所有采暖系統均由熱源、循環水泵外網及采暖用戶組成。
采暖鍋爐生產熱能消耗燃料,循環水泵把熱能輸送到用戶消耗電能,電費和鍋爐燃料費是采暖成本兩大要素。
每個采暖系統采暖任務是固定的。保證全部用戶規定采暖溫度前提下,采暖系統運行管理水平不同,循環水泵耗電量,鍋爐產熱燃料耗量是不一樣的。
《鍋爐換熱站智能化管理》軟件智能管理獨家優勢是:附加計量設備零投資,優化循環水泵智能管理,使鍋爐智能高效生產熱能,外網精準平衡熱能分配,循環水泵高效輸送熱能,在“熱能產用全過程中”實現采暖能源消耗降到最低。
全國主要城市采暖設計熱負荷指標:
是國家采暖設計運行管理權威部門展示的最新科研成果。
伊春市采暖建筑量化熱指標:
面積(熱負荷)一定系統要高效經濟采暖,基礎是要準確掌握每棟采暖建筑面積及保溫等級(量化熱指標)。之后確定系統設計供回水溫度,準確量化一、二次系統循環流量熱量,熱源就能精準生產供應需要熱能。
伊春市與眾多采暖城市一樣,采暖熱負荷計算時,需要“節能建筑和現有建筑量化熱指標”在上表中查不到,但可依靠上表中位置與其接近城市,通過采暖期天數比較求得。
哈爾濱采暖期176天:
節能建筑設計熱負荷:33.69w/㎡ 現有建筑設計熱負荷:52.93w/㎡
伊春采暖期194天:
節能建筑設計熱負荷指標:QJ=194/176×33.69=37.14 w/㎡
現有建筑設計熱負荷指標:QJ=194/176×52.93=58.34 w/㎡
伊春烏伊嶺一次系統,采暖面積616306㎡,其中節能采暖建筑占比25.5%,設計熱指標37.14w/㎡,非節能采暖建筑占比74.5 %,設計熱指標58.34w/㎡。
伊春烏伊嶺一次網系統加權平均設計熱負荷指:QBJ=37.14×25.5%+58.34×74.5%=52.93 W/㎡
伊春烏伊嶺一次網系統實際工況
伊春烏伊嶺一次網系統,按供回水115/70℃溫差45℃設計,設計循環流量為621m3/h。
該一次采暖系統采用981#循環水泵,該泵在工頻31.04mH2O揚程,以33.47HZ變頻工作時,水泵《實際流量為921.56m3/h》,這個流量是設計流量621m3/h的1.48倍。一次網按921.56m3/h這個流量運行的結果,系統供回水溫度不是設計的115/70℃溫差45℃,而變成《供回水81/46℃溫差35℃》。
循環水泵量化參數揭示的科學結論:
第一:《一次熱網系統阻力很小》
系統以供回水81/46℃溫差35℃運行時,981#循環水泵流量為921.56m3/h,對應揚程為13.9mH2O。這個揚程就是系統運行921.56m3/h流量時的阻力。
當該系統運行《設計循環流量621m3/h》時,系統設計阻力為:HJ=12.39/921.562×621.232=6.32mH2O
循環阻力與系統內循環流量平方成正比。按此水力計算基本公式,用981#循環水泵量化參數,軟件程序精準計算出系統《設計阻力6.32mH2O》。可以說該系統設計阻力是由981#循環水泵測量出來的。結論是:《一次熱網系統阻力很小》!
第二:《配套循環水泵揚程誤差過大》
循環水泵工作原理是:循環水泵流量等于系統設計循環流量,循環水泵揚程等于系統設計阻力。如此選定的循環水泵與系統需要完全吻合,這樣的循環水泵與系統的配套是零誤差的標準配套。
系統阻力只有6.32mH2O,而原配981#循環水泵揚程為34mH2O,說明34mH2O揚程是設計阻力的5.38倍。
結論是:《配套循環水泵揚程誤差過大》!
第三:小于30HZ變頻水泵省電預期變小
在阻力很小系統上,一次循環水泵以N頻率變頻運行時:水泵流量與(N/50)成正比;水泵揚程與(N/50)2成正比;水泵功率與(N/50)3正比。
當水泵以N>30HZ變頻運行時,水泵功率以(N/50)3規律降低省電預期巨大。當水泵以 N<30HZ變頻運行時,水泵功率不再以(N/50)3規律降低,省電預期變小,這是因為這時水泵電機的功率因數和效率降低很多所致。 也就是說在阻力很小系統上,以N<30HZ變頻運行實現省電意義不大。
鍋爐供回水溫差與鍋爐效率的關系
一次網低溫回水進鍋爐加熱時,爐堂內高溫區水冷壁管內回水得熱多,水比重變輕向上升,爐堂內低溫區煙氣管內低溫回水得熱少,水的比重大向下降。進入爐內回水形成上下流動的自然循環。
進鍋爐加熱流量與鍋爐供回水溫差成反比。流量越大供回水溫差就越小,流量越小供回水溫差就越大。
鍋爐加熱流量與爐內自然循環流動強度成反比:鍋爐加熱流量越小,鍋爐供回水溫度差越大,爐內自然循環流動強度就越大,鍋爐運行效率越高。
鍋爐加熱流量是鍋爐額定流量時:鍋爐水冷壁管內壁,形成一薄水膜,管中形成一氣柱或氣泡串的“膜態流動”。這時爐內自然循環流動強度達到最佳,熱水鍋爐熱效率達到最高值。
130/70℃供回水也就是溫差60℃熱水鍋爐,額定熱效率為85%。是指鍋爐以60℃溫差工作時,水冷壁管內流體是“膜態流動”。爐外看不見“膜態流動”,但能看得見“膜態流動”時供回水溫度為130/70℃溫差60℃。
也就是說,燃煤燃油燃氣熱水鍋爐,爐外部儀表所示鍋爐工作參數是額定供回水130/70℃溫差60℃時,熱水鍋爐就以額定的高效率85%在工作。
再次明確,熱水鍋爐的額定供回水溫及溫差指示鍋爐在高效率工作。
在此之前,對鍋爐效率關注及措施,均集中在爐膛內燃燒是否充分、受熱面管子內外煙垢水垢熱阻等等,均是受熱面管內外影響傳熱不利因素。但對爐內流體流態(鍋爐供回水溫差),對鍋爐效率影響無認識,也無管理措施。因此,鍋爐加熱流量(鍋爐供回水溫差)是自由放任的。結果是鍋爐加熱流量(鍋爐供回水溫差)遠離鍋爐額定流量(鍋爐額定供回水溫差),致使鍋爐低效工作成為常態。
鍋爐供熱一次網供回水溫差
《一次網鍋爐加熱鍋爐額定流量時,鍋爐就以額定最高效率工作》,堅定支持該理念,一次網供回水溫差設計及管控,必須與鍋爐額定供回水溫差相同。
烏伊嶺鍋爐工作參數為《供回水115/70℃溫差45℃》時,
系統運行循環流量為621m3/h,阻力6.32mH2O,鍋爐效率80%。
烏伊嶺鍋爐工作參數為《供回水130/70℃溫差60℃》時,
系統運行循環流量為466 m3/h,阻力3.56mH2O,鍋爐效率85%
烏伊嶺鍋爐實際工作參數為《供回水81/46℃溫差35℃》時,
系統運行循環流量為921.56m3/h,阻力13.9mH2O,鍋爐效率70%
一次網按鍋爐額定供回水溫度及溫差設計管控好處:
一是:一次系統設計循環流量及對應阻力降到最低,循環水泵耗電最小。
二是:一次系統設計氣溫熱負荷最大時,鍋爐按額定流量額定高效運行采暖,實現節省燃料最大化。
為什么必需優化循環水泵?
烏伊嶺等眾多一次網運行實踐表明,“阻力很小系統上揚程過大循環水泵”變頻調節系統運行流量很難精準達到要求,因而使大多鍋爐還在低效工作。因此,對“揚程過大循環水泵”必須優化。
優化核心目標:
就是在保證水泵必需能力同時,使水泵電機最小。也就是在優化水泵時防止水泵投資浪費,防止循環水泵有過多能力儲備。
循環水泵儲備能力過多,使用時必然產生流量偏移程度過大,電能浪費加大;
循環水泵儲備能力過多,在快速精準工況調節帶來種種不便和“麻煩”。
一次系統優化循環水泵
“6.32mH2O設計阻力”很小系統,說明實際供回水管徑很大。這是該系統建設時期管網投資很大的結果。說明該系統本身有省電節能運行資源。
這種本身就有節省電能的資源,是“前人栽樹后人乘涼”的資源,恰當選用低揚程循環水泵實現省電,該效益系統“獨享”的“紅利”。
面對系統的這種資源,聽之任之不作為,堅持使用“揚程過大循環水泵”運行,“紅利”將是“災難”,巨大電能燃料浪費年復一年長期發生。
優化循環水泵方法:
已知:烏伊嶺一次網鍋爐工作參數《供回水130/70℃溫差60℃》,一次
系統按此參數設計時:
設計循環流量466m3/h 系統設計阻力3.56mH2O
按此參數選擇循環水泵型號,優化循環水泵編號為662#。
662#水泵額定流量672m3/h 額定揚程9 mH20效率78% 電機30KW
雖然662#水泵電機很小只有30kw,但該水泵額定流量和揚程均大于設計參數,水泵能力有保證。
優化循環水泵的最佳工況
662#循環水泵工況不調節運行,就相當于在《設計循環流量466m3/h 設計阻力3.56mH2O》系統上,662#循環水泵按《額定揚程9 mH20》運行,同樣形成高揚程循環水泵在低阻力系統上運行。后果是流量遠大于設計流量運行。
當662#循環水泵工況調節,水泵以工頻9mH20揚程40HZ變頻運行時,水泵《流量537m3/h揚程5.76 mH20》工況工作。這時:
優化循環水泵按系統需要流量高效工作,系統供回水溫度100/40℃溫差60℃。系統鍋爐加熱流量537m3/h供回水溫差60℃鍋爐高效工作。
這就是優化循環水泵最佳工況。
優化循環水泵最佳工況實現的效益
把200KW981# 循環水泵 優化為30KW662#循環水泵工況調節:
就是:981#循環水泵《運行流量921.56m3/h揚程13.9 mH20》工況:
變為:662#循環水泵《運行流量537.6m3/h揚程5.76 mH20》工況:
優化循環水泵最佳工況省電效益:
662#水泵節電:⊿N=(0.57-0.105)×616306=286582 KWH
662#水泵節電%:⊿N%=(0.57-0.105)/0.57=81.58%
國家電力部門生產一度電,平均標煤消量為0.35kg。烏伊一次系統一個采暖期節省286582度電,相當于減少100303.7kg標煤耗量,也就是減少對應溫室氣體排放。
水泵節電宏觀效益:一個采暖期電費支出兩個采暖期還用不完。采暖系統循環水泵節電,使系統的平米節省標煤達到0.163kg/㎡
優化循環水泵鍋爐高效率運行效益:
就是:981#循環水泵《運行流量921.56m3/h揚程13.9 mH20,鍋爐供回水81/46℃溫差35℃》工況時,鍋爐的實際效率為70%。
變為:662#循環水泵《運行流量537.6m3/h 揚程5.76 mH20,鍋爐供回水100/40℃溫差60℃》工況,鍋爐的工作效率為85%。
優化循環水泵鍋爐效率有5%~15%的提升空間。
鍋爐效率70%時:采暖期標煤耗量30649.7 t
鍋爐效率75%時:采暖期標煤耗量28606.4 t
鍋爐效率80%時:采暖期標煤耗量26818.5 t
鍋爐效率85%時:采暖期標煤耗量25240.9 t
優化循環水泵提高鍋爐效率,每提高5%也就是節省燃煤5%,這對采暖鍋
爐來說就是一個很大臺階。采暖期標煤耗量從30649.7 t降低到28606.4 t,浄降低2043.3t,系統平米節省標煤達到3.315kg/㎡。
采暖熱水鍋爐低熱效率運行很普遍
伊春烏伊嶺一網鍋爐實際供回水81/46℃溫差35℃,說明該系統鍋爐工作熱效率遠低 于鍋爐額定效率。
整個北方采暖區域一次系統中,29MW以上工作參數130/70℃溫差60℃,燃煤燃氣燃油熱水鍋爐,額定效率均在85%及以上。但鍋爐實際供回水參數與烏伊嶺鍋爐供回水參數類似,說明普遍鍋爐均以“小溫差”低效率費煤狀態工作。
一次鍋爐普遍“小溫差”低熱效率運行:
說明近二十多年來普遍的設計師、采暖理論專家及供熱企業的專業高管,在采暖專業的管理平臺上,接受、默認、認可、習慣、止步于:“一次熱網就按115/70℃溫差45℃設計,或者以更低的供回水溫差運行管理”,根本無視一次網鍋爐額定工作參數高效工作要求。
于是,普遍采暖鍋爐低熱效率浪費燃料工作,正是現實采暖的國情。
本例是實現采暖智能化管理高效經濟模板:循環水泵省電81.58%,鍋爐熱效率有望提高5%~15%以上。
對供熱公司,所有節省燃煤和電費是供熱公司淨利潤。
我國承諾:2030年前“碳達峰”2060年前“碳中和”。所有節省燃煤和電費措施,在“碳達峰碳中和”承諾面前,是供熱采暖行業主體責任和標準答卷!