1、1大高差复杂地形条件下换热首站定压方式的探讨摘要：热网定压方式和定压点的选择，是热网安全运行的前提。文章对大高差复杂地形条件下换热首站不同定压方式进行了探讨，给出了换热首站定压方式的推荐方案。 关键词：大高差换热首站补水泵定压定压点 中图分类号：P463.21+1 文章编码： 一、引言 郑州西部某县级市采用热电联产对该市新城区及老城区民用建筑进行集中供热，由于该市为丘陵地形，高差较大，而且热电厂换热首站距新城区约 10km，距老城区末端换热站约 16km，供热距离较长。换热首站位于电厂内，高程为 175m，热网最高点及最低点高程分别为 218.5m 和111m，高差为 107.5m。 热网设计
2、最大管径 DN800，设计供、回水温度 130/70；确定设计压力时，根据水压图，综合考虑地形高差、输送距离及投资等因素，1.6MPa 压力等级不能满足系统要求，2.5MPa 压力等级要求管道壁厚较大，增加投资，经过计算，设计压力采用 2.0MPa。该市现状供热面积约 200万平米，其中新城区 140 万平米，老城区 60 万平米，总负荷 116MW；远期规划总供热面积为 400 万平米，其中新城区 250 万平米，老城区 150万平米，设计负荷 232MW。 2换热首站现状定压方式采用补水泵变频定压，补水点及定压点均设于循环泵入口。该定压方式为供热设计中采用较多的定压方式，尤其是对于换热站的
3、二次网系统，但该定压方式对于大型热网，尤其是地形高差大、供水温度高的一次热网，是否适合需要根据热网情况进行详细的水力工况分析确定。 二、系统压力要求 对于大型高温热水供热系统，补给水泵定压方式是最常用的定压方式。根据城镇供热管网设计规范（CJJ34-2010） 的规定，热网的压力工况，需满足以下要求： 1、热水热力网供水管道任何一点的压力不应低于供热介质的汽化压力，并应留有 30kPa50kPa 的富裕压力。 2、热水热力网的回水压力： （1） 、不应超过直接连接用户系统的允许压力； （2） 、任何一点的压力不应低于 50kPa。 3、热水热力网循环水泵停止运行时，应保持必要的静态压力，静态压
4、力应符合下列规定： （1） 、不应使热力网任何一点的水汽化，并应留有 30kPa50kPa 的富裕压力； （2） 、与热力网直接相连的用户应充满水； （3） 、不应超过系统中任何一点的允许压力。 4、热力网循环泵与中继泵吸入口侧的压力，不应低于吸入口可能达到的最高水温下的饱和蒸汽压力加 50kPa。 3供热管网的设计压力，不应低于下列各项之和： （1） 、各种运行工况的最高工作压力； （2） 、地形高差形成的静水压力； （3） 、事故工况分析和动态水力分析要求的安全裕度。 三、热网现状及远期水压图 换热首站及用户换热站设计阻力按 15m 水柱，现状负荷情况下，计算知管网供、回水管道阻力为 47
5、m 水柱，现状总阻力为 77 m 水柱；远期负荷条件下，计算知管网供、回水管道阻力为 154.4m 水柱，远期总阻力为 184.4 m 水柱（管网平面图略） 。 根据地形情况及回水管道任何一点的压力不应低于 50kPa 的要求，保证距换热首站 9.2km 处的最高点（高程 218.5m）运行时压力为 5m 水柱，绘制现状负荷条件下运行工况时压力水平最低的水压图，见图一。 远期负荷条件下，由于总阻力较大，为 184.4m 水柱，即使只考虑循环水泵入口为 5m 水柱的条件，循环水泵出口工作压力为 189.4，加上距换热首站 4.33km 处管网最低点（高程 111m）的地形高差形成的 64m 静水
6、压力，则设计压力不应低于 253.4m，远高于设计压力 2.0MPa，故热网将来需采用中继泵站加压。根据管网地形高差，结合水压图及现场勘查情况，规划远期负荷可采用两个方案： 方案（1） 、设两个中继泵站 在距换热首站 7.6km 处设新区中继泵站，为供水管道加压，中继泵扬程 40m；在距换热首站 11km 处，利用现状热力公司地下室设老城区中继泵站，为老城区回水管道加压，扬程 34.4m。换热首站循环泵扬程4110m。该方案远期负荷条件下运行工况时压力水平最低的水压图，见图二。 方案（2） 、设一个中继泵站及一个隔压站 新区中继泵站同方案（1） ，利用现状热力公司地下室设老城区隔压站，把距离首
7、站最远的老城区管网与新区主管网隔离，便于管网的运行调节及水力平衡。老区循环泵扬程 80m。换热首站循环泵扬程 110m。该方案远期负荷条件下运行工况时压力水平最低的水压图，见图三。由于隔压站后老城区压力水平较低，图中采用的是循环泵入口处定压的定压方式。 方案（1）老城区中继泵站与方案（2）老城区隔压站设在一处，采用阀门切换，采暖初末期或整个管网的水力平衡条件较好时采用中继泵站运行，以节约电能，增加经济效益；管网水力平衡较差时采用隔压站运行。 由于远期运行工况时的定压方式与现状运行时原理一致，本文只对现状水力工况下管网的定压方式进行分析。 图一现状负荷时管网水压图 图二远期负荷时方案（1）管网水
8、压图 5图三远期负荷时方案（2）管网水压图 四、定压方式不同时的水压图 根据规范要求，热水热力网循环水泵停止运行时，静态压力不应使热力网任何一点的水汽化，并应留有 30kPa50kPa 的富裕压力。设计供水温度为 130，该温度下汽化压力为 17.6m 水柱，管网地形最高点高程为 218.5m，则循环泵停止运行后该处压力应为218.5+17.6+35=239.1241.1m 水柱，取 240m 计算。换热首站处高程为175m，则首站处停运静水压力应不低于 240-175=65m 水柱，分析时取65m。 1、定压点设于换热首站循环泵入口，定压压力与静水压力相同 该定压方式定压点与补水点均在循环泵
9、入口，水压图见图四。由水压图知，热网运行时，循环泵出口压力为 142m，首站与热网地形最低点高差 64m，则热网设计压力应不低于 142+64=206m，管网超压。 图四定压点设于换热首站循环泵入口，定压压力与静水压力相同 2、定压点设于换热首站循环泵出口，定压压力与静水压力相同 6该定压方式定压点设于循环泵出口，补水点设于循环泵入口，该定压方式水压图见图五。由水压图知，热网运行与停运时循环泵出口压力均为 115m，设计压力不应低于 179m，管网不会超压，但要求补水泵扬程较高，不利于节能；管网在停运时的压力水平最高，不利于管网检修、维护。 3、定压点设于换热首站循环泵入口，运行时定压压力与静水压力不同 该定压方式定压点与补水点均在循环泵入口，水压图参见图一。由水压图知，为了保证低点不超压及高点的最低工作压力，运行时的定压压力为 38m（在不超 压的情况下也可以高一些） ；为了保证停运时高点不汽化，停运时定压压力为 65m。即在运行和停运时，定压点为两个不同的压力，需要对运行与停运两种工况的定压压力进行切换，对控制要求相对复杂。
