一次管网温降及失水分析.doc

一次管网温降及失水分析

一次管网温降及失水分析
1 一次管网温降分析
1.1 一次管网温降统计表
宣化集中供热一次管网温降统计表
序号
类别
每公里温降
备注
1
实际运行
0.5℃

2
设计计算
0.25℃
设计院提供
3
十二五规划目标
＜0.1℃
直埋管道能够达到的要求
4
规范计算值
＜0.315℃
依据GB4272-92《设备及管道保温技术通则》第5.1.1条规定：对于季节运行工况允许最大散热损失≤116w/m2，并结合年度实际运行流量进行估算
见附1：一次管网系统实际运行温降分析报告
通过实验分析，宣化一次管网每公里温降为0.5℃,热损失达22%，影响热耗0.1GJ/a.m2，远高于十二五规划目标值0.1℃，同时也高于设计计算值0.25℃及规范估算值0.315℃。良好的保温效果，热损失可控制在5%。
1.2 设计值
根据华北设计院提供，宣化供热一次管网设计计算温降为：0.25℃/km。
1.3 供热管网改造规划目标
城市集中供热管网改造“十一五”规划编制提纲改造规划目标及相关地区城市集中供热管网改造“十二五”规划编制提纲改造规划目标，按照直埋管道能够达到的要求，热水管道散热损失应控制在每公里温降小于0.1℃（参考值）。
1.4 规范
¨ CJJ34-2002《城市热力网设计规范》中第11.1.2条：供热介质设计温度高于50℃的热力管道、设备、阀门应保温；
第11.1.4条：管道保温材料在平均工作温度下的导热系数值不得大于0.12w/(m.k)；
第11.2.2条：按规定的散热损失，……应选取满足技术条件的最经济的保温层厚度组合。
¨ 根据GB4272-92《设备及管道保温技术通则》第5.1.1条规定：对于季节运行工况允许最大散热损失≤116w/m2（保温层外表温度按50℃计）。
¨ 根据城镇建设行业标准CJT-140-2001《供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法》第5.4.1.2条，对于热水介质供热管道计算全程散热损失公式：
Q=0.278G(c1t1- c2t2)----------------------公式1
式中：Q---管段的全程散热损失；
G---热水质量流量；
c1，c2---管段进出口热水比热容；
t1，t2---管段进出口热水温度。
1.5 计算
由于供热管网热水一次温度一般低于150℃，热水介质的温度对热水的比热容的影响可忽略不计。根据公式：Q=0.278G(c1t1- c2t2)可推导出每公里温差计算公式：
△ T≤Q/(0.278G.c水)---------------------公式2
式中：Q---每公里管段的全程散热损失(w/s)，Q= A×q（A:每公里管道表面积m2,q: 取最大允许散热损失≤116w/m2）；
G---热水质量流量(kg/s)；
c1，c2---管段进出口热水比热容(j/kg. ℃)；
t1，t2---管段进出口热水温度(℃)。
根据管网设计比摩阻值的要求，假设一次管网内介质流速前提为一不变量，则流量G与管道直径的平方成正比，而散热损失Q与管道直径成正比，则温差△t与管道的直径成反比关系----也即与流量（或流速）成反比关系。
热水供暖管网中的流速一般为1～2m/s，本年度实际运行流量平均为6600～7500t/h,管内平均流速为1.62～1.84m/s，管内流速取均值1.73m/s。
首站出口段一次管径直径为1200mm,金盾热力站处主管网直径700mm，祥泰园末端直径300mm，宣赤路末端直径450mm，福田末端直径400mm，考虑保温层厚度约2×50mm，取管内直径800mm，保温层外表面平均直径880mm作为每公里管径直径估算计算值。
则根据公式2计算出：△T≤0.315℃
2 一次管网失水分析
2.1 一次管网失水统计表
宣化供热一次管网失水统计
序号
供暖季
月份
失水量t
月均t
备注
1
2011～2012年
11
9373
11800

12
17916
1
12759
2
9506
3
9448
2
2012～2013年
11
22057
16194

12
21566
1
15902
2
11571
3
9877
3
2013～2014年
11
16788
11547

12
11460
1
10918
2
8999
3
9572

供热一次管网失水统计
序号
公司
供暖季
月均失水量t
一次管网容量m3
备注
1
宣化供热
2013～2014年度
11547
36000

2
任丘供热
2013～2014年度
5500
30000

3
张热
2013～2014年度
1000
40000

4
秦皇岛
2012～2013年度
14133
36000

从上表看出，除秦皇岛较我公司月均失水量高外，明显较其他公司偏大，远高于张家口大热力公司的月均失水量1000t。从我公司连续三年一次管网失水量来看，从供暖季11月份开始，呈逐月下降趋势，第3月份失水基本维持在9500t,而其中含有热力站用约1400t，其他约8000t为不明失水。一次管网沿线及外漏点失水较易查找，从例年查找来看未发现有明显漏点，而首站阀门内漏或不严，造成的虚假失水则不易排查（怀疑为假失水）。为查找一次管网真实失水量，本年度宜联合首站相互深入进行查漏。
2.2 一次管网失水量分析
本年度3月份采用一次水作为二次水补充水源的热力站有崇善寺和开发区两个热力站，其它热力站未有使用一次水补水情况。一次水使用情况见下表
首站
月一次补水量
约10000t
热力站用
崇善寺
开发区
自来水日均补水量
20t

自来水日均补水量
35t

一次水平均补水频率
5次/日

一次水平均补水频率
3次/日

每次补水高度
0.8m

每次补水高度
1m

补水箱长度
3.5m

补水箱长度
2.5m

补水箱宽度
2.5m

补水箱宽度
1.6m

一次水日约用水量
35t

一次水日约用水量
12t

一次水月约用水量
1050t

一次水月约用水量
360t

一次水月总用量约
1410t
占比
14%

不明失水
不明失水量　
8590t
占比
86%

原因分析：
崇善寺、开发区此两个热力站频率使用一次水作为二次补水，是由于站外自来水表井内自来水门门芯存在缺陷，节流现象严重，自来水不能满足该热力站二次网日常失水时的补水量，需要由一次水向站内补水箱补充水源。2013年非供暖期间，曾对开发区热力站站外自来水门进行了维修，维修后效果不明显，节流现象仍然严重。 崇善寺热力站未作处理。此两处阀门仍需要非供暖期由公司或自来水公司进行维修处理。
首站一次水月补水量约10000t左右，其中热力站用占比约14%，不明失水量占比约86%。
一次管网失水原因分析有以下几点：
1） 热力站内用；
本年度热力站（开发区、崇善寺）用一次水约1400t/月，占总失水量14%。
2） 一次管网外网直敷地埋管有漏点；
若一次管网外网直敷地埋管有漏点，则直敷地埋管地面会出现明显跑水迹象。经过与稽查对一次沿线查找未发现任何异常。此种可能性基本可排除。
3） 热力站内一次管有漏点；
一次管网外漏点比较容易排查，此种可能性也基本可排除。
4） 首站一次供热管网有漏点或其它原因。首站可能原因有：
＊ 首站一次管网放水放空气门不严内漏---外漏可排除。
＊ 首站一次总及各循环泵入口回水滤水器排污门内漏不严---应重点排查；
＊ 首站加热器内漏---可能性不大；
＊ 生水补水门不严返水至生水系统---应重点排查；
＊ 热网补水泵出口门或热网补水再循环门不严返水至低压除氧器---应重点排查；
＊ 低压除氧器事故放水门及溢流门内漏---应重点排查；
＊ 输煤热力站一次侧用水---应重点排查。
其中，首站一次管网各放水放空气漏点比较容易排查，加热器内漏的可能性也比较小，应重点对一次总回水滤水器排污管、补水再循环门、低压除氧器放水溢流门及输煤一次用水进行排查。
一次管网近几年供暖期失水月补水量较大，2012年度，对于此问题，曾采取关闭各热力站内一次侧补水，对一次管网直敷地埋沿线及站内一次水管网有无漏点进行排查，确定外网无任何用水及漏点后，一次管网补水量仍较大无变化。王主任曾要求首站对各放水放空气门进行排查，未发现跑冒滴漏现象。
2013年度非供暖季，对秦皇岛热力公司对标调研中也发现此类问题。秦皇岛热力站总公司一次管网总容量35000m2，2012年供暖季一次水补水量70688t，月一次水补水量约14000t,经与工程运行处魏处长了解，对各供热分公司站内一次用水有严格要求，须经总调度同意，基本不用。
本年度一次管网占比86%的失水为不明原因失水，通过以上分析，首站内相关供热管网阀门内漏的可能性存在。热电、热网各相关专业人员需相互深入联合进行综合分析查找，以查找出一次管网失水量大的具体原因，减少能耗损失。同时，热力站自来水缺陷宜在非供暖期彻底解决，从根本上杜绝热力站一次水用水。

附1：
一次管网系统实际运行温降分析报告
通过对一次管网系统沿线温降进行分析，判断一次管网系统设备保温设施完善程度，计算出一次管网系统的热损量，从而对运行调整作出指导性建议。
一． 试验过程
2014年1月7～8日，对一次管网系统沿线羊坊、幸福等27个热力站内一次进水管上传温度测点、就地温度计进行了校验。1月9日0：00～16：00首站一次参数保持88℃运行，1月9日8：00～16：00对上述热力站内一次侧上传、就地温度及点测温度进行了抄录。见下表：一次管网温降记录表
一次管网温降记录表

沿程

上位机
就地温度表
点测
平均
温降℃
首站
88.5

首站至大东门
羊坊路口
85.1
84
85
84.7
约1.6℃
幸福
88
87
86.7
87.2
怡卿地暖
87.2
86
86.3
86.5
二建
87.7
89
88.8
88.5
古郡豪庭
88.2
86
86.4
86.9
大东门东线
公安局
87.7
87
86.5
87.1
约3.1℃
永达新城
86.2
85
84.5
85.2
工程片暖
90.1
87
86.2
87.8
诚品幸福城
87.3
90
86
87.8
华耐8.5MW
86.1
87
86.2
86.4
开发区
83.6
80
83.8
82.5
骞海
84.6
86
83.5
84.7
福田
88.2
84
83.9
85.4
大东门西线
雅菊4MW
83
80
90
84.3
约4℃
北厦
87.9
85
86
86.3
宣园
83.1
81
83
82.4
四中
87.3
86
85
86.1
四方台
83.7
85
87
85.2
金盾6MW
86.9
86
83
85.3
星宝
85.5
88
83
85.5
万柳6.5mw
82.5
83
84
83.2
祥泰园
82.8
79
79
80.3
东环线
宣工二分厂
86.7
85
81.8
84.5
约3℃
雅兰
82.7
84
83
83.2
老虎坟
88.3
84
82.7
85.0
东城首座
87.2
85
84
85.4
九龙花园
86.7
88
85
86.6
注：就地记录站内相应机组一次进水管上温度表数；点测为该就地温度表附近，点测仪与管壁保持15cm左右。

二． 参数分析
表计精度分析：各表计精度等级为1.5，表计量程为150℃，表计误差为±2.25℃。在表计精度等级允许的范围内，对于一次管网同一测量值，不同的表计之间误差最大为4.5℃。为提高数据的准确度，除记录各热力站内一次上传温度外，另进行了就地温度表计与点测相结合，并将上述三个数据进行了相加求均，将平均数据作为一次管网温降分析的依据。见上表。
1） 各沿程温降分析
1. 首站至大东门：
由于羊坊路口及宣钢怡卿热力站支线较长，管径外表面积相对管内介质流量比较大，而幸福、古郡豪庭热力站相对一次管距离近，故选取古郡豪庭热力站内一次侧平均温度为温降参照值。首站至大东门一次管温降约1.6℃，0.5℃/km。
2. 大东门东线：
骞海、福田位置区域接近，所测温度相近，以福田热力站内一次侧平均温度为准。大东门东线温降约3.1℃，0.3℃/km。
3. 大东门西线：
由于祥泰园未端较远，管内流量小，以万柳、星宝、金盾三个热力站内一次温度的平均值84.6℃为温降参照值。大东门西线温降约3.9℃，0.5℃/km。
4. 东环线：
以东城首座、老虎坟站内一次温度的平均值85.2℃为温降参照值。东环线温降约3.3℃，0.4℃/km。

上表中，温降最大值在祥泰园热力站，由于祥泰园支线距离较远，管内流量小，故温降较大，不作为一次主干线温降参照值。
综上考虑，一次主干线温降约在0.5左右℃/km。
三． 管网热耗分析
一次管网热损指由于管网散热损失，致使介质的能量在进入热力站前及回到首站前的散热损失。
首站至未端一次管网温降取4℃/km，一次管网流量在7700t/h时，则热量损失为：
1） 一次供水管：
Q供=流量×水的比热容×温降
=(7700×103)×(4.2×103) ×4
=129.36GJ/H
2） 一次回水管：
由于一次回水管温较降（一次供水88℃，一次回水55℃，供回水温差△t=33℃），根据相关资料，一次管网温每降低5℃，则热损减少3%，可知：33÷5×3%=19.8%。
Q回=129.36×（100-19.8）%=103.75 GJ/H
3） 则一次管网热损：
Q= Q供+ Q回=129.36+103.75=233 GJ/H
4） 管网热损比率
试验期间首站瞬时热量约为1050GJ/H，则热损比率为：
233÷1050×100%=22.2%
也可通过温度计算求出热损比率。
试验期间一次管网供回水温降为33℃，供回水管温降为4+4×（1-0.198）=7.2℃，则热损比率为7.2÷33×100%=22%，与上述计算相当。
通过上述公式列出供水管温降与热损比率表

首站供回水温降
33 ℃
一次供水温降℃
一次供回水温降和℃
一次热损比率%
1
1.80
5
2
3.60
11
3
5.41
16
4
7.21
22
5
9.01
27
6
10.81
33
7
12.61
38
8
14.42
44
9
16.22
49
10
18.02
55
11
19.82
60
12
21.62
66
13
23.43
71
14
25.23
76
15
27.03
82
绘制成温降与热损率关系图如下：

四． 结论
根据以上试验及分析，目前，我公司供热一次管网供水温降约为4℃,0.5℃/km。一次管网热损约占总供热量的22%,影响供暖热耗0.1GJ/a.m2。