旁通管定压在大高差集中供热系统的应用

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1、檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲殘供热热网与热力站旁通管定压在大高差集中供热系统的应用 李宏涛1 ， 王文军2 ， 蒋建志2 ， 于淼2 ， 陈蒙2 ， 廖荣平2( 1 安阳益和热力有限责任公司，河南 安阳 455000; 2 中国市政工程华北设计研究总院，天津 300074)摘 要:介绍了旁通管定压在大高差地区的设计方法。结合工程实例，计算了旁通管的管径。关键词:旁通管定压; 大高差;集中供热系统中图分类号:文献标识码:文章编号:1000 4416( 2012) 07 0A08 03TU995BApplication of Pressurization Method by Bypass Pipe

2、in CentralizedHeating System with Large Elevation DifferenceLI Hongtao， WANG Wenjun， JIANG Jianzhi， YU Miao， CHEN Meng，LIAO RongpingAbstract:The design method of pressurization method by bypass pipe in large elevation differencearea is introducedKey words:heating systemThe diameter of bypass pipe is

3、 calculated with an engineering examplepressurization method by bypass pipe;large elevation difference;centralized该市属于高海拔高寒湿地区，冬天潮湿阴冷，近 10 a概述旁通管定压是把定压点设在旁通处的定压方 式。与其他定压方式不同，旁通管定压不仅有定压 作用，也有调压功能。旁通管定压系统具有独到的 优点: 首先造价低，只需在循环泵两侧或供回水总管上安装旁通管及调节阀，并保证定压点与补水泵、泄水阀连锁。其次运行费用省，与在循环泵入口补水 定压相比，旁通管定压补水点的压力较小，补水泵

4、工 作扬 程 减 小，节省了运行费用。再 次，系 统 安 全 可 靠，通过旁通管调压，系统的动压线大大降低，即运行压力大大 降 低，管网与用户承压减小，运 行 更 安全。旁通管 定 压 在一级管网和二级管网中均可使 用。1的气象资料显示，最低气温为 6 5 ， 3 6 5 的时间有 47 d，平均相对湿度为 85% 95% 。除某些单位有局部集中供暖外，大部分单位和居民供 暖主要依靠燃煤炉灶以及电空调，高污染、低能效、不经济的问题突出。走集中供热的发展路线，是环 境友好型城市发展的需要。该市集中供热工程热源 为距市区边界 13 km 左右的电厂，电厂规模为 3 台200 MW 超高压 凝 汽

5、机 组，对现有机组进行技术改 造后可实现热电联产，供热能力为 715 MW。工程方案设计参数电厂和市区分别处于山的两端，首站位于电厂33 1工程概况工程位于西南某市，按照区域划分不属于供暖 地区，因此以前该市未建设城市集中供热工程。但内，由于系统高差较大，需设隔压换热站 1 座。从电厂到隔压换热站为一级管网，设计压力为 2 5 MPa， 设计供 / 回水温度为 130 /70 。从隔压换热站到小2A 08檲檲殘檲檲殘www watergasheat com李宏涛，等: 旁通管定压在大高差集中供热系统的应用第 32 卷 第 7 期区热力站为二级管网，设 计 压 力 为 2 5 MPa，设 计供

6、/ 回水温度 120 /60 。从热力站到用户为三级管 网，设计压 力 为 1 0 MPa，设 计 供 / 回 水 温 度 80 /55 。首站 海 拔 为 1 669 m，小 区 热 力 站 ( 位 于 市 区 内) 海 拔 约 1 850 m，系 统 最 高 海拔在二级管网部 由水压图可见，首站入口压力为 2 1 MPa，出口压力为 2 6 MPa。隔压站一级管网入口压力为 0 7MPa，一级管网出口压力为 0 5 MPa; 从首站到隔压 换热站一级管网在首站内部及首站出口一段管道会 超压。首站热网加热器阻力为 0 1 MPa，则首站 循 环泵出口压力为 2 7 MPa，超出设计压力。为了

7、 降 低动水压线压力，一级管网应选用旁通管定压的方 案。从隔压换热站到小区热力站的二级管网供、回 水压力线均在防止超压线以下，能满足不超压; 并且 均在地面线以上，能满足不倒空; 二级管网供水压力 最低点 在 高 程 2 010 m 处，压 力 为 0 5 MPa，满 足120 水不汽 化; 二级管网回水压力最低点在中继 泵站入 口 处，压 力 为 0 26 MPa，满 足 60 水 不 汽 化。分，为 2 010 m。隔压换热站设在海拔为 1 850m处，距离电厂约 3 km，比电厂高 181 m。130 水汽化压头为 17 6 m，考虑隔压换热站换热器布置在二 层，设备充水高度为 6 m，

8、同时考虑 5 m 水柱安全余 量，一级管网定压压头 210 m，即压力为 2 10 MPa， 定压点设在首站。二级管网最高点比隔压换热站高 160 m，120 水汽化压头为 10 m，考 虑 5 m 安 全 余 量，则 二 级 管 网定 压 点 压 力 为 1 75 MPa，定压点在隔压 换 热 站 内。3 2首站不用旁通管定压时水压图首站定压点设在循环泵入口时一级管网和二级3 3首站用旁通管定压时水压图为了使一级管网不超压，至少应降低动水压线管网水压图见图 1、2，其中二级管网水压图 的 中 继泵站后城市内供、回水均不超压、不汽化、不倒空，图 中省略了此部分供、回水动压线。0 2 MPa，降

9、低后首站循环泵出口为 2 5 MPa，满 足不超 压。 隔 压 换 热 站一级管网入口压力为 0 5MPa，满足 130 热水不汽化。供、回水动水压线均 在地面线以上，满足不倒空。此时一级管网水压图 见图 3，二级管网水压图和定压点在循环泵入 口 时 相同。图 1 首站定压点设在循环泵入口时一级管网水压图图 3 首站定压点设在旁通管处时一级管网水压图由图 3 可见，一级管网采用旁通管定压后，首站 入口压力为 1 9 MPa，出口压力为 2 4 MPa，首站循 环泵出口压力为 2 5 MPa，定压线仍为 2 1 MPa，定 压点设在旁通管处。此时一级管网最高压力为 2 4MPa，位置在首 站 出

10、 口，满 足 不 超 压; 供 水 最 低 压 力 为 0 5 MPa，在隔压换热站入口，满足 130 水不汽 化; 回水压力最低点在隔压换热站出口，压力为 0 3MPa，满足 70 水不汽化; 供、回水动水压线均在地图 2 首站定压点设在循环泵入口时二级管网水压图A 09煤 气 与 热 力第 32 卷 第 7 期www watergasheat com面线以上，满 足 不 倒 空。此 时旁通管上的调节阀 a节流压 差 为 0 4 MPa，调 节 阀 b 节 流 压 差 为 0 2MPa。3 4 旁通管工艺计算 旁通管安装位置图 4 为一级管网常用旁通管定压位置1 2，定 压点在旁通管处。通过

11、改变调节阀 a 和调节阀 b 的 开度调节定压点压力的高低。Sa 、Sb 、Sp 调节阀 a、调节阀 b、管子阻抗，Pam 6 h2调节阀在任意开度下的阻抗为1:100 ( 3)Sv =k22v f式中 S 调节阀在任意开度下的阻 抗，Pa vm 6 h2流体密度，kg / m3 kv 调节阀的流通能力 f关于调节阀开度的函数2调节阀的流通能力指阀门全开情况下，温度为5 40 的水，阀两侧压差为 100 kPa 时，流经调节 阀的体积流量，本次选用调节阀 kv 值为 20。通常采用等百分比调节阀，其阀门开度的函数 为: r f = V( R 1)( 4)式中V调节阀的可调比，调节阀本身结构参

12、数，本工程调节阀取 50 r调节阀某一开度时阀芯行程 R调节阀全开时阀芯行程图 4 旁通管定压位置 旁通管管径确定原则在选管径时，应保证旁通管内流体处于湍流状 态，尽量避 免 低 雷 诺 数1。在 等 压 降、等 流 量 的 条件下，管径越小，其雷诺数越大，因此旁通管的管径 越小越好。此外，旁通管的能量是循环泵提供的，旁通流量越大，循环泵的能耗越大。基于节能降耗原 则，旁通管管径越小越好。但是如果管径太小则容 易堵塞，因 此推荐旁通管管径一般为 DN 25 40mm。 旁通管流量及阻力计算根据文献1 ，旁通管阀门调节过程中阀门的 开度对循环水泵的扬程影响很小，可以认为在阀门 调节过程中旁通管两

13、端压差不变，等于循环泵扬程。 本次旁通管规格选用 DN 40 mm。根据管道特性公式，管道流量与两端压差的关系为:旁通管管子阻抗1: 9 K0 25Sp = 6 88 105 25 ( l + ld ) p( 5)dK管壁当量绝对粗糙度，m，取 0 000 5 md管子内径，ml计算管段长度，mld 局部阻 力 当 量 长 度，取 计 算 管 段 长 度 的 0 3 倍循环泵扬程取 50 m，流体密度取 950 kg / m3 ，旁 通管规格为 DN 40 mm，旁通管长度取 10 m，局部阻 力取旁通管沿程阻力的 0 3 倍，调节阀 a 和 b 某一 开度时阀芯行程和全开时阀 芯行程的比值分

14、别取 0 09 和 0 195。根据式( 1) ( 5) ，计算出设计工况 下调节阀阻抗及旁通管流量见表 1。表 1 设计工况下各调节阀阻抗及旁通管流量式中p = Sq2( 1)V式中 p旁通管两侧的压差，PaS旁通管的总阻抗，Pam 6 h23qV 旁通管的流量，m/ h旁通管的总阻抗 S 计算公式为:S = Sa + Sb + Sp式中 S旁通管总阻抗，Pam 6 h2( 2)( 下转第 A39 页)A 10管道组成件r / R阻抗 /( Pam 6 h2 )阻力 /kPa流量 /( m3 h 1 )调节阀 a0 0908 3502955 94调节阀 b0 1955 5371955 94旁

15、通管管子277105 94www watergasheat com李金良，等: 煤制气改天然气输配系统面临的问题和对策第 32 卷 第 7 期外，在未来可以根据发展需要，还有辐射周边城市用气市场的功能。业出版社，2009: 166金昌浩，翟瑞隆 城市燃气灰铸铁管网改造技术J 煤气与热力，2009，29( 11) : B01 B04 解东来，肖巍，聂廷哲，等 天然气置换后铸铁管承插 接口漏气对策J 煤气与热力，2007，27( 3) : 7 9 庞宇，徐 海，刘 志 刚 铸 铁 管 内 插 PE 管 的 施 工J 煤气与热力，2007，27( 12) : 10 11颜志山 天然气转换与储气方案的

16、分析J 煤气与 热力，2005，25( 6) : 45 489 10参考文献:1 荣庆兴，宓亢琪，黄 滋 露 气源转换方案与管网水力 工况的探讨J 煤气与热力，2005，25( 3) : 40 43 薛四敏，朱万美，应洁，等 天然气转换过渡气源的探 讨J 煤气与热力，2006，26( 5) : 1 3 邵小兰，方启承，林 铭 荣 人工煤气转换成天然气后 原燃气表检测误差J 煤气与 热 力，2007，27 ( 10 ) :55 57周粉兰，常保平，沈卫东，等 转换天然气后雷诺式调 压站的技术改造J 煤气与热力，2007，27 ( 4 ) : 7 9杨全斌，孙晶，李连星，等 辽宁省城市老燃气管网改

17、 造的必要性与措施J 煤气与热力，2007，27( 6) : 43 47金昌浩，关立峰，张大勇，等 城镇燃气中压 B 管道提 压运行方 案J 煤 气 与 热 力，2011，31 ( 2 ) : B16 B20卢艳华 厦门市气源转换的技术分析J 煤气与热 力，2004，24( 8) : 460 463严铭卿 燃气工程设计手册M 北京: 中国建筑工112 123 4 5 6 作者简介: 李 金 良 ( 1979 ) ，男，安 徽 无 为 人，工 程 师，大学，从事燃气工程设计和研究工作。收稿日期: 2012 03 26;修回日期: 2012 04 107 8 櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵

18、櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵( 上接第 A10 页)由 表 1 可 见，此时流经旁通 管 的 流 量 为 5 94 m3 / h，约占系统总流量的 0 06% ，即无效流量 损 失 为 0 06% 。4 结论 通过旁通管定压可以降低系统运行时动水 压线，但需注意系统动水压线的下限应保证任何一 点不倒空、不汽化。 旁通管规格一般为 DN 25 40 mm，管径太 小容易堵塞，管径太大无效损失大。的控 制 策 略J 煤 气 与 热 力，2011，31 ( 1 ) : A09 A12参考文献:作者简介: 李 宏 涛 ( 1957 ) ，男，河 南 安 阳 人，高 级 工 程1杨 鑫 旁通管定压及其应用研究 ( 硕 士 学 位 论 文 )D 太原: 太原理工大学，2010: 16 20杨鑫，雒俐暖，王飞 旁通管定压系统中热网动水压线师，大学，从事城市供热管理工作。收稿日期: 2012 03 10;修回日期: 2012 04 162A 39