某市生活管理處采暖系統(tǒng)節(jié)能改造工程簡析2

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　　接上文……

　　5.自動補水、設計定壓5.1 補水泵流量的確定

　　一般來說，補水量循環(huán)水量的5%選取。在水力計算中，已經(jīng)計算出了總流量為625 t /h .

　　G = 625 × 5% = 31.25 t /h

　　5.2 補水泵揚程的確定

　　5.2.1 靜水壓力的確定

　　本工程中最高的樓是五層，按層高2m計算，并留3m的富裕壓力。

　　Hb = 3×5+3 = 18 m

　　5.2.2 水泵進出口壓力損失。

　　管段按10m，取比摩阻為500 Pa/m ，那么，水泵進出口壓力損失為0.5m 水柱。

　　5.2.3 補水泵的揚程的確定

　　補水泵的揚程計算公式為：

　　H = Hb + Hs –h

　　其中H —— 補水泵的揚程，m；

　　Hb —— 補水點壓力，一般取靜水壓力，m；

　　Hs —— 水泵進出口壓力未免損失，m；

　　h —— 補水箱與補水泵的高差，取2m .

　　代入數(shù)據(jù)：

　　H = Hb + Hs –h =18+0.5-1.5 = 17m

　　5.2.4 補水泵的確定

　　補水點若定循環(huán)水泵的吸入口。在由流量為31.25t /h，揚程17m，選用IS65-50-125型3KW水泵（流量為30t /h，揚程18.5m）兩臺，一用一備。

　　5.3 定壓設計

　　擬采用變頻定壓，接于循環(huán)水泵的吸入口處。其揚程取靜水壓線18m，流量取循環(huán)水量的3%，即：

　　625×4% = 31.25 t/h

　　變頻柜依上數(shù)據(jù)選用。附變頻電路圖供參考，下面是變頻定壓的介紹及工作原理。這部分設計資料來源于《工業(yè)與民用常用水泵》，稍做改動。我們是非電專業(yè)學生，此部分不作為本設計的重點。

　　變頻定壓，就是根據(jù)水壓微小的變化，通過改變水泵電機的供電頻率，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，以維持水系統(tǒng)的壓力不變的定壓方式。它省去了高位水箱，也不用氣壓罐。既節(jié)能，又省建筑面積。它的不足是必須依靠電源。

　　工作原理：平時轉(zhuǎn)換開關置于自動位置，控制器1KM吸合，水泵由變頻恒壓控制水泵運轉(zhuǎn)。水壓信號經(jīng)變送器送至控制器KGS，由KGS控制變頻器VVVF的輸出頻率，從而控制水泵的轉(zhuǎn)速。當系統(tǒng)需要的補水量增大時，水壓欲下降，控制器KGS使變頻器VVVF的輸出頻率提高，水泵的轉(zhuǎn)速提高，補水量增大，以滿足系統(tǒng)需要補水量的增大，維持水壓基本保持不變。當系統(tǒng)需要補水量的減少時，過程相反，控制系統(tǒng)使水泵減速，仍維持系統(tǒng)水壓的恒定。

　　如果1號變頻泵發(fā)生故障，觸電ARM接通，繼電器2KM通電吸合，發(fā)出故障報警信號。同時，由于時間繼電器3KM的通電，經(jīng)延時，接觸器2KM通電吸合， 2號變頻泵自動投入工作。

　　6.監(jiān)測計量系統(tǒng)6.1 流量變送器的型號的選擇與安裝

　　根據(jù)計算循環(huán)水量625 t /h，可把總管管徑設計為DN400，故選用LWCQ-0422型不斷流式渦輪流量變送器，用于測量總流量。

　　這種變送器的特點：抗雜質(zhì)性能強，葉輪轉(zhuǎn)動可自動排除懸浮物，污垢對精度的影響小，流量范圍寬，靈敏度高，壓力損失可忽略不計。

　　所選變送器可安裝在除污器與循環(huán)水泵吸入口之間或循環(huán)水泵出口和鍋爐進口之間。安裝時，可配備DN40定型三通，要求通過法蘭連接。

　　注意：須保證流體充滿管道，不得有氣泡。同時，應保證變送器進水口前端至少有20倍的管徑長度的直管段，出水口端應有不小于7倍的管徑長度的直管段。如果原有管道不能滿足以上要求，則應另設管道或加長原管道。LWCQ型變送器可不設旁通管，但應遠離外界電磁場，其信號線采用雙芯屏蔽線。

　　LWCQ-0422型變送器的工作參數(shù)為：公稱直徑400mm，正常流量范圍320~1100m3/h，最大工作壓力1MPa.

　　各用戶和各管段流量的檢用便攜測式流量儀。流量集中檢測投資大，且不必需，故不予采納。

　　6.2 測溫元件的選擇

　　采用微機監(jiān)測，網(wǎng)路總供、回水網(wǎng)路及各環(huán)路供、回水網(wǎng)路；最近用戶、最遠用戶、建筑規(guī)模較大的用戶及重要用戶分別安裝AD90或TZ型熱敏電阻作為測溫元件，信號線使用雙芯屏蔽線；其它用戶采用TZ型熱敏電阻，信號線使用RV1×0.4~0.75mm2普通導線即可。其余用戶安裝工業(yè)用溫度計或玻璃液體溫度計。測量范圍要求：（-100~+100），精度要求：（0.5~2）℃。有機液體呈紅色，刻度清晰，易于讀數(shù)，精度可靠，價格便宜易損壞，可帶保護套。

　　注意：系統(tǒng)總供、回水測點布置，要求精度較高。總回水溫度測點應設兩臺鍋爐各供水管合并后的總供水管上。溫度計安裝應使感溫部分位于被測介質(zhì)中心，較小的管徑可傾斜安裝。傾斜安裝時，溫度計與管軸的夾角不應小于45.，且溫度計插入管道的方向應與流體流動的方向相反。溫度計要在安裝便于工作人員觀察的部位。

　　測溫點布置見施工圖。

　　6.3 壓力表的選擇

　　選用普通彈簧壓力表：測壓點壓力相對穩(wěn)定，最大量程取1.5倍額定壓力：測壓點壓力不穩(wěn)定，最大量程取2倍額定壓力。通常總供回水精度選一級，其它可稍放寬，常用Φ100的，重要的取Φ200.

　　6.4 微機監(jiān)測計量儀的選擇

　　根據(jù)選用流量變送器的型號和數(shù)量，以及測溫元件的布置情況，選用GWJ—Ⅱ型多點測溫微機監(jiān)測計量儀。

　　GWJ—Ⅱ型多點測溫微機監(jiān)測計量儀的功能——測供、回水溫度：20~110℃；測各用戶入口處的回水溫度：20~110℃；測總循環(huán)水量：小于999 t/h；計量瞬時熱量：小于999×104 W；累計全年熱量：999999×104 W；打印供熱參數(shù)。

　　6.5 其它要求

　　為進行網(wǎng)路平衡調(diào)整，要求網(wǎng)路系統(tǒng)各用戶引入口設置檢查井。在各環(huán)路、各用戶供、回水管安裝壓力表、溫度計和調(diào)節(jié)閥，詳見施工圖。

　　為進行耗煤量、耗電量、耗水量的監(jiān)測，要求鍋爐房單獨安裝電表、水表并設置煤稱。

　　選擇壓力表時，一般要求被測點的壓力在壓力表量程的1/3~2/3范圍內(nèi)為佳。安裝時，壓力表要安在便于工作人員觀察的部位，且要求壓力表垂直。取壓口與壓力之間應設閥門，以備檢修時使用。一般在不讀數(shù)時，應將壓力閥關閉。

　　7.鍋爐運行量化管理有關計算數(shù)據(jù)已經(jīng)列于“量化管理運行參數(shù)表”中，在此只給出相關的計算依據(jù)公式及簡要說明，鍋爐運行量化管理所需的數(shù)據(jù)請參閱該表。

　　7.1 供、回水的溫度

　　《節(jié)能技術(shù)》公式（3-30）和公式（3-30）給出了運行調(diào)節(jié)的供、回水的溫度計算公式：

　　tg = tn+Δts′×[Q /（ā× ？）]β +Δtj ′×[Q /（ G× ？）] ℃

　　th = tg- 2Δtj ′×[Q /（ G× ？）] ℃

　　其中：th、tg —— 某一室外溫度下的總供、回水溫度，℃；

　　tn —— 供暖室內(nèi)計算溫度，℃；

　　Δts′—— 用戶散熱器設計供、回水的平均溫度，℃；

　　Δts′ = 0.5×（tg′+ t h′-2 tn），℃

　　tg′、t h′—— 設計供、回水的溫度，℃；

　　Δtj ′—— 用戶設計供、回水的溫差，℃

　　Δtj =（tg′- t h′）/2 ℃

　　Q —— 相對熱量，Q =（tn – tw）/（tn – t′w）；

　　tw —— 當天室外日平均溫度，可采用當?shù)貧庀笈_站預報值，℃；

　　tw ′—— 供暖室外計算溫度，℃；

　　β=1/（1+B）

　　B —— 散熱器傳熱系數(shù)實驗指數(shù)，可查《節(jié)能技術(shù)》附錄3-1和3-2；

　　ā —— 用戶散熱器相對面積，即散熱器設計面積與實際需要面積之比，ā = Fs / F j；

　??？—— 鍋爐運行相對時間， ？？ = Ts / 24；

　　G—— 相對流量，即調(diào)節(jié)時所需要的實際流量與設計流量之比，G =Gs /G j.

　　7.2 耗熱量的計算

　　《節(jié)能技術(shù)》公式（6-3）

　　Qy = Q′z（tn – tw）/（tn – t′w） W

　　其中Qy —— 運行熱負荷，即實際耗熱量，W；

　　Q′z —— 設計最大熱負荷，W；

　　tn、tw —— 設計室內(nèi)、外溫度，℃；

　　7.3 供熱量及鍋爐運行方式

　　最冷時，兩臺鍋爐均降負荷至90%（18.9MW）運行，一臺連續(xù)運行，另一臺間歇運行；當室外溫度升至-3℃時降負荷至80%運行（16.8MW）運行，一臺連續(xù)運行，另一臺間歇運行；當室外溫度升至3℃時一臺鍋爐100%負荷（10.5MW）運行，間歇運行。

　　7.4 總耗熱量的計算

　　《節(jié)能技術(shù)》公式（6-5）

　　Qq = 8.64×10-2× Qz′×N×（tn-tw·p）/（tn-tw′） MJ/y

　　其中：Qq——總耗熱，MJ/y；

　　Qz′——最大設計熱負荷，MW；

　　N——室外日平均溫度tw≤5℃（或8℃）的天數(shù)（采暖天數(shù)），天；

　　tn、tw·p、tw′——分別為室內(nèi)設計溫度，tw≤5℃（或8℃）期間的室外日平均溫度和采暖室外設計溫度，℃

　　7.5 日耗煤量的計算

　　《節(jié)能技術(shù)》公式（6-8a）

　　Bd = Qd/（Qdw×η） kg

　　其中：By——日耗煤量，kg；

　　Qd——日供熱量，kJ.

　　Qdw——煤的低位發(fā)熱量，kJ/kg；

　　η ——鍋爐運行效率。

　　7.6 量化管理及其運行記錄

　　在鍋爐運行過程中，量化管理員每天收取氣象預報的室外日平均溫度，在“量化管理運行參數(shù)表”中查取對應的供、回水溫度該天的鍋爐運行參數(shù)，并按“鍋爐運行參數(shù)及供熱、耗煤量表”掛牌公布，以指導司爐人員按需供熱，計量耗煤量，并根據(jù)供熱效果進行合理調(diào)整。交接班時，核對實際供熱量、耗煤量、耗水量，計算鍋爐運行效率，并按“鍋爐運行參數(shù)及供熱、耗煤量表” 的要求做好記錄。每班微機打印記錄紙，一同附在記錄表中。根據(jù)本班的供熱情況和天氣預報，公布下一班的供熱、耗煤指標及運行參數(shù)，作為下一班供暖運行的依據(jù)。

　　此外，在鍋爐運行期間，對用戶室溫應采用自記式溫度計進行巡回檢查，連續(xù)記錄，用以檢查供暖效果。同時，還應對室外溫度進行實測，自動記錄，以核對采暖期室外平均溫度。在此期間，要保存微機的累計供熱量。采暖結(jié)束后，應根據(jù)年耗熱量、室內(nèi)外實測平均溫度，核算系統(tǒng)實際供熱指標和年平均供熱指標。還應統(tǒng)計核算采暖期總耗煤量、耗電量、耗水量，計算鍋爐的平均熱效率，總結(jié)經(jīng)驗，以降低成本，提高效益，實現(xiàn)鍋爐運行量化管理的科學化、規(guī)范化、標準化。

　　8.概算年耗煤量、耗電、耗水量8.1 年供暖熱負荷Qq計算

　　由《節(jié)能技術(shù)》附表6-3可知，日平均溫度tw≤+5℃的天數(shù)為122天，此間的室外平均溫度tw·p = -0.9℃。該系統(tǒng)的最大熱負荷Qz′=18.16MW，根據(jù)《節(jié)能技術(shù)》公式6-5，可得到實際年供暖熱負荷為：

　　Qq=8.64×10-2× Qz′×N×（tn-tw·p）/（tn-t′w）

　　=8.64×10-2×18.16×106×150×（18+0.9）/（18+9）

　　=1.3428979×108 MJ/y

　　8.2 年耗煤量By的計算

　　已知煤的發(fā)熱量是23027kJ/kg，鍋爐的平均運行效率可達65%，由根據(jù)《節(jié)能技術(shù)》公式6-8a得：

　　By = Qq/（Qdw×η）

　　=1.3428979×108/（23027×70%）

　　=8331 t

　　往年耗煤量

　　By′ =33.8×104×39.54=13365 t

　　和往年相比，可節(jié)煤

　　B′ = 13365-8331 = 5034 t

　　根據(jù)《節(jié)能技術(shù)》公式6-8b，折合標煤為：

　　By = B′× Qdw / Qb

　　= 5034×23027 / 29308

　　= 3955 t

　　節(jié)煤率：

　　B′/ By′ = 5034 / 13365 = 37.7%

　　采取節(jié)能措施后單位采暖面積耗煤（23027 kJ/ kg）量：

　　By/ A總 = 8331×103 /（33.8×104）= 24.65 kg/m2

　　對應綜合熱指標：

　　q = 18.2×106 /（33.8×104）= 53.85 W/ m2

　　8.3 年耗電量Py的計算

　　根據(jù)節(jié)能方案動力設備運行情況可知：

　　該系統(tǒng)供暖天數(shù)為122天，室外設計溫度從-9℃到5℃（最大溫差15℃），即每1℃的溫差大約為8天。

　　當室外溫度5≤tw≤3℃時，單臺鍋爐運行時間為21.5h，動力設備運行取21.5h；當室外溫度tw<3℃時，有一臺鍋爐連續(xù)運行，動力設備按照采暖期內(nèi)連續(xù)運行考慮。計算其有功功率，其功率系數(shù)取0.7.那么，采暖系統(tǒng)動力設備的年耗熱量為：

　　Py = [21.5× 8×3×60+24×（122-3×8）×60]×0.7

　　= 120456 kW·h

　　8.4 年耗水量Gy的計算

　　年耗水量Gy由兩部分組成：采暖開始時系統(tǒng)充水和系統(tǒng)運行時補水。

　　8.4.1系統(tǒng)充水量的計算

　　系統(tǒng)充水由部分組成：散熱器內(nèi)充水量，樓宇內(nèi)部管路充水量，室外管網(wǎng)充水量和鍋爐的充水量組成。

　　散熱器充水量的計算：設采用四柱813型散熱器，每片的標準散熱量為142W，水容量是1.4L.本系統(tǒng)最大設計熱負荷是18.16MW（含5%的漏損，計算散熱器充水量時要扣除），散熱器相對面積是1.5，那么，需要的水量是：

　　18.16×106/1.05×142×1.5×1.4/1000 = 245 t

　　樓宇內(nèi)部管路充水量：單座樓充水量取相當于DN70的管段15米（設有一五層樓，層高3m）的充水量，只計四層和五層的樓的座數(shù)（共計90）。那么，其充水量為：

　　3.14×（0.7×10-3）2 /4×15×90×0.95838/1000 = 5 t

　　室外管網(wǎng)的充水量根據(jù)各管段的管徑和長度進行計算，方法同上，計算數(shù)據(jù)請參見“外網(wǎng)管路充水量計算表”。

　　此項的水量：G = 155 t

　　兩臺15t鍋爐的充水量為：

　　8.4.2 補水量的計算

　　一般來說，補水量按循環(huán)水量的0.1%選取。在水力計算中，已經(jīng)計算出了總流量為625 t /h .年耗水量為：

　　Gy = G×0.1%×24×N= 625×0.1%×24×122 = 1830 t

　　8.4.3 鍋爐充水量

　　單臺15t的鍋爐充水量取15t，兩臺的鍋爐鍋筒容水量即取30t.

　　8.4.4 總充水量的確定

　　G = 245+5+155+30+1830 = 2265 t

　　9.概算工程投資及效益分析通過概算工程投資與節(jié)約帶來的效益進行對比、分析，便可看出進行節(jié)能改造的可行性與必要性。下面分別計算工程投資和由節(jié)煤帶來的收益。

　　9.1 概算工程投資

　　改造所需的材料、設備已經(jīng)列于《施工預算材料總表》中。由預算可知，所需材料、設備的投資為143753元。施工調(diào)試費取20萬元。共需要投資約35萬元。

　　9.2 節(jié)煤帶來的收益

　　通過以上計算，已經(jīng)求得年節(jié)約煤5034t.每噸煤按200元計，由節(jié)煤而節(jié)約的經(jīng)費為：

　　5034×200=1006800元

　　9.3 效益分析

　　可見，技術(shù)投資當年既可從節(jié)約費中收回，并結(jié)余月65萬元。