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(dòng)補(bǔ)水、設(shè)計(jì)定壓5.1 補(bǔ)水泵流量的確定

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

　　G = 625 × 5% = 31.25 t /h

　　5.2 補(bǔ)水泵揚(yáng)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(jì)算，并留3m的富裕壓力。

　　Hb = 3×5+3 = 18 m

　　5.2.2 水泵進(jìn)出口壓力損失。

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

　　5.2.3 補(bǔ)水泵的揚(yáng)程的確定

　　補(bǔ)水泵的揚(yáng)程計(jì)算公式為：

　　H = Hb + Hs –h

　　其中H —— 補(bǔ)水泵的揚(yáng)程，m；

　　Hb —— 補(bǔ)水點(diǎn)壓力，一般取靜水壓力，m；

　　Hs —— 水泵進(jìn)出口壓力未免損失，m；

　　h —— 補(bǔ)水箱與補(bǔ)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(bǔ)水泵的確定

　　補(bǔ)水點(diǎn)若定循環(huán)水泵的吸入口。在由流量為31.25t /h，揚(yáng)程17m，選用IS65-50-125型3KW水泵（流量為30t /h，揚(yáng)程18.5m）兩臺(tái)，一用一備。

　　5.3 定壓設(shè)計(jì)

　　擬采用變頻定壓，接于循環(huán)水泵的吸入口處。其揚(yáng)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(shè)計(jì)資料來源于《工業(yè)與民用常用水泵》，稍做改動(dòng)。我們是非電專業(yè)學(xué)生，此部分不作為本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

　　變頻定壓，就是根據(jù)水壓微小的變化，通過改變水泵電機(jī)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(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動(dòng)位置，控制器1KM吸合，水泵由變頻恒壓控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。水壓信號(hào)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(dāng)系統(tǒng)需要的補(bǔ)水量增大時(shí)，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(bǔ)水量增大，以滿足系統(tǒng)需要補(bǔ)水量的增大，維持水壓基本保持不變。當(dāng)系統(tǒng)需要補(bǔ)水量的減少時(shí)，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(hào)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(bào)警信號(hào)。同時(shí)，由于時(shí)間繼電器3KM的通電，經(jīng)延時(shí)，接觸器2KM通電吸合， 2號(hào)變頻泵自動(dòng)投入工作。

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

　　根據(jù)計(jì)算循環(huán)水量625 t /h，可把總管管徑設(shè)計(jì)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(diǎn)：抗雜質(zhì)性能強(qiáng)，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)可自動(dòng)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(jì)。

　　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(jìn)口之間。安裝時(shí)，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(shí)，應(yīng)保證變送器進(jìn)水口前端至少有20倍的管徑長度的直管段，出水口端應(yīng)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(yīng)另設(shè)管道或加長原管道。LWCQ型變送器可不設(shè)旁通管，但應(yīng)遠(yuǎn)離外界電磁場，其信號(hào)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(jī)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(yuǎn)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(hào)線使用雙芯屏蔽線；其它用戶采用TZ型熱敏電阻，信號(hào)線使用RV1×0.4~0.75mm2普通導(dǎo)線即可。其余用戶安裝工業(yè)用溫度計(jì)或玻璃液體溫度計(jì)。測量范圍要求：（-100~+100），精度要求：（0.5~2）℃。有機(jī)液體呈紅色，刻度清晰，易于讀數(shù)，精度可靠，價(jià)格便宜易損壞，可帶保護(hù)套。

　　注意：系統(tǒng)總供、回水測點(diǎn)布置，要求精度較高?？偦厮疁囟葴y點(diǎn)應(yīng)設(shè)兩臺(tái)鍋爐各供水管合并后的總供水管上。溫度計(jì)安裝應(yīng)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(shí)，溫度計(jì)與管軸的夾角不應(yīng)小于45.，且溫度計(jì)插入管道的方向應(yīng)與流體流動(dòng)的方向相反。溫度計(jì)要在安裝便于工作人員觀察的部位。

　　測溫點(diǎn)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(diǎn)壓力相對穩(wěn)定，最大量程取1.5倍額定壓力：測壓點(diǎn)壓力不穩(wěn)定，最大量程取2倍額定壓力。通?？偣┗厮冗x一級，其它可稍放寬，常用Φ100的，重要的取Φ200.

　　6.4 微機(jī)監(jiān)測計(jì)量儀的選擇

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

　　GWJ—Ⅱ型多點(diǎn)測溫微機(jī)監(jiān)測計(jì)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(jì)量瞬時(shí)熱量：小于999×104 W；累計(jì)全年熱量：999999×104 W；打印供熱參數(shù)。

　　6.5 其它要求

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

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

　　選擇壓力表時(shí)，一般要求被測點(diǎn)的壓力在壓力表量程的1/3~2/3范圍內(nèi)為佳。安裝時(shí)，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(yīng)設(shè)閥門，以備檢修時(shí)使用。一般在不讀數(shù)時(shí)，應(yīng)將壓力閥關(guān)閉。

　　7.鍋爐運(yùn)行量化管理有關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)已經(jīng)列于“量化管理運(yùn)行參數(shù)表”中，在此只給出相關(guān)的計(jì)算依據(jù)公式及簡要說明，鍋爐運(yùn)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(yùn)行調(diào)節(jié)的供、回水的溫度計(jì)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(jì)算溫度，℃；

　　Δts′—— 用戶散熱器設(shè)計(jì)供、回水的平均溫度，℃；

　　Δts′ = 0.5×（tg′+ t h′-2 tn），℃

　　tg′、t h′—— 設(shè)計(jì)供、回水的溫度，℃；

　　Δtj ′—— 用戶設(shè)計(jì)供、回水的溫差，℃

　　Δtj =（tg′- t h′）/2 ℃

　　Q —— 相對熱量，Q =（tn – tw）/（tn – t′w）；

　　tw —— 當(dāng)天室外日平均溫度，可采用當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站預(yù)報(bào)值，℃；

　　tw ′—— 供暖室外計(jì)算溫度，℃；

　　β=1/（1+B）

　　B —— 散熱器傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)面積與實(shí)際需要面積之比，ā = Fs / F j；

　??？—— 鍋爐運(yùn)行相對時(shí)間， ？？ = Ts / 24；

　　G—— 相對流量，即調(diào)節(jié)時(shí)所需要的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量之比，G =Gs /G j.

　　7.2 耗熱量的計(jì)算

　　《節(jié)能技術(shù)》公式（6-3）

　　Qy = Q′z（tn – tw）/（tn – t′w） W

　　其中Qy —— 運(yùn)行熱負(fù)荷，即實(shí)際耗熱量，W；

　　Q′z —— 設(shè)計(jì)最大熱負(fù)荷，W；

　　tn、tw —— 設(shè)計(jì)室內(nèi)、外溫度，℃；

　　7.3 供熱量及鍋爐運(yùn)行方式

　　最冷時(shí)，兩臺(tái)鍋爐均降負(fù)荷至90%（18.9MW）運(yùn)行，一臺(tái)連續(xù)運(yùn)行，另一臺(tái)間歇運(yùn)行；當(dāng)室外溫度升至-3℃時(shí)降負(fù)荷至80%運(yùn)行（16.8MW）運(yùn)行，一臺(tái)連續(xù)運(yùn)行，另一臺(tái)間歇運(yùn)行；當(dāng)室外溫度升至3℃時(shí)一臺(tái)鍋爐100%負(fù)荷（10.5MW）運(yùn)行，間歇運(yùn)行。

　　7.4 總耗熱量的計(jì)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(shè)計(jì)熱負(fù)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(shè)計(jì)溫度，tw≤5℃（或8℃）期間的室外日平均溫度和采暖室外設(shè)計(jì)溫度，℃

　　7.5 日耗煤量的計(jì)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(yùn)行效率。

　　7.6 量化管理及其運(yùn)行記錄

　　在鍋爐運(yùn)行過程中，量化管理員每天收取氣象預(yù)報(bào)的室外日平均溫度，在“量化管理運(yùn)行參數(shù)表”中查取對應(yīng)的供、回水溫度該天的鍋爐運(yùn)行參數(shù)，并按“鍋爐運(yùn)行參數(shù)及供熱、耗煤量表”掛牌公布，以指導(dǎo)司爐人員按需供熱，計(jì)量耗煤量，并根據(jù)供熱效果進(jìn)行合理調(diào)整。交接班時(shí)，核對實(shí)際供熱量、耗煤量、耗水量，計(jì)算鍋爐運(yùn)行效率，并按“鍋爐運(yùn)行參數(shù)及供熱、耗煤量表” 的要求做好記錄。每班微機(jī)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(yù)報(bào)，公布下一班的供熱、耗煤指標(biāo)及運(yùn)行參數(shù)，作為下一班供暖運(yùn)行的依據(jù)。

　　此外，在鍋爐運(yùn)行期間，對用戶室溫應(yīng)采用自記式溫度計(jì)進(jìn)行巡回檢查，連續(xù)記錄，用以檢查供暖效果。同時(shí)，還應(yīng)對室外溫度進(jìn)行實(shí)測，自動(dòng)記錄，以核對采暖期室外平均溫度。在此期間，要保存微機(jī)的累計(jì)供熱量。采暖結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)年耗熱量、室內(nèi)外實(shí)測平均溫度，核算系統(tǒng)實(shí)際供熱指標(biāo)和年平均供熱指標(biāo)。還應(yīng)統(tǒng)計(jì)核算采暖期總耗煤量、耗電量、耗水量，計(jì)算鍋爐的平均熱效率，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以降低成本，提高效益，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行量化管理的科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

　　8.概算年耗煤量、耗電、耗水量8.1 年供暖熱負(fù)荷Qq計(jì)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(fù)荷Qz′=18.16MW，根據(jù)《節(jié)能技術(shù)》公式6-5，可得到實(shí)際年供暖熱負(fù)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(jì)算

　　已知煤的發(fā)熱量是23027kJ/kg，鍋爐的平均運(yùn)行效率可達(dá)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(biāo)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(yīng)綜合熱指標(biāo)：

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

　　8.3 年耗電量Py的計(jì)算

　　根據(jù)節(jié)能方案動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行情況可知：

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

　　當(dāng)室外溫度5≤tw≤3℃時(shí)，單臺(tái)鍋爐運(yùn)行時(shí)間為21.5h，動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行取21.5h；當(dāng)室外溫度tw<3℃時(shí)，有一臺(tái)鍋爐連續(xù)運(yùn)行，動(dòng)力設(shè)備按照采暖期內(nèi)連續(xù)運(yùn)行考慮。計(jì)算其有功功率，其功率系數(shù)取0.7.那么，采暖系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)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(jì)算

　　年耗水量Gy由兩部分組成：采暖開始時(shí)系統(tǒng)充水和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)補(bǔ)水。

　　8.4.1系統(tǒng)充水量的計(jì)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(jì)算：設(shè)采用四柱813型散熱器，每片的標(biāo)準(zhǔn)散熱量為142W，水容量是1.4L.本系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷是18.16MW（含5%的漏損，計(jì)算散熱器充水量時(shí)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(dāng)于DN70的管段15米（設(shè)有一五層樓，層高3m）的充水量，只計(jì)四層和五層的樓的座數(shù)（共計(jì)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(jìn)行計(jì)算，方法同上，計(jì)算數(shù)據(jù)請參見“外網(wǎng)管路充水量計(jì)算表”。

　　此項(xiàng)的水量：G = 155 t

　　兩臺(tái)15t鍋爐的充水量為：

　　8.4.2 補(bǔ)水量的計(jì)算

　　一般來說，補(bǔ)水量按循環(huán)水量的0.1%選取。在水力計(jì)算中，已經(jīng)計(jì)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(tái)15t的鍋爐充水量取15t，兩臺(tái)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(jìn)行對比、分析，便可看出進(jìn)行節(jié)能改造的可行性與必要性。下面分別計(jì)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(shè)備已經(jīng)列于《施工預(yù)算材料總表》中。由預(yù)算可知，所需材料、設(shè)備的投資為143753元。施工調(diào)試費(fèi)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(jì)算，已經(jīng)求得年節(jié)約煤5034t.每噸煤按200元計(jì)，由節(jié)煤而節(jié)約的經(jīng)費(fèi)為：

　　5034×200=1006800元

　　9.3 效益分析

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