP———管道阻力（KPa）ΔPy——管道沿程阻力力（KPa），ΔPy=R·L×103(2-2)ΔPj——管道局部阻力力（KPa），ΔPj=αΔPy(2-3)α——局部阻力與與沿程阻力的比值值，DN≤400mm的管道取0.3，DN>400mm的管道道取0.4[1]。R——管道實(shí)際比比摩阻（Pa/m）L——計(jì)算管段長(zhǎng)長(zhǎng)度（m）按式（2-1）~（2-3）對(duì)管管網(wǎng)主干線進(jìn)行水水力計(jì)算，各個(gè)方方案的計(jì)算結(jié)果詳詳見(jiàn)附表1~4，，其主要結(jié)果數(shù)據(jù)據(jù)見(jiàn)表2.4。2.2.1水力計(jì)計(jì)算方案說(shuō)明中間泵位置始端壓力與壓差（KPa）末端壓力與壓差（KPa）供水回水壓差供水回水壓差一不設(shè)中間泵——1924.0370.01554.01197.01097.0100.0二在供水管上設(shè)中間泵X=4360888.6370.0518.61197.01097.0100.0X=89901448.8370.01078.81197.01097.0100.0三在回水管上設(shè)中間泵X=43601394.7370.01024.7667.7567.7100.0X=89901448.8370.01078.8721.8621.8100.0四在供回水管上均設(shè)中間泵X=4360888.6370.0518.6667.7567.7100.0X=89901448.8370.01078.8959.4859.4100.0注：X表示距熱電電廠中換熱站的管管線長(zhǎng)度（m）表2.4各方方案水力計(jì)算主要要結(jié)果數(shù)據(jù)2.2.2水壓圖圖根據(jù)定壓點(diǎn)壓力（（370KPa））、供回水管末端端壓差（100KPa）以及水力力計(jì)算成果繪制的的各方案主干線的的水壓圖見(jiàn)圖2.1、圖2.2、圖2.3、圖2.4、圖2.5、圖2.6、圖2.7。通過(guò)對(duì)以上各圖的的分析，當(dāng)管網(wǎng)規(guī)規(guī)模和定壓點(diǎn)一定定時(shí)，在滿(mǎn)足整個(gè)個(gè)管網(wǎng)以及各熱用用戶(hù)水力工況的前前提下，可以得到到如下結(jié)論：1.在供熱管網(wǎng)上上增設(shè)中間加壓水水泵可有效地降低低管網(wǎng)的運(yùn)行壓力力，使管道及其附附件的選擇更加容容易、造價(jià)更為低低廉。如圖2.1不設(shè)中間水泵的的情況下，管道及及其附件必須采用用2.5Mpa壓壓力等級(jí)的產(chǎn)品；；增設(shè)中間加壓泵泵后，除圖2.2反映的情況外，，其余均可采用1.6Mpa壓力力等級(jí)的管道及其其附件，使管網(wǎng)的的建設(shè)投資得以有有效降低。2.當(dāng)位置一定的的情況下，在供水水管和回水管上同同時(shí)設(shè)置中間加壓壓水泵對(duì)降低管網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)行壓力最為有有效。但在供水管管上設(shè)置中間加壓壓水泵需采用耐高高溫產(chǎn)品，對(duì)水泵泵生產(chǎn)企業(yè)的要求求較高，目前在工工程實(shí)踐中沒(méi)有應(yīng)應(yīng)用的先例，可采采取在回水管上設(shè)設(shè)置中間加壓泵站站。1、水泵的流量G與揚(yáng)程H：按照下面公式[16]進(jìn)行計(jì)算。G=1.1Q0

m3/s(2-4)Δt?c?ρ式中G———循環(huán)水泵的流流量（m3/s））；Q0——水泵負(fù)擔(dān)擔(dān)的總供熱量（W）；Δt——供回水溫溫度差（℃）；C——水的比熱（（J/kg?℃））；ρ——水的密度（（kg/m3））；2.2.3水泵軸軸功率1.1——安全裕裕量。H=1.1~1.2ΔPmH2O(2-5)ρg式中H———水泵的揚(yáng)程（（mH2O）ΔP——管道阻力力（KPa）；g——重力加速度度（m/s2）；1.1~1.2———安全裕量，本本課題取1.15。根據(jù)公式（2-4）和（2-5））以及水力計(jì)算成成果計(jì)算得到各個(gè)個(gè)方案的中央主循循環(huán)泵和中間加壓壓循環(huán)泵的流量和和揚(yáng)程數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.5。2、水泵的軸功率率：按照下面公式[16]進(jìn)行計(jì)算。N=KA?ρ?G?HKW(2-6)102η式中N———水泵的軸功率率（KW）；KA——電機(jī)容量安全全系數(shù)，N>100KW時(shí)，KA=1.05~1.08，本課題取取1.06；η——水泵總效率率，為研究方便，，本課題不考慮水水泵構(gòu)造產(chǎn)生的影影響，故將其值取取為1.0；其它符號(hào)意義同前前。根據(jù)公式（2-6）以及各個(gè)方案案的中央主循環(huán)泵泵和中間加壓循環(huán)環(huán)泵的流量和揚(yáng)程程數(shù)據(jù)計(jì)算得到的的各方案中央主循循環(huán)泵和中間加壓壓循環(huán)泵的軸功率率見(jiàn)表2.5。方案位置揚(yáng)程（mHO2）流量（t/h）軸功率（KW）工作溫度（℃）主泵中間泵主泵中間泵主泵中間泵合計(jì)主泵中間泵一——193.9——8822——4938.0——4938.070——二X=436072.5121.4882277101846.82701.64548.470130X=8990138.255.7882230683519.3493.44012.770130三X=4360131.862.0882277103357.81381.14738.97070X=8990138.255.7882230683519.3493.44012.77070四X=436072.559.3882277101846.81320.54548.47013062.177101381.170X=8990138.227.9882230683519.3246.74012.77013027.93068246.770注：表中水泵揚(yáng)程程已考慮1.15的安全系數(shù)。表2.5水泵泵流量、揚(yáng)程、計(jì)計(jì)算軸功率對(duì)比表表通過(guò)對(duì)各個(gè)方案水水泵的流量、揚(yáng)程程、軸功率的分析析、計(jì)算和對(duì)比，，可以得出以下結(jié)結(jié)論：1、在滿(mǎn)足水力工工況要求的前提下下，不設(shè)中間加壓壓水泵時(shí)，即只在在熱源廠中央換熱熱站設(shè)置主循環(huán)水水泵時(shí)，供熱管網(wǎng)網(wǎng)水循環(huán)所需總軸軸功率最大，達(dá)到到4938KW，，中央換熱站主循循環(huán)水泵的揚(yáng)程最最高，達(dá)194mHO2。這樣高揚(yáng)程、大大容量的熱水循環(huán)環(huán)水泵，目前國(guó)內(nèi)內(nèi)外還沒(méi)有連續(xù)、、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行行的成功先例。2、在滿(mǎn)足水力工工況要求的前提下下，在供回水管上上增設(shè)中間加壓水水泵可以有效地降降低供熱管網(wǎng)水循循環(huán)所需的總軸功功率（主循環(huán)泵與與中間加壓泵軸功功率之和），且中中間加壓泵離熱源源廠越遠(yuǎn)，管網(wǎng)水水循環(huán)所需的總軸軸功率越小。3、在其它條件不不變的情況下，管管網(wǎng)水循環(huán)所需的的總軸功率與中間間加壓水泵的設(shè)置置位置有關(guān)，而與與設(shè)在供水管還是是回水管上關(guān)系不不大。通過(guò)對(duì)以上四種方方案七種情況下管管網(wǎng)的水力工況、、水泵能耗的分析析、比較和研究后后可以定性結(jié)論如如下：1.在供水管和回回水管上增設(shè)中間間加壓泵均可以有有效地降低管網(wǎng)的的壓力水平，但其其工作條件和水力力工況差別較大。。在供水管上設(shè)置中中間加壓泵，管網(wǎng)網(wǎng)的壓力水平盡管管有所降低，但仍仍高于在回水管上上設(shè)置中間加壓泵泵的壓力水平，而而且其熱媒的工作作溫度高達(dá)130℃，遠(yuǎn)高于回水水溫度70℃，這這種大容量的耐高高溫水泵不僅難以以選擇，而且難以以保證安全、可靠靠、經(jīng)濟(jì)有效地運(yùn)運(yùn)行，目前還沒(méi)有有成功的設(shè)計(jì)和運(yùn)運(yùn)行實(shí)例。因此，，在大型高溫水城城市集中供熱系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為使使水泵安全、可靠靠、經(jīng)濟(jì)有效地運(yùn)運(yùn)行，同時(shí)在滿(mǎn)足足供熱要求的前提提下盡可能降低管管網(wǎng)的壓力水平，，將中間加壓泵設(shè)設(shè)在回水管上是經(jīng)經(jīng)濟(jì)、合理的選擇擇。2.在滿(mǎn)足水力工工況和供熱要求的的前提下，盡可能能使中間加壓泵遠(yuǎn)遠(yuǎn)離熱源廠，使管管網(wǎng)水循環(huán)所需總總軸功率盡可能減減小。2.3工程實(shí)例分分析、研究結(jié)論通過(guò)對(duì)工程實(shí)例的的分析和比較可以以看出，對(duì)于大型型高溫水城市集中中供熱系統(tǒng)而言，，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及及安全可靠性考慮慮，在供水管上設(shè)設(shè)置中間加壓泵是是不科學(xué)和不可行行的，且實(shí)用意義義和價(jià)值不大。因因此本課題只對(duì)回回水管上設(shè)置中間間加壓泵進(jìn)行優(yōu)化化研究和探討。3.1水力工況對(duì)對(duì)中間加壓泵位置置的要求3.1.1水力工工況要求對(duì)于一、二次管網(wǎng)網(wǎng)全部采用間接連連接且地勢(shì)相對(duì)平平坦的城市供熱管管網(wǎng)，其回水加壓壓泵站的設(shè)置需滿(mǎn)滿(mǎn)足的主要條件為為：1、在回水加壓泵泵站進(jìn)口處，應(yīng)保保證其回水管動(dòng)水水壓不低于50kPa，以防該處處回水管吸入空氣氣。2、在回水加壓泵泵站出口處，應(yīng)保保證其回水管動(dòng)水水壓與該處供水管管動(dòng)水壓之差不低低于該處熱力站的的資用壓頭。第三章中間加加壓泵位置優(yōu)化研研究3.1.2中間加加壓泵的位置按照上述第一條要要求，是中間加壓壓泵站沿管道敷設(shè)設(shè)中心線至熱源廠廠的最近位置，此此時(shí)由圖3.1可以得到：HZB=△Hmin+Hj-50(3-1)式中HZB——中間加壓泵的的揚(yáng)程（kPa））；△Hmin——中間加壓泵站站沿管道敷設(shè)中心心線至熱源廠的最最小水平距離Xmin對(duì)應(yīng)的加壓泵站至至熱源廠供水管或或回水管阻力損失失（kPa），△△Hmin=XminR(1+α)；Hj——管網(wǎng)的靜壓值值（kPa）；Xmin——滿(mǎn)足水力工況況要求的情況下，，中間加壓泵站沿沿管道敷設(shè)中心線線至熱源廠的最小小距離（km）；；其它符號(hào)意義同前前。Xmin=HZB-Hj+50

km(3-2)R(1+α)將△Hmin=XminR(1+α)代入式(3-1)經(jīng)整理后得到：按照上述第二條要要求，是中間加壓壓泵站沿管道敷設(shè)設(shè)中心線至熱源廠廠的最遠(yuǎn)位置，此此時(shí)由圖3.2可可以得到在最大距距離Xmax時(shí)：△Hy=Hgmax-△Hmax-Hj（3-3）而Hgmax=Hg-△Hmax（3-4）且Hg-Hj=2△Hw+△Hy-HZB（3-5）式中:△Hy——主干線末端熱力力站資用壓頭（（kPa）Hgmax——中間加壓泵站沿沿管道敷設(shè)中心心線至熱源廠的的最大距離Xmax對(duì)應(yīng)的加壓泵站站處供水管的壓壓力（kPa）；△Hmax——中間加壓泵站沿沿管道敷設(shè)中心心線至熱源廠的的最大距離Xmax對(duì)應(yīng)的加壓泵站站至熱源廠供水水管或回水管阻阻力損失（kPa）；Hj——管網(wǎng)的靜壓值（（kPa）；Hg——熱源廠出口供水水管壓力（kPa）；△Hw——外網(wǎng)主干線供水水或回水管總阻阻力（kPa）；HZB——中間加壓泵的揚(yáng)揚(yáng)程（kPa）。將式（3-3）、（3-4）和（3-5）經(jīng)整理后得到到：Xmax=2△Hw-HZBkm(3-6)2R(1+α)式中R——主干線平均均比摩阻（Pa/m）；α——局部阻力力當(dāng)量長(zhǎng)度百分分比，一般為0.2—0.4；其它符號(hào)意義同同前。由公式（3-2）和（3-6）可以得出中間加壓泵站沿沿管道敷設(shè)中心心線至熱源廠的的距離X（中間間加壓泵站的位位置）應(yīng)滿(mǎn)足下下式：Xmin≤X≤Xmax（3-7）3.1.3中間加壓泵的揚(yáng)揚(yáng)程由公式（3-2）和（3-6）可以看出，，中間加壓泵的的揚(yáng)程HZB越大，則Xmin越大而Xmax越小，因而一定定存在一個(gè)臨界界值HL，使得Xmin=Xmax，即：HL-Hj+50=2△Hw-HL

R(1+α)2R(1+α)也就是說(shuō)，只要要中間加壓水泵泵的揚(yáng)程不大于于臨界值HL，即可滿(mǎn)足水力力工況對(duì)其位置置的要求。由此此可以得到按水力工況要求求，中間加壓泵的揚(yáng)揚(yáng)程為：HL=2△Hw+Hj-100（kPa）

(3-8)3HZB≤2△Hw+Hj-100（kPa）

(3-9)33.2降低能耗對(duì)中間間加壓泵位置的的要求設(shè)置中間加壓泵泵站目的，不僅僅是為了降低管管道及其附件的的工作壓力等級(jí)級(jí)，使管網(wǎng)建設(shè)設(shè)費(fèi)用降低，而而且在滿(mǎn)足供熱熱要求的前提下下盡可能使管網(wǎng)網(wǎng)動(dòng)力消耗最少少。為此，必須須建立熱網(wǎng)主循循環(huán)泵、中間加加壓泵的計(jì)算軸軸功率與中間加加壓泵站位置之之間的函數(shù)關(guān)系系式。3.2.1主干線流量分布布的簡(jiǎn)化為了建立熱網(wǎng)主主循環(huán)泵、中間間加壓泵的計(jì)算算軸功率與中間間加壓泵站位置置之間的函數(shù)關(guān)關(guān)系式，現(xiàn)將主主干線流量分布布進(jìn)行如下簡(jiǎn)化化處理：如圖3.3，在實(shí)際工程中中，管網(wǎng)主干線線輸送的熱水流流量從熱源廠出出口（節(jié)點(diǎn)A）開(kāi)始沿主干線線至末端并非均均勻減少，而是是在節(jié)點(diǎn)B、C、D處經(jīng)過(guò)三次變化化后將剩余熱水水送往最后一個(gè)個(gè)熱力站。在本本課題研究中，，為建立數(shù)學(xué)模模型，假設(shè)主干干線輸送的熱水水流量從熱源廠廠出口開(kāi)始沿主主干線至末端是是連續(xù)均勻減少少的，即主干線線上接出的所有有支干線和支線線（B——熱力站1，C——熱力站2等）均可以認(rèn)為為是由主干線上上連續(xù)均勻地接接出無(wú)數(shù)等流量量的細(xì)小管線匯匯集而成，如圖圖3.4中細(xì)線表示的無(wú)無(wú)數(shù)管線。GZB=Gm+（Gw-Gm）（L-X）(3-10)L根據(jù)上述假設(shè)，，中間加壓泵站站的流量GZB可以表達(dá)為：式中Gm——主干線末端端的流量；Gw——主干線始端端的流量，即設(shè)設(shè)計(jì)總流量；L——主干線的長(zhǎng)長(zhǎng)度（km）；X——中間加壓泵泵站沿管道敷設(shè)設(shè)中心線至熱源源廠的距離（km）；其它符號(hào)意義同同前。3.2.2最小能耗對(duì)中間間加壓泵位置的的要求NZB=K[Gm+（Gw-Gm）（L-X）][2△Hw-2R(1+α)X](3-11)L由公式（3-6）可以得到：HZB=2△Hw-2R(1+α)X，則中間加壓泵的計(jì)算軸功率NZB=KGZBHZB為：將上式整理后得：NZB=2K△HwGw-2KGwR(1+α)X-2K△Hw（Gw-Gm）X+2KR(1+α)（Gw-Gm）X2LL熱源廠熱網(wǎng)主循循環(huán)泵的計(jì)算軸軸功率為：Nw=KGwHw=KGw（△Hr+2△Hw+△Hy-HZB）（3-12）式中Hw——熱源廠熱網(wǎng)網(wǎng)主循環(huán)泵的揚(yáng)揚(yáng)程；△Hr——熱源廠管管線的總阻力力；其它符號(hào)意義義同前。將HZB=2△Hw-2R(1+α)X代入式（3-12）經(jīng)整理后得得：Nw=KGw[△Hr+△Hy+2R(1+α)X]（3-13）這樣，熱網(wǎng)水水循環(huán)所需水水泵的總計(jì)算算軸功率為：：N=NZB+Nw（3-14）將公式（3-11）、（3-13）代入（3-14）經(jīng)整理后得得到：N=KGw(2△Hw+△Hr+△Hy)-2K△Hw（Gw-Gm）X+2KR（Gw-Gm）(1+α)X2LL令dX=0，則：dN將上式對(duì)X求導(dǎo)數(shù)，并令令其等于零即即得到熱網(wǎng)主主循環(huán)泵、中中間加壓泵計(jì)計(jì)算軸功率之之和的最小值值對(duì)應(yīng)的中間間加壓泵站至至熱源廠的距距離，即：-2K△Hw（Gw-Gm）+4KR（Gw-Gm）(1+α)X=0LL整理后得X=△Hw

（3-15）2R(1+α)X=△Hw=LR(1+α)=1L（3-16）2R(1+α)2R(1+α)2將△Hw=LR(1+α)代入（3-15）式后得到：：熱網(wǎng)主循環(huán)環(huán)泵、中間加加壓泵計(jì)算軸軸功率之和的的最小值對(duì)應(yīng)應(yīng)的中間加壓壓泵站至熱源源廠的距離為為：3.3工程實(shí)例檢驗(yàn)驗(yàn)由第二章分析析、研究結(jié)果果可以查到上上述工程實(shí)例例主干線水力力計(jì)算（詳見(jiàn)見(jiàn)附表1）的有關(guān)資料料為：△Hw=727kPa，L=13630m，Hj=370kPa，則：R=△Hw=727000=53.34

Pa/mL(1+α)13630(1+α)(1+α)將有關(guān)資料代代入公式（3-18）得到：HZB≤2△Hw+Hj-100=2×727+370-100=574.66

kPa33

Xmin=HZB-Hj+50=（575-370+50）/53.34=4.78

kmR(1+α)Xmax=2△Hw-HZB=（2×727-575）/（2×53.34）=8.24

km2R(1+α)1L=6.82km2通過(guò)前面對(duì)設(shè)設(shè)置中間加壓壓水泵所涉及及的水力工況況以及能耗情情況的全面比比較、分析和和研究，將分分析、研究結(jié)結(jié)果進(jìn)行綜合合，即可得到到中間加壓泵泵在滿(mǎn)足水力力工況和能耗耗要求的情況況下，其設(shè)置置位置和揚(yáng)程程為：2△Hw-HZB≥X≥1L（3-17）2R(1+α)2HZB≤2△Hw+Hj-100(3-18)3根據(jù)公式（3-17）可知，中間間加壓泵的位位置范圍為8.24km≥X≥6.82km，在此范圍內(nèi)內(nèi)的中間值為為7.53km。現(xiàn)按上述計(jì)算算結(jié)果將中間間加壓泵站