高穩防腐成套供熱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及成套集中供熱技術，屬于能源技術領域。
【背景技術】
[0002]1.供熱行業現狀
[0003](I)能源浪費嚴重。
[0004]現有供熱系統的水力不平衡，是導致現有供熱系統冷熱不均的重要原因，也是至今仍然困擾供熱行業的老大難問題，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]現有供熱系統，無論是間供一次系統、間供二次系統，還是直供系統，均是采用“大流量小溫差”運行模式。現有間供一次系統，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 ;現有間供二次系統或直供系統，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，燃燒時通常會產生硫氧化物，硫氧化物與水蒸氣結合后即形成硫酸蒸汽。當鍋爐尾部受熱面的金屬壁面溫度低于硫酸蒸汽的凝結點(稱為酸露點)，就會在其表面形成液態硫酸(稱為結露)。在應用鍋爐的行業中，鍋爐尾部受熱面由于結露而引起的腐蝕一般一至兩年即會發生，這是一個世界性難題。在供熱行業中，現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，故現有供熱系統鍋爐尾部受熱面結露及腐蝕難以避免。
[0009]2.現有供熱系統
[0010](I)水力穩定性差、靜態水力平衡難以實現。
[0011]靜態是指供熱工況(如溫差、溫度、壓力、流量等)不變的狀態。系統試運行(未供熱)時，系統可能在“靜態”下運行。
[0012]熱水熱網的水力穩定性是指熱網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定性系數y來衡量熱網的水力穩定性，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為熱網正常工況下的熱網干管的壓力損失，水力穩定性系數y的極限值是I和0，數值越大穩定性越好，數值越小穩定性越差。
[0013]現有間供一次熱網，換熱站水力穩定性系數y —般約為0.30?0.85 (遠端小近端大)；現有間供二次或直供熱網，熱用戶樓棟水力穩定性系數I 一般約為0.35?0.90 (遠端小近端大)。
[0014]由此可知:現有供熱系統熱網水力穩定性差，遠近差別明顯；熱用戶之間相互耦合、相互干擾，調試難度大，故靜態水力平衡難以實現。
[0015](2)系統阻力不恒定、動態水力平衡無法實現。
[0016]動態是指供熱工況(如溫差、溫度、壓力、流量等)發生改變的狀態。正常供熱時，系統基本上都是在“動態”下運行。
[0017]在熱水供熱系統中，由于水在循環過程中散熱冷卻，故供水和回水存在溫度差，從而產生了密度差，這種由密度差產生的循環動力稱為自然循環動力，由水栗提供的強制循環動力稱為機械循環動力。在機械循環系統中，循環動力主要是由水栗提供，同時也存在自然循環動力。
[0018]由于供熱系統的供回水溫差是經常變化的，故熱用戶樓內自然循環動力也是經常變化的，熱用戶樓內自然循環動力的變化一般約為0.03?0.3mH20，樓棟越高，樓內自然循環動力的變化越大。
[0019]由此可知:熱用戶樓內系統阻力不恒定。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系、系統供回水壓線、循環栗工作點均在不斷改變，而現有供熱系統無法適應這種多層次、累計疊加的影響，故動態水力平衡無法實現。
[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，采暖方式已呈現多樣化，如暖氣片采暖、地板采暖、空調暖風采暖等?’另一方面，圍護結構也呈現多樣化，有未節能建筑、一步節能建筑、二步節能建筑、三步節能建筑、四步節能建筑等。在同一供熱系統中，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，而現有供熱系統只能為所有熱用戶提供同一的供水溫度，故現有供熱系統無法滿足多樣化熱用戶的不同需求。
[0022]3.現有水力平衡調節技術。
[0023](I)節流式:閥門調節。
[0024]節流式水力平衡調節技術，是現有供熱系統普遍采用的水力平衡調節技術，然各種閥門調節都有自身的缺陷，具體情況如下:
[0025]①靜態平衡閥。
[0026]靜態平衡閥其流量調節靠人工手動完成，“系統阻力不變”是其前提條件，對于間供二次系統或直供系統而言，靜態平衡閥一般安裝在過熱支路上，由于熱用戶樓內的供回水溫差是經常變化的，從而導致熱用戶樓內自然循環動力發生改變，故事實上，系統阻力是經常變化的，靜態平衡閥以“不變”對系統的“萬變”，故靜態平衡閥只能對管網進行粗調節。
[0027]熱用戶樓內各干管及進戶支管往往因施工、操作、調試、經濟等方面的原因而無法安裝靜態平衡閥，所以熱用戶樓內的垂直失調和水平失調往往難以從根本上得以解決。
[0028]現有供熱系統，無論是間供一次系統、間供二次系統，還是直供系統，其水力穩定性均很差，故調試難度大，供熱系統規模較大時，靜態平衡閥一般難以解決其水力不平衡問題。
[0029]②動態平衡閥(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]由于供熱環境潮濕，彈簧易受潮生銹，同時如彈簧的材質差或熱處理工藝有問題，彈簧往往易產生蠕變，使其應力發生松弛，故時間稍長，彈簧力就會發生改變，原設定的壓差就會變化，其流量也會隨之發生變化；停供期間，壓差力變成零，在彈簧力的作用下閥門開度減少，而我國的供熱系統幾乎全部均未采用濕法保養，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，其原有的自動調節功能已不復存在，而閥門開度減少后，熱用戶就會出現不熱的現象。故動態平衡閥一個采暖期內有一定效果，一個采暖期后就可能產生負面效果。
[0032]③電動調節閥。
[0033]電動調節閥通常安裝在換熱站的一次側，用于一次網的水力平衡調節，一般由二次供水溫度控制一次電動調節閥的開度(即流量)，由于現有供熱系統水力穩定性差，各換熱站一次相互耦合、相互干擾，其參數的設定和整定難度很大，包括源參數(如二次網溫度)的設定、PID (比例、積分、微分的簡稱)控制器的參數整定，如設計不合理，整個一次網就會產生劇烈的振蕩。據調查:60?70%的電動調節閥均人為設定開度(相當于靜態平衡閥)，而無自動調節功能，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節時，在某種程度上能起一定作用，但在調節時，均是不同程度地關小閥門，形成阻力元件，增加了被調管路的阻力，造成現有管道資源的浪費，增加了循環栗的無效電耗。
[0035](2)有源式:水栗變頻。
[0036]①間供一次網:兩級栗混水分布式水栗變頻技術。
[0037]原理:與閥門節流水力平衡調節技術相比，其特點是:以栗代閥，實行“自助餐”。一級栗(主循環栗)，負責鍋爐房總站內部的水循環，其流量為鍋爐的額定流量，其揚程為鍋爐本體及與之對應的管道及閥門阻力之和，一般安裝在鍋爐房總站內。二級栗(分循環栗)，負責一次外網及換熱站內一次側的水循環，其流量為各換熱站所需一次水流量，其揚程為換熱站內一次側阻力和本站與鍋爐房(或熱源)之間一次外網阻力之和，一般安裝在各換熱站內。混水就是一級栗、二級栗供回水由混水管(或混水缸)進行連接，混水管是該系統一次網的定壓點，一般可設在鍋爐房總站內。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]優點:節電率一般為40%左右；能解決各換熱站之間的熱量分配問題；一級栗(主循環栗)與二級栗(分循環栗)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